A hệ thống lắp PV carport về cơ bản là một cấu trúc có mục đích kép được thiết kế để cung cấp nơi trú ẩn cho các phương tiện đồng thời đóng vai trò là nền tảng cho các mô-đun quang điện. Không giống như hệ thống gắn trên mặt đất hoặc trên mái nhà truyền thống, cấu trúc nhà để xe trước hết phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật kết cấu để đảm bảo an toàn và độ bền. Nó phải chịu được các tải trọng như gió, tuyết và trọng lượng của chính các mô-đun. Các thành phần chính thường bao gồm các cột thép hoặc nhôm hỗ trợ cấu trúc mái, sau đó được lắp phần cứng gắn cho các tấm pin mặt trời. Thiết kế của cấu trúc mái này là nơi bắt đầu tương thích. Nó không chỉ đơn thuần là một bề mặt phẳng mà được thiết kế với bố cục khung cụ thể, thường bao gồm các xà gồ hoặc đường ray chạy ngang qua đầu dầm chính. Khoảng cách, kích thước và vật liệu của các thành phần cấu trúc này là nền tảng để xác định mô-đun quang điện nào có thể được cung cấp. Hệ thống phải tích hợp các nhu cầu về cấu trúc của một nhà để xe với các yêu cầu căn chỉnh chính xác của mảng năng lượng mặt trời, tạo ra một khuôn khổ vừa bền vững vừa có khả năng thích ứng.
Các mô-đun quang điện có nhiều kích cỡ khác nhau, với các biến thể về chiều dài, chiều rộng và độ dày. Một thiết kế tốt bãi đậu xe năng lượng mặt trời cấu trúc phải có khả năng xử lý sự đa dạng chiều này. Cơ chế chính cho khả năng thích ứng này nằm ở các thanh ray lắp đặt hoặc xà gồ tạo thành phần đế cho các mô-đun. Những đường ray này thường được lắp đặt với các điểm cố định có thể điều chỉnh được hoặc được thiết kế để đặt ở các khoảng cách khác nhau. Điều này cho phép người lắp đặt khớp các điểm lắp với các lỗ khoan trước trên khung của mô-đun quang điện, bất kể đó là tấm 60 ô, 72 ô tiêu chuẩn hay một trong các tấm khổ lớn mới hơn. Chiều dài của các bãi đỗ xe—các đoạn giữa các cột đỡ—cũng đóng một vai trò quan trọng. Một hệ thống có nhịp dài hơn có thể dễ dàng chứa các mô-đun dài hơn mà không cần hỗ trợ cấu trúc bổ sung. Về chiều rộng, các thành phần ngang của hệ thống phải được đặt cách nhau một cách chính xác để hỗ trợ mô-đun dọc theo cạnh ngắn hơn của nó. Hơn nữa, cơ cấu kẹp được sử dụng để cố định các mô-đun vào đường ray thường có phạm vi điều chỉnh. Các kẹp này được thiết kế để giữ chặt khung mô-đun và thiết kế của chúng phải phù hợp với các độ dày khung khác nhau, đảm bảo kết nối an toàn mà không làm hỏng mô-đun. Khả năng điều chỉnh này trong phần cứng lắp đặt là rất quan trọng để đáp ứng nhiều loại khung mô-đun có sẵn từ các nhà sản xuất khác nhau.
Ngoài kích thước vật lý, các công nghệ mô-đun quang điện khác nhau đưa ra những cân nhắc riêng cho hệ thống lắp đặt. Loại phổ biến nhất là mô-đun silicon tinh thể màng thủy tinh, có khung nhôm cứng. Nhìn chung, chúng dễ lắp đặt bằng hệ thống kẹp tiêu chuẩn. Tuy nhiên, các công nghệ khác tồn tại. Các mô-đun kính-thủy tinh có pin mặt trời được bọc giữa hai lớp kính, thường thiếu khung nhôm thông thường hoặc có khung rất mỏng. Việc gắn các mô-đun này đòi hỏi hệ thống kẹp chuyên dụng cung cấp sự hỗ trợ an toàn trên diện tích bề mặt lớn hơn để phân bổ áp lực đồng đều và ngăn ngừa áp lực lên kính. Các mô-đun hai chiều, có thể tạo ra điện từ cả hai phía, cũng đòi hỏi một phương pháp lắp đặt cụ thể. Để có hiệu quả, mặt sau của mô-đun hai mặt cần được tiếp xúc với ánh sáng. A hệ thống lắp PV carport đối với các tấm hai mặt phải được thiết kế để giảm thiểu bóng đổ ở mặt sau của mô-đun. Điều này thường có nghĩa là sử dụng hệ thống giá đỡ có cấu trúc mở hơn với đường ray hẹp hơn và các bộ phận được đặt cách xa bề mặt hoạt động của bảng điều khiển. Khoảng cách giữa các hàng mô-đun cũng trở nên quan trọng hơn để tránh hiện tượng tự che nắng. Do đó, hệ thống lắp đặt phải đủ linh hoạt để thực hiện các chiến lược lắp đặt khác nhau này nhằm phù hợp với công nghệ cụ thể đang được triển khai.
| Loại mô-đun | Đặc điểm cấu trúc chính | Yêu cầu hệ thống lắp đặt |
|---|---|---|
| Đóng khung tiêu chuẩn (Phim thủy tinh) | Khung nhôm cứng chắc ở tất cả các mặt | Kẹp cuối và giữa tiêu chuẩn tương thích với độ dày khung |
| Không khung (Kính-Kính) | Không có khung hoặc khung có chu vi tối thiểu | Kẹp chuyên dụng có diện tích kẹp rộng hơn để cố định mép kính |
| Hai mặt | Bề mặt hoạt động ở phía trước và phía sau | Bóng tối thiểu từ các thành phần giá đỡ; tăng khoảng cách mô-đun |
| Kích thước mô-đun | Phạm vi kích thước điển hình | Yêu cầu hệ thống lắp đặt |
| Tiêu chuẩn | ~1m x 1,6m đến 1m x 2m | Tiêu chuẩn rail spacing and clamp placement |
| Định dạng lớn | ~1,3m x 2,4m hoặc lớn hơn | Nhịp vịnh kết cấu rộng hơn; kẹp được xếp hạng cho tải trọng gió cao hơn |
Khả năng tương thích của hệ thống carport với các mô-đun khác nhau phụ thuộc rất nhiều vào khả năng điều chỉnh phần cứng của nó. Cốt lõi của việc này là kẹp mô-đun. Chúng thường có hai loại: kẹp cuối, được sử dụng cho các mô-đun ngoài cùng trong một hàng và kẹp giữa, được sử dụng để nối hai mô-đun liền kề. Kẹp chất lượng cao được thiết kế với khả năng điều chỉnh theo chiều dọc và chiều ngang. Điều này cho phép tinh chỉnh trong quá trình cài đặt để điều chỉnh những mâu thuẫn nhỏ về kích thước mô-đun hoặc để đảm bảo mảng được căn chỉnh hoàn hảo. Đế của kẹp kết nối với ray thường có cơ cấu trượt hoặc một loạt khe, cho phép điều chỉnh vị trí của kẹp dọc theo chiều dài của ray. Điều này rất cần thiết để căn chỉnh kẹp với lỗ lắp của mô-đun. Bu lông siết chặt kẹp cũng là bộ phận quan trọng; nó phải cung cấp đủ lực kẹp để cố định mô-đun khỏi lực nâng của gió mà không bị mô-men xoắn quá mức, điều này có thể làm nứt khung hoặc kính của mô-đun. Một số hệ thống kết hợp các tính năng giới hạn mô-men xoắn để ngăn chặn điều này. Chất liệu của phần cứng, thường là nhôm hoặc thép không gỉ, cũng phải được lựa chọn để chống ăn mòn điện khi tiếp xúc với khung mô-đun và ray lắp, đảm bảo kết nối lâu dài.
Mặc dù hệ thống lắp đặt có thể chứa nhiều loại mô-đun về mặt vật lý nhưng nó cũng phải có cấu trúc phù hợp với từng loại. Các mô-đun khác nhau có trọng lượng khác nhau. Một mô-đun tinh thể 60 ô tiêu chuẩn có thể nặng khoảng 18-20 kg, trong khi mô-đun thủy tinh-thủy tinh khổ lớn có thể nặng hơn 30 kg. Khi thiết kế một bãi đậu xe năng lượng mặt trời khi lắp đặt, tổng trọng lượng của các mô-đun, kết hợp với trọng lượng của chính hệ thống lắp đặt, là tải trọng chết không đổi mà kết cấu phải hỗ trợ. Nhà sản xuất hệ thống lắp đặt thường cung cấp biểu đồ tải trong đó chỉ định trọng lượng mô-đun tối đa cho phép và khoảng cách tối đa cho phép giữa các điểm đỡ cho đường ray. Đối với các mô-đun nặng hơn, có thể cần phải giảm khoảng cách giữa các thanh ray hoặc xà gồ hỗ trợ để tránh các mô-đun bị uốn cong hoặc võng, điều này có thể gây ra ứng suất và dẫn đến các vết nứt nhỏ trong pin mặt trời. Hơn nữa, việc tính toán tải trọng gió bị ảnh hưởng bởi kích thước và hình dạng của mô-đun. Các tấm lớn hơn có diện tích bề mặt lớn hơn cho áp lực gió, dẫn đến lực nâng cao hơn trên các kẹp và lực cắt lớn hơn lên các bộ phận kết cấu. Do đó, khả năng tương thích của hệ thống không chỉ nằm ở việc lắp mô-đun mà còn ở việc đảm bảo toàn bộ kết cấu, từ kẹp đến móng cột, được thiết kế để xử lý các tải trọng tĩnh và động cụ thể do mô-đun đó áp đặt.
Khả năng tương thích của hệ thống lắp đặt trong nhà để xe cũng mở rộng đến tính linh hoạt trong cách bố trí, điều này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn mô-đun. Nhà để xe có thể được thiết kế theo nhiều cấu hình khác nhau, chẳng hạn như thiết kế dốc đơn, dốc kép (đầu hồi) hoặc thậm chí là thiết kế đúc hẫng. Hướng của các mô-đun—thường hướng về phía nam ở bán cầu bắc—được cố định theo hướng của nhà để xe. Tuy nhiên, góc nghiêng của mô-đun là một tham số thiết kế. Một hệ thống có nhiều góc nghiêng mang lại sự linh hoạt hơn để tối ưu hóa việc sản xuất năng lượng dựa trên vĩ độ địa phương. Khả năng điều chỉnh độ nghiêng này phải tương thích với độ dài của mô-đun; các mô-đun dài hơn có thể yêu cầu hỗ trợ chắc chắn hơn ở các góc dốc hơn để tránh độ lệch quá mức. Khoảng cách giữa các hàng của nhà để xe là một yếu tố cần cân nhắc trong cách bố trí. Để tránh bóng râm, đặc biệt khi sử dụng các mô-đun cao hơn hoặc các mô-đun được gắn ở độ nghiêng lớn hơn, khoảng cách giữa các khoang phải được tính toán cẩn thận. Hệ thống carport mô-đun cho phép thay đổi độ rộng khoang và vị trí cột cung cấp cho nhà thiết kế các công cụ cần thiết để tạo bố cục tối ưu cho mô-đun đã chọn, đảm bảo duy trì khả năng tương thích ở cấp mảng chứ không chỉ ở cấp bảng riêng lẻ.
Cuối cùng, việc xác nhận tính tương thích của một mô-đun quang điện cụ thể với một mô-đun cụ thể hệ thống lắp PV carport chuyển sang tham khảo tài liệu và tài nguyên kỹ thuật của nhà sản xuất. Các nhà cung cấp hệ thống lắp đặt có uy tín tạo ra các bảng dữ liệu chi tiết và hướng dẫn lắp đặt liệt kê các loại và kích cỡ mô-đun tương thích. Các tài liệu này chỉ định phạm vi kích thước mô-đun có thể chấp nhận được (chiều dài, chiều rộng, độ dày khung) và cung cấp biểu đồ khả năng chịu tải. Họ cũng cung cấp hướng dẫn về cách lắp đặt tốt nhất, bao gồm vị trí kẹp, giá trị mô-men xoắn và khoảng cách ray cần thiết cho các tình huống khác nhau. Đối với các dự án nằm ngoài các thông số tiêu chuẩn—chẳng hạn như sử dụng mô-đun có kích thước lớn hoặc nặng bất thường—các nhà sản xuất thường cung cấp hỗ trợ kỹ thuật. Điều này có thể liên quan đến việc thực hiện các tính toán cấu trúc tùy chỉnh để xác nhận thiết kế hoặc đề xuất sửa đổi hệ thống tiêu chuẩn. Dựa vào dữ liệu do nhà sản xuất cung cấp này là một bước quan trọng trong quy trình thiết kế để đảm bảo rằng quá trình lắp đặt cuối cùng được an toàn, tuân thủ các quy chuẩn xây dựng và sẽ hoạt động như mong đợi trong suốt thời gian hoạt động của nó. Do đó, khả năng tương thích của hệ thống là sự kết hợp giữa tính linh hoạt trong thiết kế vốn có của nó và thông tin kỹ thuật hỗ trợ do nhà cung cấp cung cấp.