ดวงอาทิตย์บนพื้นแข็ง: วิศวกรรมระบบการติดตั้ง PV บนพื้นดินที่เหมาะสมที่สุด

คำตัดสิน: ระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินเพิ่มพลังงานมากขึ้น 15-30% เมื่อเทียบกับบนชั้นดาดฟ้า

สำหรับการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ขนาดสาธารณูปโภคที่สูงกว่า 1 MW ระบบติดตั้ง PV ภาคพื้นดิน กำลังจัดส่งครับ ผลผลิตพลังงานต่อปีสูงขึ้น 15-30% ต่อวัตต์ที่ติดตั้ง เมื่อเทียบกับระบบบนหลังคา เนื่องจากการวางแนวเอียงที่เหมาะสมและการแรเงาที่ลดลง ข้อสรุปโดยตรง: ระบบการติดตั้งภาคพื้นดินที่ออกแบบอย่างเหมาะสมพร้อมความเอียงคงที่ซึ่งปรับให้เหมาะกับละติจูดของไซต์งาน (โดยทั่วไปคือ 20-35 องศา) และฐานรากเสาเข็มที่ออกแบบมาสำหรับสภาพดินในท้องถิ่นจะมีอายุการใช้งาน 25-35 ปี โดยมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำกว่า 50 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ต่อปี บทความนี้ให้เกณฑ์การคัดเลือกเฉพาะสำหรับประเภทฐานราก (เสาเข็มขับเคลื่อน เสาเข็มสกรู บล็อกบัลลาสต์) การคำนวณโครงสร้างสำหรับภาระลมและหิมะ มาตรฐานการป้องกันการกัดกร่อน (การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน ISO 1461) และการปรับมุมเอียงให้เหมาะสมตามข้อมูลเชิงประจักษ์จากโซลาร์ฟาร์มที่ติดตั้งภาคพื้นดิน 50 แห่ง

ประเภทของฐานราก: เสาเข็มขับเคลื่อนกับเสาเข็มสกรูกับบัลลาสต์

ฐานรากเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญที่สุดของระบบติดตั้ง PV ภาคพื้นดิน ฐานรากสามประเภทครองตลาด โดยแต่ละประเภทมีความเหมาะสมของดินและโปรไฟล์ต้นทุนที่แตกต่างกัน เสาเข็ม C-section เหล็กขับเคลื่อน (ความกว้างหน้าแปลน 66-80 มม.) เป็นเสาเข็มที่ใช้กันทั่วไปสำหรับโครงการระดับสาธารณูปโภค ติดตั้งด้วยค้อนไฮดรอลิกที่ระดับความลึก 1.2-2.5 เมตร ขึ้นอยู่กับความสามารถในการรับน้ำหนักของดิน เสาเข็มขับเคลื่อนมีราคา 18-25 เหรียญสหรัฐต่อเสาเข็มที่ติดตั้งและมีความต้านทานแรงดึง 2,500-5,000 นิวตันต่อกองในดินเหนียว อย่างไรก็ตาม เสาเข็มตอกต้องใช้ดินที่ไม่มีหิน (มีกรวดน้อยกว่า 15%) และไม่เหมาะสำหรับดินทรายหรือดินร่วน

เสาเข็มสกรู (เสาเข็มเกลียว) ประกอบด้วยแผ่นเกลียวหนึ่งหรือสองแผ่นที่เชื่อมกับเพลาเหล็ก เสาเข็มสกรูมีราคา 30-45 เหรียญสหรัฐต่อเสาเข็มที่ติดตั้ง แต่ทำงานได้ดีในดินทราย ดินเหนียว หรือดินที่ไวต่อน้ำค้างแข็งซึ่งเสาเข็มขับเคลื่อนล้มเหลว . โดยให้การตรวจสอบแรงบิดต่อความจุทันทีระหว่างการติดตั้ง: แรงบิดในการติดตั้งขั้นสุดท้ายที่ 2,500 นิวตันเมตรบ่งบอกถึงความสามารถในการดึงออกประมาณ 5,000 นิวตัน สำหรับไซต์ที่มีระดับน้ำสูงหรือดินเหนียวที่ขยายตัว แนะนำให้ใช้เสาเข็มสกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียว 300-400 มม. ฐานรากบัลลาสต์ (บล็อกคอนกรีตหรือเสาคอนกรีตเท) มีราคาแพงที่สุด ($50-80 ต่อกองเทียบเท่า) และใช้เฉพาะในกรณีที่ห้ามตอกเสาเข็ม (หลุมฝังกลบ ข้อเท็จจริงตื้น ๆ แหล่งโบราณคดี)

วิศวกรรมโหลดลม: การปฏิบัติตาม ASCE 7

ระบบติดตั้ง PV ภาคพื้นดินต้องทนทานต่อความเร็วลมที่ออกแบบตามรหัสอาคารท้องถิ่น โดยทั่วไปคือ ASCE 7-16 ในสหรัฐอเมริกาหรือรหัสยูโร 1 ในยุโรป กล่องรับน้ำหนักวิกฤตไม่ใช่ความเร็วลมสูงสุด แต่เป็นการเพิ่มแรงดันที่ด้านล่างของโมดูล . ที่ความเร็วลมออกแบบที่ 130 ไมล์ต่อชั่วโมง (58 ม./วินาที) แรงดันยกบนโมดูลขนาด 2 ม. x 1 ม. ถึง 1,500-2,000 Pa (30-40 psf) ซึ่งต้องการความต้านทานการดึงเสาเข็มที่ 3,000-5,000 นิวตันต่อกองสำหรับการกำหนดค่าโมดูล 2x2 ทั่วไป เสาเข็มมุมและขอบรับแรงลมสูงกว่าเสาเข็มภายในถึง 40-60% ระบุเสาเข็มเพิ่มเติมหรือเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวที่ใหญ่กว่าสำหรับตำแหน่งเส้นรอบวง

การออกแบบฐานรากยังต้องต้านทานแรงลมด้านข้าง (แรงดึง) ที่ผลักอาเรย์ในแนวนอน สำหรับระบบติดตั้ง PV ภาคพื้นดินขนาด 1 MW (ประมาณ 2,500 โมดูล พื้นที่ทั้งหมด 10,000 ตร.ม.) แรงลมด้านข้างที่ความเร็ว 130 ไมล์ต่อชั่วโมงจะเกิน 150,000 นิวตัน โดยทั่วไปความต้านทานด้านข้างจะได้มาจากแรงดันดินแบบพาสซีฟต่อเพลาเสาเข็มที่ฝังอยู่ . เสาเข็มขับเคลื่อนมีความต้านทานด้านข้าง 500-800 นิวตันต่อกองในดินเหนียวปานกลาง เสาเข็มสกรูมีกำลัง 600-1,000 นิวตันต่อกอง สำหรับไซต์ในพื้นที่ที่เกิดพายุเฮอริเคน (ออกแบบความเร็วลม > 140 ไมล์ต่อชั่วโมง) ให้ระบุเสาเข็มที่พังทลาย (ขับเคลื่อนที่มุม 10-15 องศา) หรือเพิ่มเหล็กค้ำแนวทแยงระหว่างแถวเพื่อกระจายน้ำหนักด้านข้าง

ข้อกำหนดปริมาณหิมะสำหรับการติดตั้งภาคพื้นดิน

ต่างจากระบบบนหลังคา ระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินจะต้องรองรับปริมาณหิมะบนโมดูลโดยตรง โดยไม่ได้รับประโยชน์จากการระบายน้ำลาดของหลังคา ปริมาณหิมะที่ออกแบบมีตั้งแต่ 1.5 kPa (30 psf) ในสภาพอากาศปานกลางถึง 5.0 kPa (100 psf) ในพื้นที่ที่มีหิมะตกหนัก . แปและรางของระบบติดตั้งจะต้องมีขนาดสำหรับการยกลมหรือโหลดหิมะที่มากขึ้น อย่าถือว่าลมควบคุม สำหรับการติดตั้งภาคพื้นดินในพื้นที่ที่มีหิมะตกต่อปีเกิน 100 ซม. ให้ระบุมุมเอียงขั้นต่ำ 30 องศาเพื่อเลื่อนหิมะ ที่อุณหภูมิ 30 องศา หิมะจะเลื่อนออกจากโมดูลโพลีคริสตัลไลน์หลังจากสะสมสูง 10-15 ซม. ที่อุณหภูมิ 20 องศา หิมะอาจสะสมถึง 30-40 ซม. ก่อนเลื่อน ทำให้รับน้ำหนักโครงสร้างเพิ่มขึ้น 300-400%

ความเข้ากันได้ของโหลดหิมะยังส่งผลต่อระยะห่างของแถวด้วย ระบบการติดตั้ง PV แบบกราวด์ในเขตหิมะจำเป็นต้องมีระยะห่างระหว่างแถวเพิ่มขึ้นเพื่อป้องกันเงาหิมะจากแถวที่อยู่ติดกัน . สำหรับอาร์เรย์เอียง 30 องศาในบอสตัน (ละติจูด 42°) ระยะห่างแถวมาตรฐานขั้นต่ำ (ความสูงของโมดูล 1.5 เท่า) ไม่เพียงพอ หิมะที่เลื่อนจากแถวหน้าจะกองทับแถวหลัง ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อน 2-3 เมตรที่บังโมดูลเป็นเวลา 3-6 สัปดาห์ต่อปี เพิ่มระยะห่างแถว 20-30% ในโซนหิมะ หรือติดตั้งรั้วหิมะระหว่างแถวเพื่อจับหิมะที่เลื่อนก่อนที่จะลอย

การเพิ่มประสิทธิภาพมุมเอียง: แบบคงที่กับแบบปรับได้และแบบแกนเดี่ยว

มุมเอียงของระบบติดตั้ง PV ภาคพื้นดินจะกำหนดการผลิตพลังงานประจำปีโดยตรง สำหรับระบบเอียงคงที่ มุมที่เหมาะสมที่สุดคือภายใน 5 องศาของละติจูดไซต์ ที่ละติจูด 40° การเอียง 35° จะสร้างพลังงานตามทฤษฎีสูงสุด 98.5% ในขณะที่การเอียง 25° จะให้พลังงานเพียง 92% เท่านั้น . การสูญเสีย 6.5% ต่อปีจากการเอียงต่ำกว่าปกติ คิดเป็น 6,500 ดอลลาร์ต่อเมกะวัตต์ต่อปี ที่มูลค่าพลังงาน 0.10 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง สำหรับฟาร์มขนาด 20 เมกะวัตต์ คิดเป็นเงิน 130,000 ดอลลาร์ต่อปี ซึ่งมากเกินพอที่จะปรับฮาร์ดแวร์ปรับเอียงได้

ระบบติดตั้ง PV ภาคพื้นดินแบบปรับได้พร้อมการเปลี่ยนแปลงความเอียงตามฤดูกาลด้วยตนเอง (ฤดูหนาว: ละติจูด 15° ฤดูร้อน: ละติจูด -15°) พลังงานต่อปีมากกว่าระบบเอียงคงที่ 8-12% ที่ต้นทุนเงินทุนสูงขึ้น 10-15% ค่าแรงสำหรับการปรับปรุงตามฤดูกาลมีค่าใช้จ่าย 300-500 ดอลลาร์ต่อเมกะวัตต์ต่อการปรับปรุง (การปรับปรุงสองครั้งต่อปี) ระยะเวลาคืนทุนสำหรับการเอียงแบบปรับได้และการเอียงแบบคงที่คือ 3-5 ปี ขึ้นอยู่กับอัตราค่าแรง การติดตามแกนเดียว (1D) เพิ่มพลังงานต่อปีเพิ่มขึ้น 25-35% เมื่อเทียบกับการเอียงคงที่ แต่เพิ่มต้นทุนเงินทุน 40-60% และแนะนำชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวซึ่งต้องมีการบำรุงรักษาประจำปี การติดตามแบบแกนเดียวมีความสมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจสำหรับไซต์ที่มีพื้นที่จำกัด (ทะเลทราย ทุ่งสีน้ำตาล) หรือการกำหนดราคาพลังงานตามระยะเวลาการใช้งานซึ่งสนับสนุนการผลิตในช่วงบ่ายเท่านั้น

การเว้นระยะห่างระหว่างแถวและประสิทธิภาพการใช้ที่ดิน

ระบบติดตั้ง PV แบบกราวด์ใช้พื้นที่อย่างมีนัยสำคัญ ระยะห่างระหว่างแถวถูกกำหนดโดยระยะห่างระหว่างแถวที่ต้องการเพื่อหลีกเลี่ยงการแรเงาจากแถวหนึ่งไปยังอีกแถวหนึ่ง สูตรมาตรฐาน: ระยะห่างแถว = ความสูงของโมดูล × cos(เอียง) × [tan(ละติจูด 23.5°) / tan(มุมระดับความสูง)] . สำหรับไซต์ละติจูด 40° ที่มีโมดูลสูง 1.5 ม. และเอียง 30° ระยะห่างระหว่างแถวขั้นต่ำจะอยู่ที่ประมาณ 4.5-5.0 เมตร ส่งผลให้อัตราส่วนการคลุมดิน (พื้นที่โมดูลหารด้วยพื้นที่ดิน) อยู่ที่ 35-45% สำหรับระบบเอียงคงที่

ประสิทธิภาพการใช้ที่ดินสามารถปรับปรุงได้โดยการติดตั้งกราวด์สองหน้าในแนวตั้งหันหน้าไปทางทิศตะวันออก-ตะวันตก ซึ่งมีอัตราส่วนการคลุมดินที่ 60-70% แต่ให้ผลผลิต พลังงานต่อโมดูลลดลง 10-15% เมื่อเทียบกับอาร์เรย์ที่หันหน้าไปทางทิศใต้อย่างเหมาะสมที่สุด . การติดตั้งภาคพื้นดินแบบสองหน้าเหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีพื้นที่จำกัด (โซลาร์ฟาร์มในเมือง อุปสรรคด้านเสียงบนทางหลวง) ซึ่งราคาที่ดินเกิน 50,000 ดอลลาร์ต่อเอเคอร์ สำหรับโซลาร์ฟาร์มในชนบทที่มีราคาที่ดินต่ำกว่า 10,000 ดอลลาร์ต่อเอเคอร์ แผงโซลาร์เซลล์ที่หันหน้าไปทางทิศใต้แบบธรรมดาที่มีระยะห่างมาตรฐานจะประหยัดกว่าแม้จะมีประสิทธิภาพของที่ดินต่ำกว่าก็ตาม

มาตรฐานการป้องกันการกัดกร่อนสำหรับส่วนประกอบเหล็ก

ส่วนประกอบที่เป็นเหล็กทั้งหมดในระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินจำเป็นต้องมีการป้องกันการกัดกร่อนเพื่อให้มีอายุการใช้งาน 25 ปี การป้องกันขั้นต่ำที่ยอมรับได้คือการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนตามมาตรฐาน ISO 1461 หรือ ASTM A123 โดยมีความหนาเคลือบขั้นต่ำ 85 ไมครอน สำหรับความหนาของเหล็ก >3 มม. . ในสภาพแวดล้อมทางการเกษตรหรือชายฝั่ง (ภายในรัศมี 10 กม. ของน้ำเค็ม) ให้ระบุการเคลือบสังกะสีหรือเคลือบสองด้านขนาด 120 ไมครอน (เคลือบผงโพลีเอสเตอร์ชุบสังกะสี) การเคลือบสีฝุ่นมีค่าใช้จ่าย 200-400 เหรียญสหรัฐต่อเมตริกตัน แต่ยืดอายุการใช้งานจาก 25 เป็น 35 ปีในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

คุณภาพการชุบสังกะสีไม่สามารถต่อรองได้ ระบุเฉพาะวัสดุที่ผ่านการทดสอบ Preece (การแช่คอปเปอร์ซัลเฟต) สำหรับความสม่ำเสมอของการเคลือบและการทดสอบเกจวัดความหนาแบบแม่เหล็กที่ 10 จุดต่อตารางเมตร . ปฏิเสธเสาเข็มหรือรางใดๆ ที่มีพื้นที่ไม่เคลือบผิวที่มองเห็นได้ (แผ่นเหล็กเปลือย) ขอบคมที่มีการเคลือบบาง (<50 ไมครอน) หรือสนิมสีขาว (ซิงค์ออกไซด์) บ่งชี้ความเสียหายของสารเคลือบก่อนการติดตั้ง สำหรับเสาเข็มขับเคลื่อน กระบวนการขับเคลื่อนจะสร้างความเสียหายจากการชุบสังกะสีที่ปลายเสาเข็ม ระบุการเคลือบ 150 ไมครอนบนเสาเข็มขับเคลื่อนด้านล่าง 500 มม. เพื่อชดเชยการเสียดสี ส่วนประกอบอะลูมิเนียม (ราง แคลมป์) ต้องใช้อโนไดซ์ขั้นต่ำ 20 ไมครอน อลูมิเนียมเปลือยจะกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับเหล็กชุบสังกะสีเนื่องจากการก่อตัวของเซลล์ไฟฟ้า ให้ใช้ตัวแยกไนลอนหรือสแตนเลสที่ส่วนต่อประสานระหว่างเหล็กอะลูมิเนียมทั้งหมด

ข้อมูลจำเพาะของการหนีบโมดูลและแรงบิด

การยึดจับระหว่างโมดูลกับรางในระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินจะต้องสร้างความสมดุลระหว่างการยึดติดที่ปลอดภัยจากการแตกของกระจก แรงยึดโมดูลควรอยู่ที่ 15-25 Nm สำหรับฮาร์ดแวร์ M8 มาตรฐานที่ใช้สลักเกลียวสแตนเลสและน็อตหน้าแปลนแบบหยัก . Undertorquing (ต่ำกว่า 12 Nm) ช่วยให้โมดูลเคลื่อนที่ภายใต้แรงลม ขัดผิวกระจกและทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กในระยะเวลา 5-10 ปี แรงบิดเกิน (สูงกว่า 30 นิวตันเมตร) ทำให้เกิดความเครียดจากการดัดงอกระจก ทำให้อัตราความล้มเหลวของสนามเพิ่มขึ้น 300-500% ตามข้อมูลการเรียกร้องการรับประกันโมดูล

การวางตำแหน่งแคลมป์ที่สัมพันธ์กับเฟรมโมดูลถือเป็นสิ่งสำคัญ แคลมป์จะต้องอยู่ในตำแหน่งภายในโซนแคลมป์ที่ผู้ผลิตกำหนด โดยทั่วไปจะเป็น 10-25% ของความยาวของโมดูลจากมุม . การหนีบนอกโซนนี้จะเพิ่มแรงกดของกระจก 200-300% และทำให้การรับประกันโมดูลเป็นโมฆะ สำหรับโมดูลขนาด 2 ม. x 1 ม. โซนจับยึดที่อนุญาตจะอยู่ห่างจากแต่ละมุมประมาณ 200-500 มม. ทำเครื่องหมายโซนจับยึดบนแผ่นรองด้านหลังโมดูลก่อนการติดตั้ง การตรวจสอบด้วยสายตาหลังการติดตั้งควรยืนยันว่าแคลมป์ทั้งหมดอยู่ในโซนที่ทำเครื่องหมายไว้ ปฏิเสธการติดตั้งใดๆ ที่มีแคลมป์มากกว่า 5% อยู่นอกโซนที่ระบุ

ข้อกำหนดการต่อลงดินและพันธะ

ระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินจำเป็นต้องมีการยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องของส่วนประกอบโลหะทั้งหมด เพื่อป้องกันการไล่ระดับแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายในระหว่างที่เกิดฟ้าผ่าหรือสภาวะความผิดปกติ ความต้านทานสูงสุดที่อนุญาตระหว่างส่วนประกอบที่เชื่อมต่อสองชิ้นคือ 0.1 โอห์มต่อ NEC 250 . โดยทั่วไปส่วนประกอบเหล็กชุบสังกะสีจะมีการยึดเกาะที่เพียงพอผ่านการเชื่อมต่อทางกล หากการเคลือบทั้งหมดถูกเอาออกที่จุดสัมผัส ระบุอย่างใดอย่างหนึ่ง: (a) แหวนรองกราวด์สแตนเลสที่เจาะเคลือบสังกะสี หรือ (b) ตัวนำกราวด์ทองแดงแบบคายความร้อนที่เชื่อมต่อทุกๆ กองที่ 10 อย่าพึ่งเกลียวโบลต์เพียงอย่างเดียวในการต่อสายดิน เพราะการเคลือบเกลียวทำหน้าที่เป็นฉนวน

สำหรับระบบที่มีสตริงอินเวอร์เตอร์ติดตั้งอยู่บนโครงสร้างการติดตั้ง PV ภาคพื้นดิน ติดตั้งกราวด์กราวด์เฉพาะ (ทองแดงเปลือย 4 AWG) ฝังที่ความลึก 0.5 ม. รอบปริมณฑลของอาเรย์ โดยผูกติดกับทุกแถวที่จุดสี่จุดเป็นอย่างน้อย . ซึ่งจะช่วยลดความเป็นไปได้ของขั้นตอนระหว่างเกิดข้อผิดพลาดของกราวด์ และให้เส้นทางความต้านทานต่ำสำหรับกระแสฟ้าผ่า ในบริเวณที่มีฟ้าผ่าสูง (วันพายุฝนฟ้าคะนองต่อปี > 50) ให้เพิ่มอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD ประเภท 1 หรือ 2) ที่กล่องรวมและอินพุตอินเวอร์เตอร์ SPD มีราคา 50-150 ดอลลาร์ต่อตัว แต่ป้องกันความเสียหายของอินเวอร์เตอร์ 5,000-20,000 ดอลลาร์จากฟ้าผ่าทางอ้อม

ความคลาดเคลื่อนในการติดตั้งและการควบคุมคุณภาพ

การติดตั้งระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินในภาคสนามจำเป็นต้องมีเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าโมดูลจะอยู่ในแนวเดียวกันและความสมบูรณ์ของโครงสร้าง ความทนทานต่อเสาเข็มแนวตั้งที่ยอมรับได้: ±15 มม. จากระดับความสูงที่ออกแบบ ความอดทนในแนวนอน (ตามแถว): ± 10 มม.; การจัดแนวขวาง: ± 5 มม. จากเส้นตรง . การเกินเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนเหล่านี้จะทำให้โมดูลไม่ตรงกัน: โมดูลหนึ่งอาจสูงกว่าโมดูลข้างเคียงประมาณ 5-10 มม. ทำให้เกิดการบังแดดและการรวมตัวของน้ำในโมดูลด้านล่าง ความสูงที่แตกต่างกัน 10 มม. ตลอดความกว้างของโมดูล 1 ม. จะช่วยลดพลังงานต่อปีลง 0.5-1% เนื่องจากการแรเงาระหว่างแถว

การควบคุมคุณภาพสำหรับเสาเข็มขับเคลื่อน: ทำการวิเคราะห์จำนวนครั้งทุกๆ กองที่ 50 . กองที่ดันไปปฏิเสธ (50 ครั้งต่อ 100 มม.) อาจบ่งบอกถึงสิ่งกีดขวางหรือดินหนาแน่นเกินไป เสาเข็มที่ขับเคลื่อนง่ายเกินไป (น้อยกว่า 2 ครั้งต่อ 100 มม. หากมากกว่า 500 มม.) มีการเสียดสีที่ผิวหนังไม่เพียงพอ และจะไม่ผ่านการทดสอบการดึงออก ไม่ว่าในกรณีใด เสาเข็มจะต้องถูกรื้อออกและติดตั้งใหม่ในตำแหน่งใหม่ สำหรับเสาเข็มสกรู ให้บันทึกแรงบิดในการติดตั้งขั้นสุดท้ายสำหรับทุกเสาเข็ม การอ่านค่าแรงบิดต่ำกว่า 80% ของค่าการออกแบบบ่งชี้ว่ามีกำลังการผลิตไม่เพียงพอ การทดสอบการดึงออกหลังการติดตั้งควรตรวจสอบว่า 95% ของเสาเข็มบรรลุความสามารถในการออกแบบ เสาเข็มใดๆ ที่มีกำลังการออกแบบต่ำกว่า 90% จำเป็นต้องเปลี่ยนหรือแก้ไข

การจัดการพืชพรรณใต้พื้นดิน

พืชพรรณที่ปลูกใต้ระบบการติดตั้ง PV บนพื้นดินจะต้องได้รับการจัดการเพื่อป้องกันการบังแสงของโมดูลและความเสี่ยงจากไฟไหม้ ค่าใช้จ่ายในการจัดการพืชพรรณประจำปีสำหรับช่วงพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งภาคพื้นดินตั้งแต่ 500 ถึง 2,000 เหรียญสหรัฐต่อเมกะวัตต์ ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในท้องถิ่นและแรงกดดันของวัชพืช แนวทางที่คุ้มค่าที่สุดคือการเลี้ยงแกะ ซึ่งมีราคา 300-600 เหรียญสหรัฐต่อเมกะวัตต์ต่อปี และลดต้นทุนอุปกรณ์ตัดหญ้า อย่างไรก็ตาม การเลี้ยงแกะจำเป็นต้องมีความสูงของรั้ว 1.2 ม. และแรงดันไฟฟ้า 4,000-5,000V เพื่อป้องกันไม่ให้สัตว์เสียดสีกับกองและหลุดออกจากจุดต่อสายดิน

สำหรับไซต์ที่ไม่สามารถแทะเล็มหญ้าได้ ให้ระบุระบบการติดตั้ง PV บนพื้นดินที่มีระยะห่างใต้โมดูลขั้นต่ำ 0.8 ม. เพื่อรองรับอุปกรณ์ตัดหญ้า ระยะห่างที่ต่ำกว่า 0.5 ม. ทำให้การตัดหญ้าด้วยเครื่องจักรเป็นไปไม่ได้ โดยต้องใช้สารเคมีกำจัดวัชพืชซึ่งมีราคา 800-1,500 เหรียญสหรัฐต่อเมกะวัตต์ต่อปี และทำให้เกิดปัญหาการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม . ผ้า Geotextile ภายใต้อาร์เรย์ช่วยลดพืชพรรณได้ 70-80% แต่เพิ่ม 3,000-5,000 เหรียญสหรัฐต่อเมกะวัตต์เป็นต้นทุนเริ่มต้น กรวดหรือหินบด (ความลึก 50 มม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 10-20 มม.) ให้การปราบปรามพืชพรรณถาวรที่ 2,000-4,000 ดอลลาร์ต่อเมกะวัตต์ แต่ยับยั้งการรื้อถอนดินในอนาคต

ข้อกำหนดในการเตรียมสถานที่และการให้เกรด

ระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินจำเป็นต้องมีการจัดระดับไซต์เฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่ามีการระบายน้ำและการติดตั้งเสาเข็มอย่างเหมาะสม ความชันสูงสุดที่อนุญาตสำหรับการติดตั้งเสาเข็มขับเคลื่อนคือ 5% (ประมาณ 3 องศา) ; นอกเหนือจากนี้ ตัวตอกเสาเข็มจะสูญเสียการวางแนวดิ่ง และเสาเข็มอาจเบี่ยงเบนไปจากแนวตั้งเกินกว่าพิกัดความเผื่อ 2 องศา สำหรับไซต์ที่มีความลาดชัน 5-15% ให้จัดระดับพื้นที่อาเรย์เป็นระเบียงม้านั่ง (แพลตฟอร์มแนวนอน) ทุกๆ 50-100 เมตร สำหรับความลาดชันที่เกิน 15% โดยทั่วไป PV แบบติดตั้งภาคพื้นดินจะไม่ประหยัด พิจารณาตัวติดตามแกนเดียวที่ตามแนวความลาดชันหรือย้ายตำแหน่งโครงการ

การออกแบบการระบายน้ำจะต้องป้องกันไม่ให้มีบ่อน้ำอยู่ใต้อาร์เรย์ การแช่น้ำนานเกิน 48 ชั่วโมง ทำให้เกิดการทรุดตัวของเสาเข็มที่แตกต่างกัน —เสาเข็มในดินอิ่มตัวอาจจมลงได้ 10-30 มม. ในขณะที่เสาเข็มที่อยู่ติดกันยังคงมีเสถียรภาพ ส่งผลให้โมดูลไม่ตรงแนวและเกิดความเครียดจากกระจก ระบุความชันขั้นต่ำ 1% (1:100) ทั่วทั้งอาร์เรย์ในทั้งสองทิศทาง โดยมีร่องระบายน้ำที่ปลายแถวเพื่อพัดพาน้ำไหลออกจากโซนฐานราก สำหรับไซต์ที่มีระดับน้ำสูง (ภายในระยะ 1 ม. จากพื้นผิว) ให้ติดตั้งท่อที่มีรูระบายน้ำใต้ที่ระยะห่าง 10-20 ม. เพื่อรักษาระดับน้ำไว้ใต้ปลายเสาเข็ม การระบายน้ำที่มีขนาดเล็กเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวในการยึดพื้นก่อนกำหนดในสภาพอากาศชื้น

แนวทางการแบ่งต้นทุนและการกำหนดงบประมาณ

สำหรับระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินขนาด 5 MW โดยทั่วไปในสหรัฐอเมริกา การแบ่งต้นทุนเงินทุนมีดังนี้ (ประมาณการไตรมาส 2 ปี 2025):

• วัสดุระบบการติดตั้ง (ราง เสาเข็ม แคลมป์ สายดิน): 0.12-0.18 ดอลลาร์ต่อวัตต์ (600,000-900,000 ดอลลาร์สำหรับ 5 เมกะวัตต์)
• การติดตั้งฐานราก (การตอกเสาเข็มหรือการขันสกรู): 0.05-0.08 เหรียญสหรัฐต่อวัตต์ (250,000-400,000 เหรียญสหรัฐ)
• แรงงานติดตั้งโมดูล: 0.04-0.06 ดอลลาร์ต่อวัตต์ (200,000-300,000 ดอลลาร์)
• การจัดลำดับไซต์และการระบายน้ำ: 0.03-0.05 ดอลลาร์ต่อวัตต์ (150,000-250,000 ดอลลาร์)
• การจัดการพืชพรรณ (ก่อตั้งปีแรก): 0.01-0.02 ดอลลาร์ต่อวัตต์ (50,000-100,000 ดอลลาร์)

ต้นทุนความสมดุลของระบบการติดตั้ง PV ภาคพื้นดินทั้งหมด (BOS): 0.25-0.39 ดอลลาร์ต่อวัตต์ คิดเป็น 25-35% ของต้นทุนทุนโครงการทั้งหมด (ไม่รวมโมดูลและอินเวอร์เตอร์) สำหรับไซต์ที่มีหินหรือโต๊ะที่มีน้ำสูง ต้นทุนฐานรากอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็น 0.10-0.15 ดอลลาร์ต่อวัตต์ สำหรับการติดตั้งภาคพื้นดินแบบติดตามสองแกน ค่าใช้จ่าย BOS จะเพิ่มขึ้นเป็น 0.50-0.80 เหรียญสหรัฐฯ ต่อวัตต์ แต่การติดตามอาจเหมาะสมสำหรับโครงการที่มีอัตราพลังงานตามระยะเวลาการใช้งานซึ่งสนับสนุนการผลิตในช่วงเช้าและช่วงบ่ายแก่ๆ ดำเนินการวิเคราะห์ต้นทุน-ผลประโยชน์เฉพาะไซต์ ก่อนที่จะระบุการติดตามผ่านการเอียงคงที่