Systemy montażu fotowoltaicznego Snowfield: konstrukcja zapobiegająca gromadzeniu się śniegu i zintegrowane rozwiązania w zakresie usuwania śniegu

Na początku 2024 r., po silnej burzy śnieżnej w elektrowni fotowoltaicznej (PV) w prowincji Heilongjiang, pracownicy zauważyli intrygujące zjawisko: obszary wyposażone w nowe systemy mocowania przeciwśniegowego pozostały w dużej mierze wolne od śniegu, podczas gdy tradycyjne obszary montażowe wymagały ręcznego odśnieżania. Odkrycie to zainspirowało całą branżę do ponownego rozważenia roli, jaką projekt systemu montażowego odgrywa w zwiększaniu wydajności operacyjnej w zimnych regionach.

Wyjątkowe wyzwania związane z fotowoltaiką w zimnym klimacie

„Wiele osób może nie zdawać sobie sprawy, że gromadzenie się śniegu wpływa nie tylko na wytwarzanie energii, ale także powoduje dodatkowe obciążenie systemów montażowych” – wyjaśnił Wang, dyrektor techniczny w elektrowni fotowoltaicznej w Heilongjiang. Obliczenia pokazują, że śnieg o grubości 15 cm może wywrzeć dodatkowe obciążenie przekraczające 50 kg/m², co stawia duże wymagania konstrukcjom montażowym.

Według najnowszego raportu Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA) liczba instalacji fotowoltaicznych w zimnych regionach rośnie w tempie 40% rocznie. Chociaż postęp technologiczny sprawia, że ​​obfite zasoby energii słonecznej w regionach położonych na dużych wysokościach są atrakcyjne dla deweloperów, wyzwania związane z ekstremalnymi warunkami pogodowymi pozostają znaczne.

Innowacyjne rozwiązania w zakresie akumulacji śniegu

Aby stawić czoła wyzwaniom związanym ze śniegiem, wiodące firmy wprowadziły innowacyjne projekty. Do najbardziej godnych uwagi należy „inteligentny system mocowania topiący śnieg”, który wykorzystuje następujące podstawowe technologie:

1. Samoregulująca konstrukcja kąta nachylenia
   Najnowsze systemy mocowania na polach śnieżnych charakteryzują się regulowanym kątem nachylenia, który automatycznie dostosowuje się do warunków pogodowych, zapewniając optymalne odprowadzanie śniegu. Badania pokazują, że przy kącie nachylenia 35-40 stopni większość śniegu zsuwa się w sposób naturalny.

2. Technologia obróbki powierzchni
   „Na powierzchnię montażową nakładamy specjalną hydrofobową nanopowłokę” – wyjaśnił dyrektor ds. badań i rozwoju renomowanego producenta elementów montażowych. „Ta powłoka zmniejsza przyczepność śniegu, ułatwiając jego zsuwanie się pod odpowiednim kątem nachylenia.”

3. System zarządzania ciepłem
   Innowacyjny system grzewczy jest płynnie zintegrowany z konstrukcją montażową. W przypadku wykrycia znacznej ilości śniegu system aktywuje ukierunkowane ogrzewanie, aby przyspieszyć topnienie śniegu. Zasilana energią elektryczną wytwarzaną przez fotowoltaikę, zużycie energii stanowi zaledwie 0,5% całkowitej produkcji elektrowni.

Studium przypadku: wielkoskalowa baza fotowoltaiczna w Mongolii Wewnętrznej

W bazie fotowoltaicznej o mocy 500 MW uruchomionej pod koniec 2023 r. w Mongolii Wewnętrznej zastosowano kompleksowe rozwiązanie do montażu przeciwśniegowego. Tradycyjne mocowania, położone na obszarze, gdzie roczne opady śniegu przekraczają 50 cm, wymagały częstego, ręcznego odśnieżania w okresie zimowym.

Nowe rozwiązanie osiągnęło niezwykłe rezultaty:

• Zmniejszono ręczne odśnieżanie o 85%

• Zwiększona produkcja energii zimą o 23%

• Znacząco zwiększona integralność konstrukcji montażowej

• Zmniejszone koszty utrzymania o 40%

„Inteligencja systemu nas zadziwiła” – zauważył kierownik operacyjny projektu. „Dzięki systemowi ostrzegania o pogodzie mocowania ustawiają się pod optymalnym kątem przed opadami śniegu, drastycznie ograniczając gromadzenie się śniegu”.

Korzyści ekonomiczne

Chociaż systemy mocowania przeciwśniegowego wiążą się z wyższymi kosztami początkowymi, oferują znaczne korzyści w całym cyklu życia:

Porównanie inwestycji (przykład projektu 100 MW):

• Tradycyjne mocowania: 0,15 jenów za wat

• Mocowania przeciwśniegowe: 0,22 jenów za wat

• Inteligentny system odśnieżania: Dodatkowe 0,08 ¥ za wat

Analiza korzyści:

• Wzrost wytwarzania energii: Zimowe zyski o 20-25%

• Redukcja kosztów konserwacji: Roczne oszczędności w wysokości 300 000–400 000 jenów

• Okres zwrotu: 1,5 roku krócej w porównaniu do tradycyjnych systemów

Przyszłe trendy

Wraz z postępem technologii systemy montażu fotowoltaicznego na polach śnieżnych ewoluują w kierunku większej inteligencji i integracji. Eksperci przewidują następujące trendy w nadchodzących latach:

1. Aplikacje AI
   Algorytmy uczenia maszynowego zoptymalizują strategie odśnieżania i przewidywają ryzyko gromadzenia się śniegu.

2. Innowacje materiałowe
   Lekkie materiały o wysokiej wytrzymałości, takie jak włókno węglowe, jeszcze bardziej zmniejszą masę systemu i zwiększą nośność.

3. Zintegrowany projekt
   Systemy montażowe zostaną głęboko zintegrowane z monitorowaniem modułów i inteligentnymi systemami operacyjnymi, tworząc całościowe rozwiązania.

Zalecenia branżowe

Inwestorom planującym projekty fotowoltaiczne w zimnych regionach eksperci sugerują:

1. Już na wczesnym etapie planowania należy w pełni uwzględnić ekstremalne skutki pogodowe.

2. Wybierz dostawców z doświadczeniem w projektach w zimnych regionach.

3. Skoncentruj się na kompleksowych rozwiązaniach, a nie tylko na minimalizacji kosztów.

4. Należy położyć nacisk na profesjonalne szkolenia zespołów konserwacyjnych.

Wniosek

W miarę przyspieszania globalnych przemian energetycznych coraz bardziej powszechna staje się energia fotowoltaiczna w zimnych regionach. Innowacje w zakresie montażu przeciwśniegowego nie tylko rozwiązują wyzwania techniczne, ale także otwierają nowe możliwości dla branży fotowoltaicznej.

Jak ujął to jeden z ekspertów branżowych: „W ekstremalnie zimnych środowiskach system montażowy przypomina „kości” elektrowni fotowoltaicznej. Tylko solidne konstrukcje zapewniają niezawodne działanie systemu”.

Dzięki ciągłemu postępowi technologicznemu i zgromadzonemu praktycznemu doświadczeniu systemy montażu fotowoltaicznego na terenach śnieżnych staną się inteligentniejsze i bardziej niezawodne, zapewniając silne wsparcie dla rozwoju zastosowań czystej energii w zimnych regionach.