Khung Giá Đỡ Điện Mặt Trời Cố Định: 6 Yếu Tố Thiết Kế và Mua Sắm

Kết cấu điện mặt trời fixed-tilt giữ mô-đun ở một góc nghiêng và hướng đã được xác định trong toàn bộ thời gian vận hành. Tại Bắc bán cầu, mô-đun thường hướng về phía nam thực; tại Nam bán cầu, mô-đun thường hướng về phía bắc thực. Tuy nhiên, phương án bố trí cuối cùng cần dựa trên mô phỏng sản lượng riêng cho dự án, thay vì chỉ áp dụng một quy tắc kinh nghiệm chung.

Đối với dự án điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất, hình học của hệ giá đỡ cần xem xét:

• Vĩ độ công trường và nguồn bức xạ mặt trời
• Mục tiêu sản lượng theo năm, mùa hoặc khung giờ sử dụng điện
• Độ dốc địa hình và điều kiện thoát nước
• Kích thước, trọng lượng và vùng kẹp được phép của mô-đun
• Che bóng giữa các hàng mô-đun
• Tải trọng gió, tải trọng động đất, mưa lớn, ngập cục bộ và các điều kiện môi trường liên quan
• Quỹ đất sẵn có và tỷ lệ phủ đất (Ground Coverage Ratio – GCR)
• Lối tiếp cận cho vệ sinh, kiểm soát cỏ dại và bảo trì

Góc nghiêng gần với vĩ độ của khu vực có thể là điểm khởi đầu hữu ích để ước tính sản lượng điện hằng năm. Trên thực tế, góc nghiêng cuối cùng có thể thấp hơn hoặc cao hơn, tùy thuộc vào bức xạ tại địa phương, giới hạn sử dụng đất, yêu cầu thoát nước, thiết kế mô-đun bifacial và mô hình doanh thu của dự án.

Vì Sao Khung Giá Đỡ Điện Mặt Trời Cố Định Vẫn Là Lựa Chọn Phổ Biến

Hệ fixed-tilt không sử dụng động cơ, hộp số, trục truyền động hoặc hệ điều khiển tracker. Điều này giúp giảm số lượng bộ phận cơ khí cần kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế trong thời gian vận hành nhà máy.

• Địa hình không bằng phẳng, gợn sóng hoặc có chênh lệch cao độ
• Dự án có ngân sách thi công giới hạn
• Khu đất có ranh giới không đều hoặc có chướng ngại vật
• Khu vực ưu tiên công tác vận hành và bảo trì đơn giản (O&M)
• Hệ điện mặt trời mặt đất cho công trình thương mại và công nghiệp
• Dự án cần mật độ công suất cao trong phạm vi đất xác định

Ví dụ dự án: Dự án điện mặt trời mặt đất 1,8MW tại Ibaraki, Nhật Bản sử dụng bố trí khung giá đỡ điện mặt trời cố định. Xem nghiên cứu điển hình của dự án

Hệ khung giá đỡ điện mặt trời fixed-tilt phải truyền tải trọng của mô-đun xuống móng một cách an toàn trong toàn bộ tuổi thọ thiết kế của dự án. Các tải trọng cần xem xét bao gồm tĩnh tải từ mô-đun và thép, lực nhổ do gió (wind uplift), tải trọng ngang, tải trọng động đất, tải trọng do mưa hoặc đọng nước khi có liên quan, cùng các tải trọng phát sinh trong quá trình lắp đặt. Tải trọng tuyết chỉ áp dụng cho các dự án tại khu vực có yêu cầu cụ thể.

Thiết kế kết cấu cần tuân thủ tiêu chuẩn, quy chuẩn, yêu cầu của chủ đầu tư và điều kiện dự án áp dụng. Với dự án tại Việt Nam, cần đánh giá các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành có liên quan, dữ liệu gió theo địa phương, yêu cầu về động đất, mưa lớn, ngập lụt và các thông số kỹ thuật trong hồ sơ EPC. Các tiêu chuẩn quốc tế như ASCE 7, EN 1991 hoặc AS/NZS 1170 có thể được áp dụng khi được yêu cầu trong hồ sơ kỹ thuật hoặc hợp đồng dự án.

Tải Trọng Gió Không Chỉ Là Một Con Số

Thiết kế chịu gió cho kết cấu giá đỡ điện mặt trời không chỉ dựa trên tốc độ gió cơ bản của vị trí dự án. Kỹ sư cần đánh giá loại địa hình, địa mạo, mức độ phơi lộ gió, góc nghiêng mô-đun, chiều dài bàn pin, vùng biên, khoảng cách giữa các hàng và hướng gió tại địa phương. Đối với dự án lớn, nghiên cứu gió theo vị trí cụ thể hoặc phương án thiết kế dựa trên hầm gió có thể giúp tối ưu vật liệu mà vẫn duy trì hệ số an toàn cần thiết.

Lựa Chọn Vật Liệu Có Ý Nghĩa Quyết Định

Mác thép, dạng tiết diện, chiều dày và thiết kế liên kết phải phù hợp với điều kiện tải trọng của dự án. Trong quá trình đánh giá mua sắm, nên yêu cầu nhà cung cấp xác nhận:

• Tốc độ gió thiết kế và cấp độ phơi lộ gió
• Các giả định về tải trọng động đất, mưa và điều kiện môi trường liên quan
• Giới hạn nhịp lớn nhất và giới hạn công xôn
• Bộ hồ sơ tính toán kết cấu riêng cho dự án

Độ tin cậy của kết cấu giá đỡ phụ thuộc trực tiếp vào móng. Trước khi lựa chọn cọc đóng, cọc vít/vít xoắn nền (ground screw), móng bê tông hoặc hệ đối trọng, nhóm dự án nên xem xét báo cáo khảo sát địa chất công trình và dữ liệu đất hiện có.

VÍ DỤ DỰ ÁN

Lắp Đặt Móng Cọc Vít

Cọc vít là một lựa chọn móng cho các khu vực cần đánh giá riêng về điều kiện đất, khả năng tiếp cận công trường, giới hạn rung động hoặc yêu cầu lắp đặt móng. Lựa chọn móng cuối cùng cần dựa trên dữ liệu địa chất, kết quả thử nghiệm lắp đặt tại hiện trường—chẳng hạn thử kéo, thử nén, kiểm tra mô-men hoặc các thử nghiệm phù hợp với loại móng và yêu cầu dự án—cùng với tính toán tải trọng kết cấu.

Xem nghiên cứu điển hình dự án 2,7MW

Kết cấu fixed-tilt được thiết kế tốt thường có thể thích ứng với biến thiên địa hình ở mức vừa phải thông qua bản mã điều chỉnh, chiều dài cọc khác nhau và cấu hình bàn pin. Luôn yêu cầu nhà cung cấp nêu rõ phạm vi độ dốc địa hình mà hệ thống đề xuất có thể đáp ứng.

Kết cấu giá đỡ điện mặt trời được kỳ vọng hoạt động trong nhiều thập kỷ. Chống ăn mòn là yêu cầu về độ bền kết cấu, không chỉ là yếu tố thẩm mỹ. Hệ vật liệu và lớp phủ cần được lựa chọn theo mức độ ăn mòn của môi trường dự án, bao gồm điều kiện khí quyển, độ ẩm, hơi muối, lượng mưa cao, ô nhiễm công nghiệp và tuổi thọ mong muốn.

Câu Hỏi Cho Dự Án Ven Biển Và Khu Công Nghiệp

• Mác thép và hệ lớp phủ được chỉ định là gì?
• Mạ kẽm nhúng nóng (HDG) hoặc thép mạ kẽm-nhôm-magiê có phù hợp với môi trường dự án không?
• Có tài liệu chứng minh tuổi thọ yêu cầu trong môi trường đó không?
• Có biên bản kiểm tra chiều dày lớp phủ và hồ sơ kiểm soát chất lượng không?

Mô-đun bifacial có thể phát điện từ cả mặt trước và mặt sau. Mức tăng sản lượng thực tế phụ thuộc vào điều kiện công trường và hình học của hệ thống, bao gồm độ phản xạ bề mặt đất, khoảng sáng gầm mô-đun, khoảng cách giữa các hàng, thảm thực vật và che bóng do kết cấu ở mặt sau mô-đun.

Giữ Mặt Sau Mô-Đun Thông Thoáng

Bố trí kết cấu quá dày có thể tạo bóng ở mặt sau mô-đun. Hệ giá đỡ cần cố định mô-đun an toàn, đồng thời giảm thiểu che khuất vùng kính hoạt động ở mặt sau.

Sử Dụng Mô Phỏng Sản Lượng Riêng Cho Dự Án

Khoảng sáng từ mô-đun đến mặt đất nên được lựa chọn thông qua mô phỏng sản lượng, thay vì sử dụng giá trị ước lượng tùy ý. Khoảng cách hàng lớn hơn có thể giảm che bóng giữa các hàng và tăng khả năng nhận sáng ở mặt sau, nhưng cũng cần nhiều đất hơn. Nên sử dụng công cụ mô phỏng với các giả định thực tế về albedo, đặc tính mô-đun, khoảng cách hàng, địa hình, thoát nước và điều kiện che bóng.

Báo giá kết cấu giá đỡ thấp nhất không phải lúc nào cũng tạo ra giải pháp có tổng chi phí dự án thấp nhất. Hệ giá đỡ được chọn ảnh hưởng đến số lượng móng, nhân công lắp đặt, tiến độ xây dựng, khối lượng vận chuyển và chi phí Balance of System (BOS) phần điện.