วิธีเลือกโครงสร้างจับยึดแผงโซลาร์เซลล์ที่เหมาะสมสำหรับแผงแบบ Bifacial เพื่อเพิ่มการผลิตไฟฟ้าจากด้านหลังให้ได้สูงสุด
คำตอบโดยสรุป / บทวิเคราะห์จากวิศวกรผู้เชี่ยวชาญ: การติดตั้งโมดูลโซลาร์เซลล์แบบ bifacial บนระบบโครงเหล็กแบบดั้งเดิมที่มีความสูงต่ำ สามารถทำลายพลังงานที่เพิ่มขึ้นจากด้านหลังที่ควรได้ถึง 80% เนื่องจากเงาของโครงสร้างและการเว้นระยะห่างจากคนที่น้อยเกินไป เพื่อดึงศักยภาพการเพิ่มประสิทธิภาพ 10%–20% ของแผง bifacial มาใช้ได้อย่างเต็มที่ EPC จำเป็นต้องใช้การออกแบบโครงเหล็กที่ผ่านการวิศวกรรมขั้นสูงซึ่งมี การยกความสูงจากพื้นเพิ่มขึ้น (อย่างน้อย 1.0 ม. ถึง 1.5 ม.), การจัดวางตำแหน่งแปอย่างเหมาะสม (หลีกเลี่ยงพื้นที่ทำงานด้านหลังของเซลล์) และ รูปแบบการวางแผงในแนวตั้ง โครงสร้างจับยึดไม่ได้เป็นเพียงแค่ฐานรองรับอีกต่อไป สำหรับโครงการที่ใช้แผง bifacial รูปทรงเรขาคณิตของโครงเหล็กจับยึดจะส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนค่าไฟฟ้าเฉลี่ยตลอดอายุโครงการ (LCOE)
อุตสาหกรรมโซลาร์เซลล์กำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีครั้งใหญ่ แผงโซลาร์เซลล์แบบ Bifacial—ซึ่งเป็นโมดูลที่สามารถรับแสงอาทิตย์ได้ทั้งจากพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลัง—กำลังกลายเป็นมาตรฐานสำหรับการติดตั้งในระดับสาธารณูปโภค (Utility-scale) และเชิงพาณิชย์ทั่วโลกอย่างรวดเร็ว โดยการดักจับแสงกระเจิงและแสงสะท้อน (Albedo) จากพื้นดิน แผงเหล่านี้สัญญาว่าจะเพิ่มผลผลิตพลังงานรวมได้สูงสุดถึง 20% โดยไม่ต้องเพิ่มพื้นที่ของโครงการ
อย่างไรก็ตาม มีจุดบอดทางวิศวกรรมที่สำคัญซึ่งนักพัฒนาโครงการหลายรายมองข้าม: โมดูล Bifacial ไม่ได้ทำงานได้ดีอย่างมหัศจรรย์ด้วยตัวมันเอง พวกมันขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตโครงสร้างของระบบจับยึดที่อยู่ด้านใต้โดยสิ้นเชิง หากคุณติดตั้งแผง bifacial เกรดพรีเมียมบนเฟรมโครงเหล็กทั่วไปที่จัดวางอย่างหนาแน่น รางเหล็กที่หนาจะทอดเงาเข้มลงบนเซลล์ด้านหลังโดยตรง ซึ่งจะเปลี่ยนอาเรย์ bifacial ราคาแพงของคุณให้กลายเป็นแผง monofacial แบบมาตรฐานโดยเคษ
ในฐานะผู้นำระดับโลกด้านวิศวกรรมโครงสร้าง PV Xiamen Sunforson Power Co., Ltd ได้ใช้เวลาหลายปีในการพัฒนาโซลูชันเฉพาะพื้นที่ซึ่งออกแบบมาสำหรับเทคโนโลยีกระจกสองชั้น (Dual-glass) และเทคโนโลยี bifacial โดยเฉพาะ ในคู่มือทางวิศวกรรมฉบับสมบูรณ์นี้ เราจะเจาะลึกฟิสิกส์ของการผลิตไฟฟ้าจากด้านหลัง อธิบายว่าการออกแบบโครงเหล็กส่งผลต่อ Albedo อย่างไร และมอบต้นแบบแก่ EPC สำหรับการเลือกโครงสร้างที่ปรับให้เหมาะสมกับแผง bifacial ได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ระบบติดตั้งบนพื้นดิน SunRack ที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับแผง bifacial ซึ่งออกแบบมาเพื่อขจัดเงาบังด้านหลัง
1. กลไกการเพิ่มประสิทธิภาพของ Bifacial และ "ปรากฏการณ์ Albedo"
ในการเข้าใจวิธีออกแบบโครงเหล็ก เราต้องเข้าใจก่อนว่าการผลิตไฟฟ้าจากด้านหลังทำงานอย่างไร ด้านหลังของแผง bifacial ไม่ได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง แต่อาศัย Albedo เป็นหลัก Albedo คือตัวเลขชี้วัด (ตั้งแต่ 0 ถึง 1) ที่วัดปริมาณความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวพื้นดินใต้แถบแผงโซลาร์เซลล์
สภาพพื้นดินที่แตกต่างกันจะสะท้อนแสงได้แตกต่างกัน ยางมะตอยสีเข้มจะดูดกลืนแสง (Albedo ต่ำ) ในขณะที่หิมะใหม่หรือคอนกรีตทาสีขาวจะสะท้อนแสงเกือบทั้งหมด (Albedo สูง) ระบบติดตั้งของคุณต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มปริมาณแสงสะท้อนนี้ให้ส่องไปถึงด้านหลังของแผงให้ได้มากที่สุด
| ประเภทของพื้นผิวพื้นดิน | ค่าปัจจัย Albedo โดยประมาณ | การเพิ่มขึ้นของผลผลิตพลังงาน Bifacial ที่เป็นไปได้ |
|---|---|---|
| หิมะตกใหม่ | 0.80 - 0.90 | สูงสุด 25% (ต้องใช้ระยะห่างจากคนที่สูง) |
| หลังคาแผ่นเมมเบรน TPO สีขาว | 0.60 - 0.70 | 15% - 20% |
| คอนกรีตสีอ่อน / ทรายแห้ง | 0.30 - 0.40 | 8% - 12% |
| หญ้า / พืชพรรณ | 0.15 - 0.25 | 5% - 8% |
| ยางมะตอยสีเข้ม | 0.05 - 0.10 | ต่ำกว่า 5% |
2. กฎทางวิศวกรรมของระยะความสูงจากพื้นดิน
ตัวแปรทางโครงสร้างที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสองหน้า (bifacial array) คือ ระยะความสูงจากพื้นดิน (ระยะทางจากพื้นดินถึงขอบที่ต่ำที่สุดของแผงโซลาร์เซลล์ที่เอียงอยู่)
หากโครงสร้างการติดตั้งยึดแผงใกล้กับพื้นดินมากเกินไป (เช่น 0.4 เมตรหรือต่ำกว่า) แผงจะบังแสงอาทิตย์ไม่ให้ส่องกระทบพื้นดินโดยตรงที่อยู่ใต้แผงเหล่านั้น ทำให้เกิด "โซนมืด" ขนาดใหญ่ เมื่อไม่มีแสงกระทบพื้นดิน ก็ไม่มีแสงสะท้อนกลับไปยังเซลล์ด้านหลัง ยิ่งไปกว่านั้น ระยะความสูงที่ต่ำยังกักเก็บความร้อน ซึ่งช่วยลดประสิทธิภาพแรงดันไฟฟ้าของโมดูล
สำหรับผู้รับเหมา EPC ที่ติดตั้ง โครงสร้างติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนพื้นดินขนาดใหญ่ที่มีระยะความสูงจากพื้นดินสูง วิศวกรของ Sunforson มักจะแนะนำระยะความสูงจากพื้นดินขั้นต่ำอยู่ที่ 1.0 เมตรถึง 1.5 เมตร การยกโครงสร้างให้สูงขึ้นช่วยให้แสงแดดแบบกระจายสามารถส่องลึกเข้าไปใต้แผงโซลาร์เซลล์ ส่องสว่างพื้นที่ผิวดินที่กว้างขึ้น และช่วยเพิ่มอัตราการสะท้อนแสง (albedo reflection factor) ได้อย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าวิธีนี้จะต้องใช้เสาเข็มเหล็กชุบสังกะสีที่ยาวขึ้น (ซึ่งเพิ่มต้นทุนฝ่ายทุน CapEx ของวัสดุเริ่มต้นเล็กน้อย) แต่การสร้างแบบจำลองทางการเงินพิสูจน์ให้เห็นอย่างสม่ำเสมอว่า การผลิตพลังงานที่เพิ่มขึ้น 10%+ ส่งผลให้คุ้มทุนค่าเหล็กส่วนเพิ่มได้อย่างรวดเร็ว
3. การกำจัดเงาด้านหลัง: ปัญหาแป (Purlin)
แม้จะมีระยะห่างจากพื้นดินที่สมบูรณ์แบบและหิมะสีขาวโพลน แต่ผลผลิตพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์แบบสองหน้า (bifacial) ของคุณอาจลดลงอย่างมากจากตัวโครงสร้างรองรับ โครงสร้างแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมใช้แปแนวนอน (รางรองรับ) หนา ซึ่งพาดผ่านด้านหลังตรงกลางของแผงโดยตรง ในการติดตั้งแบบหน้าเดียว (monofacial) สิ่งนี้ไม่มีผลอะไร แต่ในการติดตั้งแบบสองหน้า รางเหล็กหรืออลูมิเนียมหนาเหล่านี้จะสร้างเงาที่ทึบและถาวรพาดผ่านเซลล์แสงอาทิตย์ที่หันไปทางด้านหลัง
เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ถูกต่ออนุกรมกัน การเกิดเงาแม้เพียงเล็กน้อยที่ด้านหลังก็สามารถลดทอนกระแสไฟฟ้าของสตริงทั้งหมดได้ (เอฟเฟกต์ "สายยางรดน้ำต้นไม้") เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องที่สำคัญนี้ Sunforson จึงได้ออกแบบโครงสร้างทางเรขาคณิตใหม่:
- การหนีบขอบและการย้ายตำแหน่งราง: แทนที่จะให้รางรองรับพาดผ่านด้านหลังพื้นที่เซลล์ที่ทำงานอยู่โดยตรง ขายึดที่ได้รับการปรับiให้เหมาะสมกับแผงสองหน้าของเราจะวางรางตามยาวไว้ที่ขอบสุดของกรอบโมดูล หรือใช้ความแข็ง 1 ของกรอบแผงเองเพื่อกำจัดรางตรงกลางออกไปอย่างสิ้นเชิง
- การปรับแต่งการวางแนวแบบแนวตั้ง: เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ การติดตั้งแผงสองหน้าในแนวตั้ง ("Portrait") บนโครงสร้างแบบ 2 แผงแนวตั้ง (2P) จะช่วยให้โครงสร้างรองรับขนานไปกับสตริงของเซลล์ หากเกิดเงาขึ้น เงานั้นจะส่งผลกระทบต่อโซนไดโอดบายपासเพียงโซนเดียว แทนที่จะขัดขวางการผลิตของแผงทั้งหมด
- โปรไฟล์ที่บางลงและมีความต้านทานแรงดึงสูง: ด้วยการใช้เหล็กชุบสังกะสี Q355B ที่มีความต้านทานแรงดึงสูงพิเศษ หรืออะลูมิเนียม AL6005-T5 วิศวกรของเราจึงสามารถลดความกว้างทางกายภาพและหน้าตัดของคานรองรับลงได้ ซึ่งช่วยลดขนาดของเงาลงโดยไม่สูญเสียความสามารถในการรับแรงลมหรือแรงหิมะแต่อย่างใด
4. สถานการณ์การใช้งาน: หลังคาและโรงจอดรถ
แม้ว่าโครงสร้างแบบติดตั้งบนพื้นดินจะเป็นการใช้งานที่พบได้บ่อยที่สุด แต่เทคโนโลยีแบบสองหน้า (bifacial) กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วในภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม (C&I) อย่างไรก็ตาม กฎเกณฑ์ด้านโครงสร้างยังคงมีความเข้มงวด
แผงโซลาร์เซลล์แบบสองหน้าบนหลังคาแบนเชิงพาณิชย์
ขายึดหลังคาแบบแนบราบมาตรฐาน (ความลาดเอียง 10° และอยู่ห่างจากหลังคาเพียงไม่กี่นิ้ว) แทบจะไม่มีประโยชน์สำหรับแผงแบบสองหน้า อย่างไรก็ตาม หากอาคารพาณิชย์มีหลังคาเมมเบรน TPO สีขาวที่มีการสะท้อนแสงสูง ผู้รับเหมา EPC ก็สามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตจำนวนมากได้โดยการปรับใช้โครงสร้างแร็คแบบถ่วงน้ำหนักสำหรับหลังคาแบนสำหรับแผงโซลาร์เซลล์แบบสองหน้าโครงสร้างสามเหลี่ยมถ่วงน้ำหนักพิเศษเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แผงอยู่สูงจากพื้นผิวหลังคามากขึ้น (มักมีความลาดเอียง 20° ถึง 30°) เพื่อสร้าง "ช่องทางการสะท้อนแสง" ที่กว้างใต้แผง ช่วยให้หลังคาสีขาวสามารถสะท้อนความเข้มแสงไปยังเซลล์ด้านหลังได้ พร้อมทั้งปกป้องเมมเบรนกันซึมไปในตัว
ความลงตัวขั้นสุดยอด: หลังคาร่มจอดรถพลังงานแสงอาทิตย์แบบสองหน้า
สภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์แบบที่สุดสำหรับโมดูลแบบสองหน้าอาจเป็นการติดตั้งเหนือลานจอดรถ โดยหลังคาร่มจอดรถพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์แบบสองหน้าระดับไฮเอนด์จะมีระยะห่างจากพื้นสูงโดยธรรมชาติ (โดยทั่วไปคือ 2.5 เมตรถึง 3.0 เมตร) พื้นผิวลานจอดรถคอนกรีตด้านล่างให้ค่า albedo ที่ดีเยี่ยมและคงที่ วิศวกรของ Sunforson ออกแบบราง W สำหรับหลังคาร่มจอดรถกันน้ำของเราให้อยู่ราบเสมอกับแผง เพื่อให้มั่นใจว่าพื้นที่ใต้หลังคาร่มทั้งหมดไม่มีสิ่งกีดขวางใดๆ เปลี่ยนลานจอดรถให้กลายเป็นเครื่องมือเก็บเกี่ยวแสงแบบ 360 องศา
รายการตรวจสอบโครงสร้างสำหรับการจัดซื้อจัดจ้างของ EPC สำหรับแผงแบบสองหน้า
เมื่อส่ง RFQ (ใบขอใบเสนอราคา) ไปยังผู้ผลิตโครงยึดแผงโซลาร์เซลล์ของจีน อย่าถามเพียงแค่ "โครงยึดพื้น" เท่านั้น ปกป้อง LCOE ของคุณโดยเรียกร้องสิ่งต่อไปนี้ในการออกแบบโครงสร้างของคุณ:
- การรับประกันระยะห่างจากพื้นต่ำสุด: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแบบโครงสร้างแสดงขอบแผงด้านล่างสุดสูงจากระดับพื้นดินอย่างน้อย 1.0 ม. อย่างชัดเจน
- การวิเคราะห์พื้นที่เงาตกกระทบ: ขอให้ทีมวิศวกรจัดทำภาพซ้อนทับ CAD เพื่อแสดงให้เห็นอย่างแม่นยำว่าแปและรางจะวางอยู่ตรงจุดใดเมื่อเทียบกับกระจกด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์แบบสองหน้า รุ่นเฉพาะของคุณ
- การเพิ่มประสิทธิภาพระยะห่างระหว่างแถว (Pitch): อาร์เรย์แบบสองหน้าต้องใช้ระยะห่างระหว่างแถวกว้างกว่าอาร์เรย์แบบหน้าเดียว เพื่อป้องกันไม่ให้แถวหนึ่งทอดเงาลงบนพื้นที่สะท้อนแสงบนพื้นของแถวด้านหลัง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผู้จัดจำหน่ายโครงยึดได้คำนวณระยะห่างที่ขยายเพิ่มนี้ลงในการจัดวางแล้ว
คำถามที่พบบ่อย (FAQ) สำหรับวิศวกรรมแผงแบบสองหน้า
Q1: การเพิ่มระยะห่างจากพื้นจะลดความต้านทานลมของระบบโครงยึดหรือไม่?
การยกการเว้นระยะให้สูงขึ้นจะเพิ่มแรงงัดและแรงยกทางอากาศยศาสตร์ที่กระทำต่อฐานราก นี่คือเหตุผลที่คุณไม่สามารถใช้โครงยึดมาตรฐานแล้ว "ต่อขาให้ยาวขึ้น" ได้เพียงอย่างเดียว Sunforson ใช้ FEA (การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์) ขั้นสูงเพื่อเพิ่มความหนาของเสาเหล็กและเพิ่มความลึกในการตอก เพื่อให้มั่นใจว่าโครงสร้างแบบสองหน้าที่ยกสูงจะต้านทานแรงลมสูง (สูงสุด 60 ม./วินาที) ได้อย่างปลอดภัย
Q2: จำเป็นต้องใช้ตัวติดตามแสงอาทิตย์ (tracker) เพื่อรับประโยชน์จากแผงโซลาร์เซลล์แบบสองหน้า (bifacial) หรือไม่
ไม่จำเป็น แม้ว่าตัวติดตามแสงอาทิตย์แบบแกนเดี่ยวเมื่อใช้ร่วมกับแผงแบบสองหน้าจะให้ผลผลิตสูงที่สุดในอุตสาหกรรม แต่โครงสร้างติดตั้งแบบยึดอยู่กับที่ (Fixed-Tilt) ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุด โดยมีระยะห่างระหว่างแถวที่กว้างและความสูงจากพื้นมาก ก็ยังคงให้ผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ที่สูงมากได้อย่างยอดเยี่ยม โดยมีต้นทุนการบำรุงรักษาที่ต่ำกว่ามากและไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
Q3: ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นของโครงสร้างติดตั้งแผงสองหน้าแบบพิเศษนั้นคุ้มค่าหรือไม่
คุ้มค่าอย่างแน่นอน การซื้อแผงสองหน้าพรีเมียมแต่กลับติดตั้งด้วยโครงสร้างแบบทั่วไปที่มีความสูงจากพื้นต่ำถือเป็นการสิ้นเปลืองเงินทุนอย่างมาก ต้นทุนวัสดุโครงสร้างที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อย (สำหรับเสาที่สูงขึ้นและรางที่ได้รับการปรับแต่ง) ถือว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับรายได้จากพลังงานที่เพิ่มขึ้นสะสม 10% ถึง 15% ตลอดอายุโครงการ 25 ปี
ปลดล็อกพลังเต็มรูปแบบของโครงการโซลาร์เซลล์แบบสองหน้าของคุณ
อย่าปล่อยให้วิศวกรรมโครงสร้างที่ย่ำแย่มาสร้างเงาบดบังการลงทุนด้านพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณ ร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญที่ Xiamen Sunforson Power Co., Ltd ทีมวิจัยและพัฒนาของเราพร้อมให้บริการโซลูชันโครงสร้างที่ปรับแต่งได้สูงและคำนวณมาอย่างแม่นยำ ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเพิ่มการสะท้อนแสงอัลบีโด (albedo) และกำจัดเงาบังด้านหลัง
ส่งข้อมูลจำเพาะของแผงและภูมิประเทศของหน้างานให้เราเพื่อรับการวิเคราะห์โครงสร้างแผงสองหน้าฟรี:
info@sunforson.com
