Una guía completa para los sistemas de montaje solar: desde tipos y selección hasta nuevas tendencias de desarrollo de la industria
En la ola de transformación de la estructura energética global hacia la limpieza y la baja carbono, la generación de energía solar se ha convertido en una nueva industria energética clave desarrollada por varios países debido a sus ventajas de recursos renovables y cero emisiones de contaminación. Como la estructura de soporte central del sistema de generación de energía solar, el sistema de montaje solar determina directamente la estabilidad de instalación, la eficiencia de generación de energía y la vida útil de los módulos fotovoltaicos. Este artículo analizará profundamente el componente central del sistema de paneles solares: el sistema de montaje de estructura solar, se centra en la introducción de las características y aplicaciones de componentes clave como los soportes de tierra solar y los soportes de montaje solar, explica las ventajas del kit del sistema de paneles solares en detalle, proporcionan pautas de selección e instalación científicas, y finalmente esperan hacia adelante en la dirección de desarrollo futura de la industria.
I. Sistema de montaje solar: el 'marco de carga de carga' del sistema de panel solar
La operación eficiente del sistema de panel solar es inseparable de una estructura de soporte estable. El sistema de montaje de la estructura solar es el cubo central que conecta los módulos fotovoltaicos y la base de instalación. Su función principal es fijar los paneles solares en una posición preestablecida (tierra, techo, superficie del agua, etc.), asegurarse de que los módulos puedan recibir la luz solar en el ángulo óptimo y resistir el impacto de las fuerzas naturales como el viento, la lluvia, la nieve y los terremotos.
Según los datos de la Agencia Internacional de Energía (IEA), la capacidad fotovoltaica instalada global superó los 1.5 terawatts en 2024, entre los cuales la escala de mercado del sistema de montaje de estructura solar alcanzó 32 mil millones de dólares, lo que representa el 15% -20% del costo total del sistema de generación de energía solar. Un sistema de montaje de alta calidad no solo puede aumentar la eficiencia de generación de energía de los módulos fotovoltaicos en un 2% -5%, sino también extender la vida útil del sistema a más de 25 años; Por el contrario, las monturas inferiores pueden causar deformación y desplazamiento de módulos, e incluso conducir a accidentes de seguridad, lo que resulta en grandes pérdidas económicas.
Los componentes centrales del sistema de montaje de la estructura solar incluyen soportes de montaje solar, rieles de guía, conectores, componentes básicos, etc. Entre ellos, el soporte de montaje solar, como un componente clave para fijar directamente los módulos fotovoltaicos, su material y diseño estructural afectan directamente el rendimiento general del sistema de montaje. En la actualidad, los sistemas de montaje convencionales se pueden dividir en tres categorías de acuerdo con el escenario de instalación: soportes de tierra, soportes para techos y soportes de superficie de agua. Entre ellos, el soporte de tierra solar tiene una amplia gama de aplicaciones e instalación flexible, lo que representa más del 60% de las aplicaciones en plantas de energía fotovoltaica a gran escala.
II. Análisis de productos centrales: desde los tipos de montaje hasta los kits de sistemas
(I) Monte de tierra solar: la solución preferida para las centrales eléctricas a gran escala
Los soportes solares de tierra son sistemas de montaje instalados directamente sobre la base de tierra, adecuados para áreas abiertas, tierras de cultivo, montañas estériles y otros escenarios, especialmente para plantas de energía fotovoltaica centralizada a gran escala. Sus ventajas centrales se encuentran en ángulos de instalación ajustables y disposición de módulos flexibles, que pueden optimizar el ángulo de inclinación de acuerdo con la latitud local para maximizar el uso de recursos solares.
En términos de forma estructural, los soportes de tierra solar se dividen principalmente en dos tipos: soportes de inclinación fija y montajes de seguimiento. Los montajes de inclinación fija tienen una estructura simple y bajo costo, y los módulos se instalan en un ángulo fijo preestablecido, que es adecuado para proyectos con presupuestos limitados y terreno plano; Los montajes de seguimiento usan un sistema impulsado por el motor para que los módulos gire en tiempo real con el ángulo de acimut del sol, y su eficiencia de generación de energía es 15% -20% más alta que la de las monturas fijas. Sin embargo, tienen costos más altos y mantenimiento complejo, y se utilizan principalmente en proyectos con abundantes recursos solares y altos requisitos para la eficiencia de la generación de energía.
En términos de selección de materiales, los soportes de montaje solar de los soportes solares de tierra están hechos en su mayoría de aleación de aluminio, acero de carbono galvanizado en caliente y acero inoxidable. Las monturas de aleación de aluminio son livianas, resistentes a la corrosión y tienen un buen rendimiento de procesamiento, lo que los hace adecuados para áreas húmedas y lluviosas; Los soportes de acero de carbono galvanizado en caliente tienen una alta resistencia y una fuerte capacidad de carga, con costos moderados, y actualmente son los materiales más utilizados; Los soportes de acero inoxidable tienen una excelente resistencia a la corrosión pero altos costos, y se utilizan principalmente en áreas costeras con altos de sal o proyectos en entornos especiales.
Tomando una planta de energía fotovoltaica centralizada de 50MW como ejemplo, este proyecto adopta soportes de tierra solar de inclinación fija hechos de acero de carbono galvanizado en caliente. El ángulo de inclinación de las monturas se establece en 30 ° de acuerdo con la latitud local, y se fijan a través de cimientos de tiras de concreto. Esto no solo resiste el impacto de los tifones de nivel 12 locales, sino que también logra una generación de energía anual de 68 millones de kWh, generando 3 millones de kWh más que el sistema de montaje tradicional.
(Ii) Soporte de montaje solar: el 'núcleo de conexión' del sistema de montaje
Los soportes de montaje solar son componentes en el sistema de montaje solar que fijan directamente módulos fotovoltaicos. Según sus funciones, se pueden dividir en abrazaderas laterales, abrazaderas medias, soportes ajustables, etc. Las abrazaderas laterales se utilizan para fijar las posiciones de borde de los módulos, las abrazaderas intermedias se usan para conectar dos módulos adyacentes y los soportes ajustables se usan para ajustar el ángulo de instalación y la posición horizontal de los módulos para garantizar que los módulos están arreglados y de la fuerza de osos.
Los soportes de montaje solar de alta calidad deben cumplir con tres requisitos: primero, cumplir con los estándares de resistencia para soportar el peso de los módulos, las cargas de viento y nieve, y fuerzas sísmicas; segundo, una fuerte compatibilidad para adaptarse a módulos fotovoltaicos de diferentes tamaños y espesores; Tercero, la resistencia a la corrosión y la durabilidad, y el proceso de tratamiento de la superficie debe cumplir con los requisitos de uso al aire libre a largo plazo. En la actualidad, los métodos de tratamiento de superficie convencional incluyen galvanización en caliente, anodización y recubrimiento en polvo. Entre ellos, la vida de resistencia a la corrosión de los soportes de acero de carbono galvanizado en caliente puede alcanzar más de 20 años, y la superficie de los soportes de aleación de aluminio anodizado tiene mayor dureza y no es fácil de rayar.
En aplicaciones prácticas, la selección de soportes de montaje solar debe coincidir con las especificaciones del módulo y los escenarios de instalación. Por ejemplo, al instalar módulos fotovoltaicos de gran tamaño (182 mm, 210 mm), es necesario seleccionar abrazaderas medias más gruesas con una capacidad de carga más fuerte; En los escenarios de instalación del techo, se deben usar abrazaderas laterales de aleación de aluminio livianas para reducir la presión de carga en el techo.
(Iii) Kit del sistema de panel solar: una opción conveniente para proyectos a pequeña escala
El kit de sistemas de paneles solares es un conjunto completo de sistemas que integra paneles solares, sistemas de montaje de estructura solar, inversores, cables y otros componentes, especialmente diseñados para proyectos fotovoltaicos distribuidos como hogares y pequeños 工商业. Su mayor ventaja es 'Adquisición única e instalación infalible', que elimina la necesidad de que los usuarios coincidan con los componentes por sí mismos y reduce en gran medida la dificultad de la selección e instalación.
Un kit de sistema de panel solar estándar generalmente incluye: 2-20 módulos fotovoltaicos (potencia 200W-400W por módulo), soportes de montaje solar coincidente (techo o tipo de tierra), 1 inversor, cables y conectores, herramientas de instalación, etc. Según diferentes escenarios de instalación, se pueden dividir en dos categorías: kits de techo y kits de tierra. Los kits de techo adoptan monturas livianas, que se fijan en la estructura de carga del techo a través de pernos de expansión sin dañar la capa impermeable del techo; Los kits de tierra incluyen soportes de tierra solar simples, adecuados para sitios de área pequeña, como patios familiares y balcones.
Tomar un proyecto fotovoltaico doméstico como ejemplo, elegir un kit de sistema de panel solar de 5kW, que incluye 12 módulos fotovoltaicos de 410 W, soportes de techo de aleación de aluminio, un inversor de 5kW y un conjunto completo de accesorios, el ciclo de instalación solo toma 2-3 días, ahorra el 50% del costo de tiempo en comparación con los componentes comprados por separado. Al mismo tiempo, los kits proporcionados por los fabricantes de marcas han sufrido pruebas de compatibilidad, lo que resulta en una mayor coincidencia del sistema y una eficiencia de generación de energía 3% -5% más alta que los sistemas de autoparejado.
(Iv) Sistema de montaje de estructura solar: una solución general para la adaptación de escenario completo
El sistema de montaje de la estructura solar es una solución general que cubre el diseño, producción e instalación de montaje. Según diferentes escenarios de instalación, la forma estructural se puede optimizar en consecuencia. Además de los sistemas principales de tierra y techo, también incluye tipos especiales como sistemas de montaje en superficie de agua, sistemas de montaje agriovoltaicos y sistemas de montaje BIPV (fotovoltaicos integrados en edificios).
El sistema de montaje de la superficie del agua se instala en áreas de agua, como lagos y embalses, y los paneles y monturas solares están soportados por cuerpos flotantes, que no ocupan recursos de tierra y pueden reducir la evaporación de agua, lo que lo hace adecuados para áreas con recursos de tierra estrechos; El sistema de montaje agriovoltaico adopta un diseño de alta montaje, y los cultivos se pueden plantar debajo de las monturas, realizando un modelo agrícola tridimensional de 'generación de energía en la parte superior y agricultura en la parte inferior' y mejorando la tasa de utilización integral de la tierra; El sistema de montaje BIPV está integrado con la estructura del edificio y la estructura del techo, que sirve como material de construcción y un sistema de generación de energía, combinando estética y practicidad.
Por ejemplo, una planta de energía fotovoltaica 'agrivoltaica' adopta un sistema de montaje de estructura solar con una altura de 3 metros. Las verduras y los materiales medicinales chinos se plantan bajo las monturas, logrando una generación de energía anual de 120 millones de kWh mientras impulsan el aumento de ingresos de los agricultores circundantes, realizando una situación ganadora de beneficios económicos y sociales.
Iii. Selección e instalación científica: la clave para mejorar el rendimiento del sistema
(I) Guía para seleccionar sistemas de montaje de estructura solar
Seleccione Según la escala del proyecto: para las centrales eléctricas centralizadas a gran escala, se prefieren los soportes de tierra solar (seguimiento o inclinación fija), combinadas con soportes de acero de carbono galvanizado en caliente para equilibrar el costo y el rendimiento; Para proyectos domésticos distribuidos, se recomiendan kits de sistemas de paneles solares para simplificar el proceso de instalación; Para pequeños proyectos 工商业, se pueden seleccionar pequeños soportes de tierra o pequeños soportes en el suelo de acuerdo con las condiciones del techo.
Seleccione de acuerdo con el entorno de instalación: en las áreas costeras, se deben seleccionar el acero inoxidable o los soportes de aleación de aluminio anodizado, equipados con soportes de montaje solar con alta resistencia al viento; En áreas nevadas, se deben seleccionar monturas de alta resistencia para garantizar que puedan soportar la carga de nieve; Para la instalación del techo, se debe considerar la capacidad de carga del techo y se deben preferir los soportes de aleación de aluminio livianos.
Seleccione según las condiciones de iluminación: en áreas con abundantes recursos solares, el seguimiento de los soportes de tierra solar se puede seleccionar para maximizar los beneficios de generación de energía; En áreas con condiciones generales de iluminación, los soportes de inclinación fija son suficientes para reducir los costos.
(Ii) Puntos de instalación y precauciones
Construcción de la base: para la base de monturas de tierra solar, cimientos de concreto, cimientos de pilotes espirales o cimientos de pilotes prefabricados deben seleccionarse de acuerdo con las condiciones geológicas para garantizar que la base sea firme y evitar el asentamiento; Antes de instalar los soportes del techo, se debe verificar la capacidad de carga del techo, y la capa impermeable debe estar bien protegida para evitar la fuga de agua.
Conjunto de montaje: ensamble los soportes de montaje solar y los rieles de guía de acuerdo con los dibujos de diseño para garantizar que los conectores estén apretados y que el error esté controlado dentro de ± 2 mm; Se deben usar abrazaderas especiales al instalar módulos, y la fuerza debe ser moderada para evitar aplastar el vaso del módulo o deformar el marco de aluminio.
Ajuste del ángulo: para los montajes de inclinación fija, el ángulo de inclinación debe ajustarse con precisión de acuerdo con la latitud local (generalmente latitud ± 5 °); Para el seguimiento de los montajes, el sistema impulsado por el motor debe depugarse para garantizar la precisión del seguimiento; Después de la instalación, la planitud de los módulos debe verificarse para evitar afectar la eficiencia de la generación de energía debido a la inclinación desigual.
Después del mantenimiento: verifique regularmente la opresión de los soportes de montaje solar y reemplace las piezas oxidadas o dañadas de manera oportuna; Para el seguimiento de los montajes, lubrique regularmente el motor y limpie los escombros de los rieles de guía para garantizar un funcionamiento suave.
IV. Tendencias de desarrollo de la industria del sistema de montaje solar
(I) Actualización tecnológica: desarrollo paralelo de inteligencia y liviano
Con el desarrollo de módulos fotovoltaicos hacia un gran tamaño y alta potencia, el sistema de montaje se está actualizando hacia la inteligencia y el peso ligero. Por un lado, los sistemas de montaje inteligentes integran sensores y módulos IoT, que pueden monitorear datos como la velocidad del viento, la intensidad de la luz y la temperatura del módulo en tiempo real, y ajustar automáticamente el ángulo de montaje para optimizar la eficiencia de la generación de energía; Por otro lado, la aplicación de nuevos materiales, como los compuestos de fibra de carbono y las aleaciones de aluminio de alta resistencia, reduce el peso del soporte en más del 30% mientras se mantiene el rendimiento de alta resistencia.
Por ejemplo, una empresa ha lanzado un soporte inteligente de tierra solar que utiliza algoritmos de IA para predecir la trayectoria del sol y ajustar el ángulo del módulo con anticipación, aumentando la eficiencia de generación de energía en un 5% adicional en comparación con los soportes de seguimiento tradicionales; Los soportes de montaje solar hechos de materiales de fibra de carbono tienen un peso de solo 1/4 del acero al carbono, pero la capacidad de carga aumenta en un 20%.
(Ii) Desarrollo verde: materiales de protección del medio ambiente y reciclaje
Impulsada por el objetivo 'Dual Carbon ', la industria tiene requisitos cada vez más altos para la protección del medio ambiente de los sistemas de montaje. Por un lado, la proporción de aplicación de materiales ecológicos, como aleaciones de aluminio recicladas y acero al carbono reciclable, aumenta constantemente; Por otro lado, el diseño modular se ha convertido en una tendencia, y el sistema de montaje se puede desmontar y reciclar para reducir los desechos de recursos. Además, los procesos verdes se promueven en el proceso de producción para reducir el consumo de energía y las emisiones de contaminantes, como reemplazar los procesos de galvanización tradicionales con tecnología de pasivación libre de cromo para reducir la contaminación de metales pesados.
(Iii) Integración integrada: integración con almacenamiento de energía y redes inteligentes
En el futuro, el sistema de montaje de estructura solar ya no será una estructura de soporte única, sino una plataforma de energía integral profundamente integrada con sistemas de almacenamiento de energía y redes inteligentes. Por ejemplo, las baterías de almacenamiento de energía se integran en la base de montaje para realizar el almacenamiento de energía eléctrica; A través del módulo de comunicación inalámbrica en el soporte, los datos de generación de energía se transmiten al centro de despacho de cuadrícula inteligente en tiempo real para realizar el afeitado máximo, el llenado del valle y la fuente de alimentación bajo demanda.
(Iv) Patrón de mercado: demanda explosiva en los mercados emergentes
Con la industria fotovoltaica global que cambia a los mercados emergentes, la demanda de sistemas de montaje de estructuras solares en el sudeste asiático, África, América del Sur y otras regiones está creciendo rápidamente. La mayoría de estas regiones tienen climas tropicales y subtropicales, que tienen requisitos más altos para la resistencia a la corrosión y la resistencia a la carga del viento de las monturas. Al mismo tiempo, prefieren soportes de tierra solar de inclinación fija y kits de sistemas de paneles solares con costos más bajos. Las empresas nacionales, dependiendo de las ventajas de una cadena industrial completa, están acelerando su diseño en los mercados emergentes y promoviendo el desarrollo internacional de los sistemas de montaje.
V. Conclusión
Como soporte central del sistema de panel solar, el rendimiento del sistema de montaje de estructura solar está directamente relacionado con los beneficios y la seguridad de los proyectos de generación de energía solar. Los soportes solares de tierra se han convertido en la opción principal para las centrales eléctricas a gran escala debido a su adaptabilidad flexible; Los soportes de montaje solar, como componentes clave, determinan la estabilidad de los montajes; Los kits de sistemas de paneles solares proporcionan soluciones convenientes para proyectos a pequeña escala. En aplicaciones prácticas, la selección científica y la instalación estandarizada son las claves para ejercer el rendimiento del sistema de montaje, y prestar atención a las tendencias de inteligencia, verdización e integración de la industria ayudará a comprender la dirección central del desarrollo industrial.
En el futuro, con la innovación continua de la tecnología y la mejora de la demanda del mercado, el sistema de montaje solar se desarrollará hacia una mayor eficiencia, más protección del medio ambiente y más inteligencia, proporcionando un sólido apoyo para el desarrollo sostenible de la industria solar global. Ya sea que se trate de grandes empresas de energía o usuarios domésticos comunes, elegir un sistema de montaje solar de alta calidad es una opción para realizar el uso de energía limpia y reducir los costos de energía.
