TỔNG QUAN VỀ HỆ NLMT ÁP MÁI

(Hệ cơ khí, lắp đặt và kẹp giữ tấm Pin)


Điện năng lượng mặt trời áp mái là 1 trong những hệ thống gần gũi nhất mà chúng ta thường thấy, nó có thể là hệ thống 1 vài kw ( vài tấm pin) cho đến hàng Mw (Vài ngàn tấm pin) được lắp đặt trên các mái nhà dân dụng và công xưởng.
Cấu tạo của hệ thống bao gồm :
A- PHẦN TRÊN MÁI :
1- Các tấm Pin (~2m2/1 tấm - Có công suất ~400-450w) - Để hấp thụ quang năng, chuyển thành điện năng.
2- Hệ giá đỡ - để đỡ và giữ cho các tấm pin cố định trên mái nhà.
3- Hệ thống dây dẫn - Để truyền dẫn điện về thiết bị chuyển đổi (Inverter)
4- Hệ thống máng đi dây - Để tạo luồng đi cho dây nối các tấm pin về inverter.
5- Hệ thống lối đi công vụ - Để phục vụ công tác vệ sinh, bảo dưỡng pin trong suốt vòng đời hoạt động. Giúp không gây hư hại mái nhà.
6- Hệ thống tiếp địa - Bảo vệ chống sét cho hệ thống Pin và các thiết bị khác trên mái.
B- PHẨN BÊN DƯỚI:
1- Trạm biến tần, combiner...
2- Công tơ đo đếm điện năng cấp cho phụ tải hoặc hoà lưới.
3- Hệ thống ắc qui lưu trữ (Nếu có)
4- Trạm biến áp hoà lưới.

undefined


Trong bài này, chúng tôi tập trung giới thiệu về hệ thống cơ khí, tập trung chủ yếu vào đặc điểm yêu cầu của hệ khung để gá, đỡ và giữ tấm Pin NLMT, một hạng mục rất nhỏ, trị giá không lớn (~5% tổng giá trị đầu tư) nhưng lại đóng vai trò quyết định sống còn đối với các tấm Pin, một trong những bộ phận quan trọng và đắt tiền nhất của hệ thống.
Như chúng ta đã biết, một tấm pin ngày nay thường có diện tích khoảng 1m x 2m = ~2m2. Vì yêu cầu tấm pin phải được lắp đúng hướng, góc nghiêng nên mái nhà là một nơi rất thích hợp. Tuy nhiên mái nhà thường là ở trên cao, thoáng, nên việc chịu gió, bão ở địa điểm này rất khắc nghiệt, đặc biệt là đối với những mái có diện tích lớn.
Để dễ hình dung, chúng ta cùng xem nhà xưởng có mái cao 15m. Chúng ta sẽ thấy việc xây dựng nhà xưởng này phức tạp như thế nào từ khâu đào móng, đến cột, kèo, xà gồ.... để có thể lợp được mái tôn lên, để nó có thể đứng vững và hoàn thành sứ mệnh của nó trong nhiều chục năm sau. Tấm tôn lợp mái tuy mỏng và nhẹ, nhưng khi lợp thành mái, toàn bộ diện tích mái sẽ bị tác động lực bởi sức gió, mưa... và tuyết (Nếu ở vùng có tuyết) - Khi thiết kế, tính toán các KTS phải tính đến Tĩnh tải (Tải trọng tự thân của khung vì kèo, tôn lợp...) và hoạt tải (tải tác động của các yêu tố tự nhiên và dự phòng các nhu cầu khác trong tương lai như sửa chữa, cải tạo, lắp đặt thiết bị trên mái...)
Hệ thống tấm pin lắp thêm lên mái là dựa vào hoạt tải của mái, vì vậy toàn bộ hệ thống phải có trọng lượng nhẹ, tổng trọng lượng của toàn bộ vật tư, thiết bị lắp đặt trên mái phải nằm trong giới hạn hoạt tải của mái.
Đối với hệ thống Pin NLMT, khi lắp trên mái nhà, chúng đòi hỏi phải có sự ổn định cao, vì vậy khả năng chịu lực tác động của gió/mưa/tuyết lên hệ thống được đặt ra rất cao, đối với cả lực nén và lực bốc. Con số tiêu chuẩn thế giới và Việt Nam qui định là 2400N/m2 đối với mỗi chiều tác động của lực lên hệ thống (Tương đương lực tác động của gió bão cấp 12, lưu tốc 40m/s), hệ số an toàn bắt buộc là 1.5 (Tương đương lưu tốc 60m/s - Bão cấp 17) - Tiêu chuẩn gốc qui định bởi Tổ chức IEC, tiêu chuẩn số IEC 61215-2016, Mục 4.16. Hay tiêu chuẩn về hệ khung gá đỡ/ giữ tấm PV như : UL2703, AS-NZ 1170, JIS C8955...
Hệ thống khung giá đỡ, kẹp giữ tấm pin bao gồm :
1- Chân đỡ - Liên kết với mái tôn hoặc xà gồ của mái nhà bằng vít
2- Ray đỡ - Liên kết với chân bởi bulon, nut.
3- Kẹp pin (Kẹp biên/ kẹp giữa) liên kết với ray đỡ để kẹp giữ tấm pin bằng lực siết của bulon, nut và hèm ray.
4- Kẹp dây tiếp địa, miếng nối mát tấm pin... (không đóng vai trò chịu tải)
Mỗi tấm Pin được kẹp giữ trên hệ thống khung đỡ bởi 4 điểm (Kẹp)

SỨC GIÓ TÁC ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO :
Như đã nói ở trên, hệ thống các tấm Pin chịu tác động 2 chiều âm và dương của sức gió/nước mưa/ tuyết phủ.
LỰC NÉN
Lực nén là tác động của sức gió/mưa/tuyết lên bề mặt tấm pin theo chiều từ trên xuống. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống là chịu được lực nén lên bề mặt tấm pin là 2400N/m2 tương đương 4800N/1 tấm = 480kgf/1 tấm, lực tác động lên toàn bộ bề mặt tấm pin sẽ phân tán xuống ray đỡ, ray đỡ phân tán xuống các chân đỡ ray và chân đỡ ray sẽ phân tán lực này xuống mái tôn, xà gồ, vì kèo, cột và nền móng. Nếu Pin yếu thì sưz võng mặt pin, nếu ray yếu sẽ bị võng ray, chân yếu sẽ bị gãy chân, tôn/xà gồ yếu sẽ võng mái, khung/ vì kèo, cột yếu sẽ sập nhà xưởng.
LỰC BỐC
Lực bốc là lực tác động của gió lên tấm pin theo chiều từ dưới lên trên, lực bốc có độ lớn tương tự lực nén, nhưng chúng tác động theo chiều ngược lại, hệ thống pin NLMT sẽ bị gió bốc lên trên (như hiện tượng bị tốc mái) khi đó bộ phận đầu tiên phải chịu tải chính là các bộ kẹp (kẹp biên có 1 cánh chịu lực, kẹp giữa có 2 cánh chịu lực) và về nguyên tắc phân bổ tải đồng đều, mỗi cánh của kẹp phải chịu được lực kẹp 120kgf, như vậy kẹp biên có 2 cánh, chúng phải chịu tổng là 240kgf. Nguy cơ của kẹp này là (1) gãy cánh kẹp, (2) tuột liên kết của kẹp với ray đỡ. Nếu kẹp tốt, lực tác động tiếp tục tác động tới mối liên kết giữa ray và chân, lực tác động bằng tổng lực/m2 pin của toàn hệ thống chia đều cho số mối liên kết giữa rail và chân có trong hệ thống đó. Nguy cơ sẽ là tuột các mối liên kết giữa ray và chân, một vài mối hoặc toàn bộ nếu có cộng hưởng.
Nếu các mối liên kết giữa ray và chân tốt, thì lực tiếp tục tác động tới mối liên kết giữa chân và tôn/xà gồ theo nguyên tắc tương tự. Nguy cơ tương tự như với mối liên kết giữa ray và chân.
KẾT LUẬN
Đối với sức gió, sự tác động của nó là rất khó lường, đặc biệt là với những cơn lốc xoáy, chúng có thể gây nên những hậu quả khôn lường mà lịch sử Việt Nam và thế giới đã ghi nhận. Hệ thống NLMT là 1 hệ thống nhạy cảm, cần độ ổn định cao để đạt hiệu suất tối ưu cũng như chống trọi lại với thiên nhiên và những tác động trong một khoảng thời gian rất dài (20-30 năm) - Vì vậy, cần hết sức lưu tâm khi lựa chọn những vật tư tưởng như nhỏ, trị giá thấp nhưng thực tế nó gần như quyết định sự thành bại của dự án.
Sau cùng, hãy tìm những NSX có uy tín, có bề dày kinh nghiệm, trình độ chuyên môn sâu và có qui mô lớn để đặt niềm tin ! Những đơn vị có đủ khả năng, điều kiện để cam kết và chịu trách nhiệm, để song hành với công cuộc đầu tư trường kỳ của các bạn !
Đặc biệt hãy sử dụng các sản phẩm Made in Vietnam, các sản phẩm sản xuất tại Việt Nam của các đơn vị uy tín chắc chắn tốt hơn các sản phẩm trôi nổi, không có thương hiệu đến từ China, và nên sử dụng các sản phẩm đã được chứng nhận thử nghiệm bởi các cơ quan chuyên môn đối với toàn bộ hệ thống theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế qui định cụ thể cho hệ đó. Các chứng nhận ISO 9001-2015, Chứng nhận chất lượng thanh profile... riêng lẻ không liên quan nhiều và không phải là những chứng nhận phản ánh đầy đủ chất lượng và cấu trúc, tải trọng của toàn bộ hệ khung giá đỡ pin NLMT.
Hãy yêu cầu các NCC chứng minh khả năng chịu lực của từng mối liên kết của tất cả các bộ phận trên toàn hệ bằng chứng nhận thử nghiệm hoặc thử nghiệm tại hiện trường.
St.