فولاد در برابر آلومینیوم: بهترین قاب‌ها برای پنل‌های خورشیدی

انرژی خورشیدی، فناوری قابل توجهی که نور خورشید را به برق تبدیل می‌کند، اساساً در حال تغییر شکل چشم‌انداز انرژی ما با ویژگی‌های پاک و پایدار خود است. اما آیا تا به حال به قهرمانان گمنامی که از این پنل‌های فتوولتائیک پشتیبانی می‌کنند، فکر کرده‌اید—قاب‌هایی که بی‌صدا از تبدیل انرژی محافظت می‌کنند؟ انتخاب بین قاب‌های فولادی و آلومینیومی پیامدهای مهمی برای عملکرد خورشیدی دارد.

پنل‌های خورشیدی یا پنل‌های فتوولتائیک (PV) دستگاه‌هایی هستند که نور خورشید را مستقیماً از طریق اثر فتوولتائیک به برق تبدیل می‌کنند. در هسته آن‌ها سلول‌های فتوولتائیک قرار دارند که معمولاً از مواد سیلیکونی ساخته شده‌اند و به طور ایمن در داخل قاب‌های محافظ نصب می‌شوند. هنگامی که نور خورشید به این سلول‌ها برخورد می‌کند، فوتون‌ها الکترون‌ها را در اتم‌های سیلیکون تحریک می‌کنند و جریان جهت‌داری ایجاد می‌کنند. این برق از طریق سیم‌کشی داخلی جمع‌آوری شده و به اینورترها هدایت می‌شود که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) برای مصارف خانگی و تجاری تبدیل می‌کنند.

طراحی مدولار فناوری خورشیدی انعطاف‌پذیری قابل توجهی را ارائه می‌دهد. چندین سلول PV یک پنل واحد را تشکیل می‌دهند، در حالی که چندین پنل می‌توانند برای ایجاد آرایه‌های خورشیدی به هم متصل شوند. این رویکرد مقیاس‌پذیر امکان راه‌حل‌های انرژی سفارشی را متناسب با نیازهای برق خاص فراهم می‌کند. انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی پاک، وابستگی به سوخت‌های فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و نقش مهمی در توسعه انرژی پایدار ایفا می‌کند.

ایجاد یک پنل خورشیدی شبیه ساخت یک ابزار دقیق است که نیاز به مونتاژ دقیق مواد مختلف دارد. فرآیند تولید شامل چندین مرحله حیاتی است:

1. آماده‌سازی مواد:جمع‌آوری سلول‌های فتوولتائیک، مواد قاب، شیشه سکوریت، ورقه‌های پشتی، فیلم‌های EVA (اتیلن-وینیل استات)، جعبه‌های اتصال، سیم‌کشی، تجهیزات لحیم‌کاری و ابزارهای تخصصی.
2. چیدمان سلول و لحیم‌کاری:چیدمان دقیق سلول‌های PV روی یک سطح صاف و اتصال آن‌ها از طریق لحیم‌کاری برای تشکیل مدارهای کامل.
3. کپسوله سازی EVA:اعمال فیلم‌های EVA با برش دقیق روی سلول‌ها، سپس اتصال آن‌ها از طریق گرما و فشار برای ایجاد محافظت در برابر رطوبت و جذب ضربه.
4. کاربرد ورق پشتی:نصب ورقه‌های پشتی محافظ روی لایه‌های EVA برای محافظت در برابر رطوبت و اشعه ماوراء بنفش.
5. نصب شیشه سکوریت:نصب شیشه سکوریت برش‌خورده مخصوص (معمولاً 6-7 میلی‌متر ضخامت) برای ایجاد مقاومت در برابر ضربه و در عین حال حفظ انتقال نور بهینه.
6. اتصال جعبه اتصال:سیم‌کشی سلول‌های PV به جعبه‌های اتصال حاوی دیودهای محافظ که از جریان معکوس جلوگیری می‌کنند.
7. مونتاژ قاب:محکم کردن پنل تکمیل شده در داخل قاب ساختاری خود، که نقاط نصب و محافظت محیطی اضافی را فراهم می‌کند.

در ساخت پنل خورشیدی، انتخاب بین قاب‌های آلومینیومی و فولادی مزایای متمایزی را برای کاربردهای مختلف ارائه می‌دهد:

نصب روی سقف:ویژگی‌های سبک وزن آلومینیوم آن را برای کاربردهای روی سقف ایده‌آل می‌کند و نگرانی‌های مربوط به بار سازه‌ای را به حداقل می‌رساند. این مزیت به تأسیسات سیار مانند RV و کمپرها نیز گسترش می‌یابد.

نصب روی زمین:هر دو ماده برای سیستم‌های نصب شده روی زمین خوب عمل می‌کنند، اگرچه آلومینیوم تنظیمات آینده را آسان‌تر می‌کند. فولاد تنها در شرایط آب و هوایی شدید ترجیح داده می‌شود.

قاب‌های پنل خورشیدی اهداف حیاتی متعددی را فراتر از پشتیبانی ساختاری ساده انجام می‌دهند:

• حفاظت:محافظت از پنل‌ها در برابر استرس‌های محیطی از جمله بادهای شدید، باران شدید و ضربه‌های تگرگ.
• ایمنی:جلوگیری از جابجایی یا جدا شدن پنل که می‌تواند افراد یا اموال را به خطر بیندازد.
• بهینه‌سازی عملکرد:فعال کردن تنظیمات زاویه دقیق برای به حداکثر رساندن قرار گرفتن در معرض خورشید و جذب انرژی.

ارزیابی کامل آلومینیوم و فولاد مستلزم بررسی جنبه‌های فنی متعدد است:

استحکام:در حالی که فولاد به طور کلی استحکام خام بیشتری را ارائه می‌دهد، آلومینیوم نسبت‌های استحکام به وزن بالاتری را ارائه می‌دهد. فولاد در برابر مقاومت برشی برتری دارد، در حالی که آلومینیوم شکل‌پذیری بهتر و عملکرد در هوای سرد را نشان می‌دهد.

مقاومت در برابر خوردگی:آلومینیوم به طور طبیعی در برابر زنگ‌زدگی از طریق اکسیداسیون مقاومت می‌کند، اگرچه سطوح محافظت نشده ممکن است خورده شوند. فولاد برای جلوگیری از زنگ‌زدگی به پوشش‌های محافظ نیاز دارد، با انواع فولاد ضد زنگ که وزن و هزینه را افزایش می‌دهند.

وزن:چگالی آلومینیوم تقریباً 2.5 برابر سبک‌تر از فولاد است که هزینه‌های حمل و نقل را کاهش می‌دهد و نصب را ساده می‌کند.

هزینه:فولاد استاندارد معمولاً ارزان‌تر از آلومینیوم است، اگرچه فولاد ضد زنگ گران‌تر می‌شود. اکستروژن‌های آلومینیومی سفارشی می‌توانند راه‌حل‌های شگفت‌آوری اقتصادی برای اشکال تخصصی ارائه دهند.

تأثیرات زیست محیطی:آلومینیوم به طور کلی به دلیل وزن سبک‌تر، قابلیت بازیافت و الزامات انرژی تولید کمتر، اعتبار سبزتری را ارائه می‌دهد، اگرچه تولید آن همچنان انتشار قابل توجهی را ایجاد می‌کند.

تصمیم بین قاب‌های فولادی و آلومینیومی در نهایت به الزامات پروژه خاص بستگی دارد. دوام ناهموار فولاد برای نصب‌های زمینی سخت مناسب است، در حالی که تطبیق‌پذیری سبک وزن آلومینیوم آن را برای کاربردهای روی سقف و سیار ترجیح می‌دهد. در نظر گرفتن دقیق محیط نصب، محدودیت‌های بودجه و نیازهای عملکرد بلندمدت منجر به انتخاب مواد بهینه در سیستم‌های انرژی خورشیدی می‌شود.