Ảnh hưởng của gió đến tấm pin: Cách bảo vệ hệ thống khỏi tải trọng gió

Gió mạnh, bão là một trong những nguyên nhân thường xuyên nhất gây ra thiệt hại cho các hệ thống điện mặt trời. Tải trọng gió là gì và tầm quan trọng của nó như thế nào để đảm bảo lắp đặt thành công hệ thống? Làm thế nào để tính toán tải trọng gió cho hệ thống pin mặt trời? Trong bài viết này, bạn sẽ tìm thấy câu trả lời cho những câu hỏi này.

Tại sao bạn nên xem xét tải trọng gió khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời?

Một yếu tố khác chắc chắn phải được tính đến khi lắp đặt các tấm pin mặt trời là tải trọng gió. Điều này đóng vai trò trung tâm vì hai lý do: Gió tác động đến các mô-đun PV năng lượng mặt trời và hệ thống gắn PV chịu lực quá mức và tải trọng gió ảnh hưởng đến cách các tấm pin phải được gắn gần với các mép của mái nhà. Tải trọng gió càng cao thì nên chọn khoảng cách tới mép mái càng lớn.

Tải trọng gió là gì và nó ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống điện mặt trời?

Tải trọng gió được định nghĩa là tải trọng tác động lên tòa nhà (hoặc thậm chí là các tấm pin năng lượng mặt trời).

Hiệu ứng này được chia thành tải trọng thông qua áp suất gió và lực hút gió. Thứ nhất, ảnh hưởng đến mặt hướng gió của tòa nhà và thứ hai ảnh hưởng đến mặt đối diện với gió.

Thực tế thì hệ thống chỉ ảnh hưởng từ gió khi có bão lớn làm bứt các tấm khỏi giá đỡ. Gió mạnh thường xuất phát từ các cơn bão, mưa giông. Các nhà sản xuất pin mặt trời có xếp hạng về mức độ chịu đựng gió cụ thể riêng.

Những xếp hạng tải gió này được định ra từ quá trình thử nghiệm tiêu chuẩn, trong đó các nhà sản xuất đã kiểm nghiệm các sản để xác định xem chúng có thể chịu được mức độ gió bao nhiêu mà không bị bong ra hoặc thiệt hại nghiêm trọng.

Hầu hết các tấm pin thường được chứng nhận chịu được tải trọng gió lên tới 2.400pascal, tương đương với sức gió khoảng 225km/h. Chúng cũng đều có lớp kính cường lực và khung nhôm hỗ trợ chúng chống thấm cực kỳ tốt.

Các vùng tải trọng gió

Bản đồ tải trọng gió của nước ta được chia thành 5 vùng tải trọng gió. Tốc độ gió trung bình được ấn định cho mỗi vùng tải trọng gió.

Định nghĩa chi tiết cho từng loại địa hình và các thông số đặc trưng (chiều dài nhám Zo, chiều cao nhỏ nhất Zmin)

Việc tải các tấm pin do tải trọng gió

Tải trọng gió có thể nguy hiểm đối với các tấm năng lượng mặt trời. Nếu các tấm bị bay khỏi giá đỡ của chúng, có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng.

Điều này không chỉ áp dụng cho các tấm pin mặt trời, được đặt trên mái bằng hoặc hệ thống gắn trên mặt đất mà còn cả các tấm pin trên mái dốc. Chúng có thể bị ảnh hưởng mạnh bởi tải trọng gió. Ở đây, hiệu ứng hút gió xuất hiện dưới dạng tải bổ sung.

Trong trường hợp hiệu ứng hút gió, khoảng cách giữa các mô-đun PV và bề mặt mái nhà cũng như cách các mô-đun năng lượng mặt trời được gắn trên các cạnh của mái nhà đóng vai trò trung tâm.

Lực gió có thể rất lớn, đặc biệt là ở các đầu hồi và ở sườn mái.

Mẹo: Khi chọn khoảng cách phù hợp của các tấm pin, cần phải có sự thỏa hiệp giữa hệ thống thông gió phía sau tốt nhất có thể và mức tải thấp nhất có thể do hiệu ứng hút gió.

Các hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất phải luôn được tuân thủ

Sức chống chịu của các tấm pin và hệ thống gắn pin

Tải trọng gió có thể rất lớn, nhưng có những tấm pin đặc biệt mạnh mẽ, được thiết kế để chịu tải trọng gió lớn, tuyết và các điều kiện thời tiết bất lợi.

Trong kết nối này, khung và vỏ được xây dựng một cách quyết định, và tất nhiên, hệ thống gắn PV được sử dụng phải chịu được áp lực cao.

Tính toán tải trọng gió

Cho dù các tấm pin được gắn trên mái nhà, trong một mảng mặt đất cố định hay trong các thiết bị theo dõi chuyển động, việc tính toán tải trọng gió là một yếu tố chính trong thiết kế hệ thống.

Tải trọng gió theo Tiêu chuẩn Việt Nam được trình bày trong TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999. Quy trình tính toán thành phần động của tải trọng gió được trình bày trong TCXD 229:1999

Pin mặt trời có khả năng chống chọi tốt với gió lớn:

Nói chung, các tấm pin có khả năng chống hư hại cao do điều kiện gió. Trên thực tế, hầu hết trong cơ sở dữ liệu được đánh giá là chịu được áp lực đáng kể, đặc biệt là từ gió (và mưa đá). Yếu tố hạn chế đối với khả năng chống gió của pin năng lượng mặt trời hầu như không bao giờ là bản thân các tấm pin.

Trong hầu hết các trường hợp khi gió gây hư hại cho hệ thống, sự cố xảy ra do các điểm yếu trong hệ thống giá đỡ hoặc trong mái nhà mà các tấm pin của bạn được gắn vào.

Khi gió thổi qua mái nhà có gắn các pin, nó sẽ đi qua không gian nhỏ thường tồn tại giữa các tấm pin và mái nhà (hoặc giữa các tấm pin của bạn và mặt đất trong trường hợp hệ thống gắn trên mặt đất), gây ra một lượng lớn lực nâng lên các tấm. Hiện tượng này có thể bứt các tấm khỏi giá treo của chúng, các tấm lắp từ mái nhà hoặc mặt đất.

Trong những trường hợp khắc nghiệt nhất, các tấm pin có thể được neo xuống, nhưng sức nâng từ gió mạnh có thể xé toạc các phần mái nhà của bạn. Những trường hợp như thế này cho thấy rằng một hệ thống giá đỡ được xây dựng tốt có thể chống được gió lớn hơn chính mái nhà của bạn.

Một nguồn hư hỏng khác của các tấm pin trong bão gió có thể là các mảnh vỡ bay. Mặc dù khó dự đoán hơn so với gió, do sự đa dạng về kích thước và loại vật liệu có thể bị thổi bay xung quanh trong cơn bão, các tấm pin đã được chứng minh là có khả năng chống lại tác động đáng kể trước tác động của gió thổi.

Tại khuôn viên Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), một trận mưa đá nghiêm trọng đã làm hỏng một tấm pin trong tổng số 3.000 tấm trên một mảng lớn trên mái nhà. Mặc dù không phải là một dự đoán hoàn hảo về khả năng chống lại bất kỳ mảnh vỡ nào của các tấm pin, nhưng trường hợp này là một lời nhắc nhở rằng các tấm pin là thiết bị cứng cáp có khả năng sống sót qua các điều kiện thời tiết khác nhau.