مقدمه
طراحی و اجرای استراکچر خورشیدی در مناطق کویری ایران، یکی از حساسترین مراحل ساخت نیروگاههای فتوولتائیک به شمار میآید. شرایط سخت اقلیم کویری مانند شدت باد، تنوع دمایی بالا، خاک نامناسب و گردوغبار فراوان، اگر در طراحی سازه در نظر گرفته نشوند، موجب کاهش راندمان و حتی آسیب جدی به پنلها خواهند شد. با گسترش نیروگاههای خورشیدی در استانهایی نظیر یزد، کرمان، سیستان و بلوچستان و خراسان جنوبی، توجه به اصول صحیح طراحی استراکچر بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است. این مقاله یک راهنمای کامل برای انتخاب و طراحی سازه مناسب مناطق کویری ایران است.
استراکچر خورشیدی چیست و چرا در مناطق کویری اهمیت دارد؟
استراکچر خورشیدی همان پایه و سازه نگهدارنده پنلها است که بارهای محیطی و وزن تجهیزات را تحمل میکند. در نواحی کویری، سرعت باد، شدت تابش، اختلاف دمای شدید شب و روز و خوردگی ناشی از ذرات نمکی، طراحی سازه را پیچیده میکند. بر اساس گزارش مرکز انرژیهای تجدیدپذیر ایران در سال ۲۰۲۴، حدود ۴۵ درصد خرابیهای اولیه نیروگاههای سولار، ناشی از ضعف ساختاری در استراکچر و اتصالات بوده است. به همین دلیل انتخاب روش طراحی استاندارد برای این مناطق حیاتی است.
مراحل اصلی طراحی استراکچر خورشیدی در مناطق کویری
۱. تحلیل شرایط اقلیمی و وضعیت خاک
- بررسی سرعت باد در ماههای مختلف
- آزمایش ژئوتکنیک خاک (خاک کویری معمولاً ریزدانه، سست و گاهی شور است)
- محاسبه زاویه تابش بهینه با توجه به موقعیت جغرافیایی
- تعیین احتمال نشست و جابهجایی خاک
۲. انتخاب جنس و مصالح مناسب
- استفاده از فولاد گالوانیزه گرم با ضخامت پوشش بالا
- انتخاب پیچ و مهره ضدزنگ با کلاس مقاومتی ۸.۸
- استفاده از مقاطع مستحکم برای جلوگیری از پیچش
- پرهیز از بهکارگیری پروفیلهای بدون پوشش حفاظتی
۳. طراحی سازه مطابق بارگذاری منطقه کویری
- محاسبه بار باد طبق استاندارد ۵۱۹ ایران (سرعت طراحی ۱۰۰ تا ۱۳۰ کیلومتر)
- تعیین زاویه نصب پنل بین ۲۵ تا ۳۵ درجه
- طراحی مهاربندی مناسب برای جلوگیری از ارتعاش
- انتخاب فونداسیون مناسب مانند شمع یا فونداسیون سنگین بسته به خاک
۴. اجرای صحیح و کنترل کیفیت
- بررسی دقیق تراز بودن و تلرانس نصب مقاطع
- اندازهگیری ضخامت واقعی گالوانیزه
- سفت کردن اتصالات با گشتاور استاندارد
- بررسی لرزش سازه قبل از نصب نهایی پنلها
خطاهای رایج در طراحی استراکچر خورشیدی در مناطق کویری
۱. استفاده از گالوانیزه سرد که دوام کافی در برابر ذرات شور ندارد
۲. تخمین نادرست بار باد و استفاده از مقاطع ضعیف
۳. اجرای فونداسیون سبک در خاکهای کاملاً سست
۴. طراحی زاویه نصب اشتباه که توان سیستم را کاهش میدهد
۵. استفاده از اتصالات بیکیفیت و مستعد خوردگی
طبق گزارش انجمن خورشیدی کشور در سال ۲۰۲۵، بیش از یکسوم نیروگاههای کوچک مقیاس کویری در سه سال نخست، دچار مشکل سازهای یا خوردگی زودرس شدهاند.
بهترین روشهای طراحی استراکچر خورشیدی (روشهای پیشنهادی ۲۰۲۵)
سازه شمعی فولادی با پوشش ضدخوردگی
- کاملاً مناسب خاکهای شنی و سست
- مقاومت زیاد در برابر باد
- طول عمر بسیار بالا
استراکچر گالوانیزه گرم با مهاربند تقویتی
- جلوگیری کامل از لرزش و پیچش
- بهترین گزینه برای نیروگاههای متوسط و بزرگ
- سرعت نصب بالا
استفاده از سیستمهای ردیاب خورشیدی (Tracking)
- افزایش راندمان نیروگاه تا ۲۵٪
- مناسب مناطق با تابش شدید
- نیاز به نگهداری بیشتر ولی کارایی بالا
پایههای بتنی پیشساخته
- مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی
- مناسب خاکهای شور و مناطق با گردوغبار زیاد
- هزینه اولیه بیشتر اما دوام بسیار بالا
نکات اجرایی مهم
- بهترین گزینه برای مناطق کویری، گالوانیزه گرم است
- زاویه استاندارد نصب پنلها در کویر حدود ۳۰ درجه است
- نوع فونداسیون باید بر اساس نتایج آزمایش خاک تعیین شود
- لرزشسنجی سازه پیش از نصب پنل ضروری است
- پیچها باید بهصورت دورهای سفت و بازرسی شوند
مقایسه روشهای طراحی (جدول)
| روش طراحی | مقاومت | هزینه | سرعت اجرا | کاربرد |
|---|---|---|---|---|
| شمع فولادی ضدخوردگی | بسیار بالا | متوسط | بالا | خاکهای سست و شنی |
| سازه گالوانیزه گرم مهاربندیشده | بالا | متوسط | بسیار بالا | نیروگاههای مقیاس بزرگ |
| سیستم ردیاب خورشیدی | بالا | بالا | متوسط | مناطق پربازده |
| پایه بتنی پیشساخته | بسیار بالا | بالا | متوسط | مناطق با خاک شور |
نکات کلیدی
- مناسبترین استراکچر خورشیدی برای مناطق کویری، سازه گالوانیزه گرم با مهاربندی تقویتی و فونداسیون شمعی است که بهترین عملکرد را در برابر باد و خوردگی دارد.
- برای طراحی سازه خورشیدی در اقلیم کویری، ابتدا باید میزان باد، مقاومت خاک و شدت تابش بررسی شود تا احتمال آسیب سازهای کاهش یابد.
- رایجترین اشتباه در نصب استراکچر خورشیدی، استفاده از پوشش گالوانیزه سرد و فونداسیون ضعیف است که سبب کاهش طول عمر نیروگاه میشود.
- استفاده از سیستمهای ردیاب خورشیدی، یکی از روشهای مدرن افزایش راندمان نیروگاههای مناطق پرتابش است.
سوالات متداول
۱. بهترین استراکچر برای مناطق کویری چه نوعی است؟
سازه گالوانیزه گرم همراه با فونداسیون شمعی.
توضیح بیشتر: این سازه بیشترین مقاومت را در برابر باد و خوردگی دارد.
۲. چرا گالوانیزه گرم در مناطق کویری اهمیت دارد؟
زیرا ذرات شور و گردوغبار باعث خوردگی سریع سازههای معمولی میشوند.
توضیح بیشتر: گالوانیزه گرم لایه محافظ قوی و بادوام ایجاد میکند.
۳. زاویه مناسب نصب پنل در مناطق کویری چقدر است؟
حدود ۳۰ درجه.
توضیح بیشتر: این زاویه برای جذب حداکثری تابش سالانه مناسب است.
۴. آیا سازه ردیاب برای مناطق کویری توصیه میشود؟
بله، درصورتیکه نگهداری منظم انجام شود.
توضیح بیشتر: ردیابها راندمان تولید را بالا میبرند اما حساستر هستند.
۵. چه عواملی باعث آسیب سازههای خورشیدی در کویر میشود؟
خوردگی، مهاربندی ضعیف و انتخاب فونداسیون نادرست.
توضیح بیشتر: این مشکلات میتوانند باعث لرزش و کاهش تولید شوند.
۶. فونداسیون مناسب خاکهای شنی چیست؟
فونداسیون شمعی.
توضیح بیشتر: شمع در عمق تثبیت شده و از نشست جلوگیری میکند.
۷. چگونه لرزش استراکچر خورشیدی کنترل میشود؟
با مهاربندی ضربدری و طراحی صحیح بار باد.
توضیح بیشتر: لرزش مداوم توان تولید پنلها را کاهش میدهد.
دیدگاه