Quy trình lắp đặt tháp đỡ quang điện là gì?

Bộ khung kết cấu nền tảng của các trang trại năng lượng mặt trời

Các tháp đỡ quang điện truyền tải trọng lượng của tấm pin mặt trời, lực nâng do gió và tải trọng tuyết xuống nền đất, đồng thời duy trì góc nghiêng chính xác nhằm đạt sản lượng điện tối đa. Một trang trại năng lượng mặt trời quy mô lớn với 100.000 tấm pin yêu cầu khoảng 2.500–3.500 cấu trúc đỡ, tùy thuộc vào cấu hình sử dụng bộ theo dõi hoặc cố định góc nghiêng. tháp Tốc độ lắp đặt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế của dự án — mỗi ngày chậm trễ đều làm lùi thời điểm bắt đầu thu nhập từ các thỏa thuận mua bán điện (PPA), thường có giá trị từ 30–80 USD mỗi MWh.

Một nhà thầu EPC năng lượng mặt trời tại Trung Đông đã giảm thời gian lắp đặt trên mỗi megawatt từ 12 ngày xuống còn 7 ngày bằng cách chuyển từ nền bê tông đổ tại chỗ sang sử dụng cọc thép đóng và các đoạn thanh xoay mô-men được lắp ráp sẵn. Việc loại bỏ thời gian bảo dưỡng bê tông — 72 giờ cho mỗi lần đổ — chiếm phần lớn cải thiện tiến độ.

Lắp đặt móng

Khảo sát và lựa chọn địa kỹ thuật

Các khảo sát địa kỹ thuật lấy mẫu điều kiện đất ở các khoảng cách lưới 50–100 mét, đo khả năng chịu tải, độ sâu mực nước ngầm và điện trở suất đất. Các yếu tố này xác định xem loại nền móng nào là tối ưu nhất: cọc đóng, vít xoắn hoặc khối bê tông trọng lực.

Cọc thép đóng — dạng tiết diện chữ C hoặc chữ H — chiếm ưu thế trong các công trình lắp đặt trên nền đất có khả năng chịu tải tốt. Một máy đóng cọc thủy lực có thể lắp đặt từ 200 đến 400 cọc mỗi ngày, đóng sâu mỗi cọc từ 1,5 đến 2,5 mét. Kiểm tra sức kháng nhổ được thực hiện trên 2–5% tổng số cọc để xác minh giá trị thực tế phù hợp với giả định thiết kế, bằng cách tác dụng lực nhổ lên tới 1,5 lần lực nhổ thiết kế.

Móng vít đất phù hợp với các loại đất cát, nơi các cọc đóng không đảm bảo độ ổn định chống trượt ngang. Các bản xoắn hình xoáy (helical plates) làm tăng diện tích chịu tải, và mô-men xoắn khi lắp đặt có mối tương quan trực tiếp với khả năng chịu tải. Nếu không đạt được mô-men xoắn mục tiêu, thiết kế sẽ chuyển sang sử dụng các vít dài hơn hoặc đường kính bản xoắn lớn hơn tại vị trí đó.

San ủi và thoát nước

Các dàn pin mặt trời yêu cầu độ dốc dưới 5% theo hướng bắc–nam. Độ dốc theo hướng đông–tây lên đến 10% vẫn khả thi khi sử dụng kết cấu giá đỡ điều chỉnh được. Việc san ủi nhằm duy trì các mô hình thoát nước để ngăn hiện tượng đọng nước — đất bị bão hòa làm giảm khả năng chịu tải và đẩy nhanh quá trình ăn mòn tại các giao diện cọc. Các biện pháp kiểm soát xói mòn phải được triển khai trước khi bắt đầu công tác san ủi.

Lắp ráp và căn chỉnh kết cấu

Lắp đặt ống truyền mô-men xoắn (torque tube)

Các hệ thống theo dõi đơn trục sử dụng ống truyền mô-men xoắn — những ống thép liên tục chạy theo hướng bắc–nam — để xoay các tấm pin nhằm bám theo vị trí mặt trời. Các đoạn ống được vận chuyển tới công trường với chiều dài từ 6–12 mét, đã được hàn sẵn các cổ trục đỡ.

Độ dung sai căn chỉnh yêu cầu ±3 mm trên các hàng dài 80–100 mét. Một ổ bi bị lệch sẽ gây kẹt chuyển động quay, làm tăng lực kéo của động cơ dẫn động và có thể dẫn đến hiện tượng dừng đột ngột vào buổi sáng khi khởi động hệ thống.

Lắp Đặt Module

Các thanh ray nhôm được bắt bu-lông vào các xà gồ đỡ để tạo bề mặt lắp đặt tấm pin, khoảng cách giữa các thanh ray được thiết kế phù hợp với kích thước khung module. Các kẹp giữa (mid-clamps) được lắp giữa hai module liền kề và các kẹp đầu (end-clamps) được lắp tại hai đầu hàng để cố định tấm pin bằng bu-lông siết với mô-men xoắn được kiểm soát nhằm ngăn ngừa nứt lớp kính.

Nhóm công nhân gồm 3–4 người lắp đặt từ 200–300 module mỗi ngày. Kiểm soát chất lượng lấy mẫu ngẫu nhiên từ 5–10% số bu-lông kẹp để kiểm tra mô-men xoắn và kiểm tra phát hiện các vết nứt vi mô — những vết nứt này có thể lan rộng qua các chu kỳ thay đổi nhiệt độ, dẫn đến nứt tế bào trong năm đầu tiên.

Tích hợp nối đất

Mỗi tháp Hàng yêu cầu các dây dẫn nối đất được nối với mọi thành phần kim loại. Điều này ngăn ngừa sự chênh lệch điện thế trong trường hợp sự cố nối đất và cung cấp đường dẫn dòng sét. Dây dẫn thép bọc đồng và các mối nối dưới mặt đất giúp giảm thiểu việc phơi bày đồng ở bề mặt — yếu tố thu hút hành vi trộm cắp tại các địa điểm xa xôi.

Hiệu chỉnh và Kiểm tra

Hệ thống điều khiển bộ theo dõi mặt trời được hiệu chỉnh, trong đó động cơ dẫn động của từng hàng thực hiện một chu kỳ quay đầy đủ. Hệ thống SCADA xác minh độ chính xác vị trí trong phạm vi ±1 độ. Các hàng không đạt yêu cầu kiểm tra này cần được xử lý sự cố về mặt cơ học — như bạc đạn bị kẹt, khớp nối lệch trục hoặc dị vật còn sót lại sau lắp đặt.

Kiểm tra độ kháng lực nhổ được lặp lại trên cơ sở lấy mẫu sau khi tất cả các hàng đã được lắp đặt, đặc biệt tại những khu vực có điều kiện đất nền thay đổi trên toàn bộ công trình. Việc móng trụ không đạt yêu cầu sau khi lắp đặt tấm pin mặt trời sẽ dẫn đến chi phí khắc phục rất cao, do đó chất lượng khảo sát trước lắp đặt đóng vai trò đặc biệt quan trọng.

Các câu hỏi thường gặp

Độ sâu của móng trụ đỡ hệ thống quang điện nên là bao nhiêu?

Cọc đóng được chôn sâu từ 1,5–2,5 mét tùy thuộc vào loại đất, độ sâu đóng băng và tải trọng gió. Hiện tượng nở do đóng băng đòi hỏi đầu cọc phải nằm dưới độ sâu đóng băng tối đa — từ 1,0–1,5 mét ở vùng ôn đới và trên 2,0 mét ở vùng khí hậu lục địa. Đinh xoáy mặt đất được lắp sâu từ 1,2–2,0 mét với đường kính xoắn từ 150–300 mm.

Sự khác biệt giữa tháp đỡ cố định góc nghiêng và tháp đỡ theo dõi là gì?

Các cấu trúc cố định góc nghiêng giữ các tấm pin ở một góc không đổi, được tối ưu hóa nhằm đạt sản lượng điện hàng năm cao nhất. Các tháp đỡ theo dõi làm quay các tấm pin từ đông sang tây, giúp tăng khả năng thu năng lượng lên 15–25%. Hệ thống theo dõi làm tăng chi phí cấu trúc đỡ thêm 30–40% trên mỗi watt do sử dụng ống truyền mô-men xoắn, ổ bi và hệ thống dẫn động.

Loại đất ảnh hưởng như thế nào đến việc lắp đặt tháp đỡ cho hệ thống quang điện?

Các loại đất dính như đất sét cung cấp khả năng chịu tải tốt cho cọc thông qua ma sát bề mặt, nhưng có thể yêu cầu khoan dẫn trước khi thi công ở những vùng có độ chặt cao. Đất rời cho phép đóng cọc trực tiếp, tuy nhiên cần độ chôn sâu hơn hoặc sử dụng bulông neo đất để đảm bảo khả năng chống nhổ phù hợp. Ở vùng đất đá, có thể phải sử dụng móng bê tông trọng lực khi cả cọc lẫn bulông neo đất đều không thể xuyên thấu.

Các trụ đỡ tấm pin quang điện cần được bảo vệ chống ăn mòn như thế nào?

Mạ kẽm nhúng nóng theo tiêu chuẩn ISO 1461 với độ dày tối thiểu 85 µm đảm bảo khả năng bảo vệ trong 25–30 năm. Đối với các dự án lắp đặt ven biển nằm trong phạm vi 5 km tính từ vùng nước mặn, độ dày lớp mạ kẽm cần đạt 100–140 µm. Các bộ phận làm bằng nhôm tự kháng ăn mòn nhờ hình thành lớp oxit thụ động. Các nhà cung cấp như Tập đoàn Liaoning Sinotech cung cấp hệ thống trụ đỡ được thiết kế kỹ thuật riêng cho từng điều kiện môi trường cụ thể.

Việc lắp đặt hoàn chỉnh trụ đỡ tấm pin quang điện mất bao lâu?

Việc lắp đặt hệ thống công suất 100 MW sử dụng cọc đóng yêu cầu 8–12 tuần để hoàn tất toàn bộ công việc liên quan đến kết cấu đỡ. Tiến độ thực hiện phụ thuộc vào quy mô đội thi công, mức độ tự động hóa và điều kiện địa hình. Các thành phần được chế tạo sẵn và các thiết kế triển khai nhanh đang liên tục giúp rút ngắn khoảng thời gian này.

Các kiểm tra chất lượng nào được thực hiện trong quá trình lắp đặt?

Thử nghiệm kéo ra đối với 2–5% số móng; kiểm tra mô-men xoắn đối với 5–10% số kẹp; khảo sát độ thẳng hàng của bề mặt chịu lực trên từng hàng; đo điện trở nối đất tại các khoảng cách 50–100 mét; và kiểm tra khả năng quay của hệ thống theo dõi (tracker) trên 100% số hàng. Hồ sơ tài liệu hỗ trợ các yêu cầu bảo hành nếu phát sinh sự cố kết cấu trong quá trình vận hành. Chất lượng khảo sát địa kỹ thuật trước khi lắp đặt ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng móng cần xử lý bổ sung sau lắp đặt—một công việc tốn kém.