Kaip pasirinkti fotovoltinių modulių konstrukciją? Gerai parinkta PV struktūra išlaiko pusiausvyrą tarp kainos, našumo ir ilgaamžiškumo.

Šiame vadove aptarsime šias temas:

• fotovoltinės instaliacijos galios pasirinkimą,
• optimalų PV struktūros nuolydį,
• įvairias PV konstrukcijų konfigūracijas,
• konstrukcijos tvirtinimo prie pagrindo pasirinkimą,
• medžiagos, iš kurios pagaminta konstrukcija, parinkimą,
• konstrukcijos kokybės vertinimą.

Žr.: galimos antžeminių fotovoltinių konstrukcijų parinktys

Šis straipsnis ne aptaria sekimo sistemas, rytų–vakaro išdėstymo įrenginius ar konstrukcijas su vertikaliai sumontuotais agrofotovoltinių modulių moduliais.

Pradėkime nuo jūsų poreikių aptarimo.

Fotovoltinės instaliacijos galios pasirinkimas

Tinkamai parinkta įrenginio galia suteikia daug galimybių. Dažna klaida – pasirinkti galią remiantis savavališkomis prielaidomis, pvz., 1 kWp = 1000 kWh metinės energijos suvartojimo. Nereikia bijoti galimų nuostolių dėl „per didelio“ įrenginio dydžio.

Daugumoje Europos šalių ir visiems atsiskaitymo modeliams (išskyrus grynąjį apskaitą) kuo didesnė fotovoltinės energijos galia, tuo geriau. Pvz., sunaudojant 40 000 kWh per metus, galima rinktis 30, 40, 50, 60 ar net 70 kWp įrenginį – tai ne klaida. Kodėl?

• Didesnė instaliacija sumažina vieno kWp sąnaudas.
• Per 25 metus moduliai praranda apie 10 % galios.
• Instaliacijos plėtra reikalauja didelių papildomų išlaidų.
• Metinis energijos perteklius suteikia finansinės naudos (išskyrus grynąjį apskaitą).
• Įrenginys teršiamos ir praranda efektyvumą – ekonomiškiau įsigyti papildomus modulius nei dažnai valyti. Įprastomis sąlygomis optimalu valyti kas 5 metus.
• Žinome daug žmonių, kurie sako „turėjau nusipirkti daugiau PV“, bet niekas nesako „man per daug PV“.
• Energijos poreikis nuolat didėja. „Negabaritinė“ instaliacija numato būsimą paklausos augimą.

Rekomenduojame rinktis didžiausią įmanomą galią, atsižvelgiant į:

• biudžetą
• laisvą vietą
• prijungimo galingumą

Matematiškai tikslus optimalaus įrenginio dydžio nustatymas ne šio straipsnio tema, bet svarbu nuversti „negabaritinės instaliacijos“ mitą.

Dažnai klientai palieka tuščias vietas ant konstrukcijos, o tai nėra ekonomiška.

Fotovoltinių modulių nuolydis mažose instaliacijose

Jei planuojate naudoti mažiau nei 50 kWp – geros naujienos! Tokias instaliacijas galima montuoti vienoje eilėje, todėl viena eilė nesukelia šešėlių kitoms. Optimalų nuolydį tuomet pasirinkti paprasta.

Optimalus nuolydis priklauso nuo platumos ir regiono klimato sąlygų. Europoje jis svyruoja nuo 20° iki 50°:

Šaltinis – Yves-Marie Saint-Drenan, Suvestinės fotovoltinės galios, sukurtos keliose Europos šalyse, įvertinimo iš meteorologinių duomenų metodas, ResearchGate.

• Gdanskas – 36°
• Sicilija – 33°
• Edinburgas – 40°

Off-grid ir sezoninių įrenginių nuolydis

Poilsio namai – optimalus kampas mažesnis (15–20°), kad vasarą efektyviai būtų naudojama saulės energija.

Ištisus metus veikiantis off-grid namas – optimalus kampas didesnis (70–90°) žiemos energijos optimizavimui. Vasarą energijos gamyba mažesnė, bet pakankama.

Didesnių instaliacijų nuolydis ir eilių atstumas

Didesnėse instaliacijose (>50 kWp) moduliai montuojami keliose eilėse, nes eilės meta šešėlį. Didėjant nuolydžiui, reikia didesnio atstumo tarp eilių, o atstumo padidinimas užima daugiau sklypo ploto. Optimalus sprendimas – pusiausvyra tarp nuolydžio ir atstumo.

Atstumo tarp eilučių skaičiavimas

Skaičiavimas atliekamas pagal šešėlio nebuvimą vidurdienį gruodžio 22 d.

Formulės:

• α = 90° – platuma – 23,45°
• x = sin(β) × d / tg(α)
• y = d × sin(180° – β – α) / sin(α)

Ši formulė beveik visiškai eliminuoja šešėlius. Mažesnis atstumas tarp eilių gali būti naudingas erdvės panaudojimui, ypač šiauriniuose regionuose, priimant tam tikrus gamybos nuostolius.

Modulių tipas ir orientacija

Modernūs pusiau perpjauti moduliai sumažina šešėlių nuostolius tiek vertikaliam, tiek horizontaliam montavimui.

Fotovoltinių plokščių matmenys

Didesni moduliai sumažina montavimo kainą (PLN/kWp) ir generuoja didesnę srovę, todėl reikia tinkamo keitiklio. Mažesniems

Konstrukcijos komplektacijos ir kaina

Standartinės konstrukcijos skirstomos pagal atramų skaičių, modulių orientaciją ir eilių skaičių. Viena atrama pigesnė, bet mažiau tvirta, dvi atramos – stabiliau. Horizontalus ar vertikalus išdėstymas dažnai priklauso nuo estetikos, bet pusiau perpjauti moduliai mažina šešėlių nuostolius.

Medžiagos pasirinkimas

Konstrukcijos gaminamos iš nerūdijančio plieno, aliuminio ir įtemptojo betono (kompozitas su įtemptais plieno strypais). Įtemptasis betonas optimizuoja išlaidas, išlaikant patikimumą.

Konstrukcijos tvirtinimas prie substrato

Trijų tipų tvirtinimas: taranuotos sistemos (greitos ir pigios), prisukami profiliai (didelė laikomoji galia), betoniniai pamatai (pelkėta ar puri žemė).

Kokybės vertinimas ir sertifikatai

Konstrukcijos turi atitikti šalies standartus. Pagrindiniai Europos sertifikatai:

• EN 1090-1, EN 1090-2, EN 1090-3
• EN 1991-1-3 (sniego apkrova), EN 1991-1-4 (vėjo poveikis)
• EN 1992-1-1 (betonas), EN 1993-1-1, EN 1993-1-3, EN 1993-1-5 (plienas)

Atsparumas korozijai

Atšiaurioms sąlygoms naudojamos konstrukcijos turi atitikti EN ISO 9227. Minimalus C3, užterštose zonose – C4, labai užterštose – C5. Magnelis® dangos atsparumas – C5.