Năng lượng tái tạo · Công nghệ truyền động chính xác · Ngành công nghiệp năng lượng mặt trời Vương quốc Anh
Bộ truyền động bánh răng cho hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời: Giải pháp truyền động chính xác cung cấp năng lượng cho các hệ thống quang điện tại Anh Quốc
Được thiết kế cho hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời một trục và hai trục — đáng tin cậy, chống ăn mòn và được chế tạo riêng cho các trang trại năng lượng mặt trời, các khu nông nghiệp kết hợp năng lượng mặt trời và các hệ thống quang điện nổi trên biển của Anh.
Vì sao hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời đòi hỏi độ chính xác cao về thanh răng bánh răng?
Khi Vương quốc Anh đẩy nhanh quá trình chuyển đổi hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng không, các trang trại điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất đã trở thành một đặc điểm nổi bật của cảnh quan năng lượng Anh — từ những vùng đầm lầy bằng phẳng ở Lincolnshire đến những sườn đồi rộng mở ở Shropshire và các đồng bằng ven biển của East Anglia. Trong các công trình lắp đặt này, hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời là một trong những lựa chọn kỹ thuật có tác động mạnh mẽ nhất đối với các nhà phát triển: một hệ thống theo dõi được thiết kế tốt có thể tăng sản lượng năng lượng từ 20 đến 40% so với hệ thống tấm pin cố định, chỉ đơn giản bằng cách giữ cho bề mặt tấm pin hướng vuông góc với mặt trời suốt cả ngày. Mỗi độ chính xác của hệ thống theo dõi đều trực tiếp chuyển thành kilowatt-giờ được tạo ra và doanh thu kiếm được trong suốt vòng đời tài sản 25 năm, đó là lý do tại sao các bộ phận truyền động cơ khí nằm ở trung tâm của mỗi hàng hệ thống theo dõi cần được lựa chọn kỹ lưỡng.
Hệ thống bánh răng thanh răng đã khẳng định vị thế là một trong những bộ phận truyền động đáng tin cậy nhất trong kỹ thuật hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời. Không giống như truyền động bằng dây đai, xích con lăn hoặc bộ truyền động thủy lực, hệ thống bánh răng thanh răng cung cấp kết nối cơ khí trực tiếp, tỷ số cố định giữa động cơ truyền động và cấu trúc hệ thống theo dõi. Không có hiện tượng trượt, không rò rỉ thủy lực và không có độ chùng tích tụ. Hệ thống truyền động bánh răng thanh răng giữ nguyên vị trí góc của nó dưới tải trọng ngược – lực do gió gây ra liên tục cố gắng đẩy các tấm pin ra khỏi vị trí đặt – mà không cần mô-men xoắn giữ chủ động từ động cơ. Đối với các địa điểm lắp đặt năng lượng mặt trời ở Anh, nơi tải trọng gió từ Đại Tây Dương hoặc Biển Bắc có thể rất lớn và kéo dài, sự ổn định cơ học thụ động này là một lợi thế kỹ thuật đáng kể, giúp giảm đồng thời nhu cầu của hệ thống điều khiển và sự hao mòn của động cơ.
Giá đỡ thiết bị Ever Power — được hoàn thiện tại nhà máy và sẵn sàng để tích hợp với hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời trên khắp Vương quốc Anh.
Cơ chế hoạt động của thanh răng trong hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời
Trong cấu hình hệ thống theo dõi trục đơn điển hình được sử dụng rộng rãi tại các trang trại năng lượng mặt trời ở Anh, một hàng tấm pin quang điện được gắn trên một ống xoắn nằm ngang hướng từ bắc xuống nam. Hệ thống truyền động quay ống này — và các tấm pin gắn trên đó — quanh trục dài của nó, nghiêng về phía đông vào buổi sáng, nằm ngang vào buổi trưa và nghiêng về phía tây vào buổi chiều. Các thanh răng được gắn dọc theo một thanh đẩy chạy song song với ống xoắn, được kết nối thông qua một tay quay ở điểm giữa của ống. Khi động cơ truyền động quay bánh răng nhỏ dọc theo thanh răng, chuyển động tuyến tính của thanh đẩy tạo ra mômen quay tại tay quay, làm quay ống với hiệu suất cơ học cao và không tích tụ độ rơ.
Đối với các hệ thống theo dõi hai trục — ít phổ biến hơn nhưng được sử dụng trong các hệ thống quang điện tập trung và một số hệ thống mái nhà thương mại cao cấp — các thanh răng có thể điều khiển cả sự quay hàng ngày theo hướng đông-tây và điều chỉnh độ nghiêng theo mùa theo hướng bắc-nam. Trong các ứng dụng này, yêu cầu về độ chính xác góc được thắt chặt đáng kể, thường đòi hỏi sai số vị trí dưới ±0,1 độ so với vectơ mặt trời được tính toán. Ở mức độ chính xác này, độ chính xác của biên dạng răng và tính nhất quán bước răng của thanh răng trở nên rất quan trọng: cấp độ chính xác ISO từ 6 đến 8 là tiêu chuẩn cho các ứng dụng theo dõi, trong đó sai số bước răng đơn lẻ sẽ lan truyền trực tiếp thành sai số định hướng có thể đo được trên bề mặt tấm pin.
Hệ thống thanh răng có thể nối ghép cần được đặc biệt chú ý trong các dãy ray dài. Khi một dãy ray dài hơn sáu hoặc tám mét, nhiều đoạn thanh răng phải được nối liền nhau. Nếu mối nối không được gia công để duy trì tính liên tục của bước răng dọc theo đường nối, một sai số bậc thang sẽ xuất hiện mỗi khi bánh răng nhỏ đi qua điểm nối — với tốc độ một lần di chuyển mỗi ngày trong suốt vòng đời 25 năm, điều này tương ứng với hàng chục nghìn sự kiện va chạm làm mòn dần các mặt răng và làm giảm độ chính xác vị trí. Các đoạn thanh răng của chúng tôi được gia công với các đầu nối chính xác giúp duy trì tính liên tục của bước răng với cùng dung sai như thân thanh răng, loại bỏ hoàn toàn lỗi này.
Thông số kỹ thuật: Bộ truyền động bánh răng cho hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời
Các thanh răng của hệ thống theo dõi mặt trời phải chịu được nhiều thập kỷ tiếp xúc với môi trường ngoài trời trong khi vẫn duy trì độ chính xác về kích thước cần thiết để theo dõi mặt trời một cách chính xác. Thông số kỹ thuật vật liệu quyết định cả hiệu suất cơ học và khả năng chống ăn mòn lâu dài, và sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào môi trường triển khai — đất nông nghiệp nội địa Anh, vùng cao nguyên Scotland, vùng ven biển xứ Wales, hoặc các giàn khoan nổi trên biển đều đặt ra những thách thức ăn mòn riêng biệt. Bảng dưới đây tóm tắt ba cấu hình vật liệu và xử lý bề mặt chính có sẵn trong phạm vi sản phẩm của chúng tôi.
Sáu lý do các nhà phát triển năng lượng mặt trời tại Anh lựa chọn giá đỡ thiết bị của chúng tôi
Độ chính xác răng theo tiêu chuẩn ISO
Các thanh răng được sản xuất theo tiêu chuẩn ISO 6–8 duy trì sai số góc định hướng trong phạm vi dung sai mà các hệ thống điều khiển theo dõi hiện đại yêu cầu, bảo vệ sản lượng năng lượng được mô phỏng trên mỗi hàng, mỗi mùa, trong suốt vòng đời dự án.
Được đánh giá phù hợp với điều kiện thời tiết của Vương quốc Anh.
Các thanh răng bằng thép hợp kim mạ kẽm và thép không gỉ được thiết kế đặc biệt để chịu được gió mạnh ở vùng ven biển Anh, chu kỳ đóng băng-tan băng ở vùng cao nguyên Scotland và độ ẩm thấp kéo dài, những yếu tố đẩy nhanh quá trình ăn mòn trên các bộ phận truyền động tiêu chuẩn không được bảo vệ.
Cắt và khoan theo yêu cầu dự án
Chúng tôi cắt các đoạn thanh răng theo kích thước bản vẽ chính xác của bạn và gia công các mẫu lỗ lắp đặt để phù hợp với giao diện khung máy theo dõi của bạn, loại bỏ mọi sửa đổi tại công trường và giảm thời gian lắp đặt cho mỗi hàng trong giai đoạn vận hành thử.
Gia công đầu nối chính xác
Các cụm thanh răng nhiều đoạn dành cho các dãy răng dài được cung cấp với các đầu nối được gia công chính xác, đảm bảo tính liên tục của bước răng tại mọi điểm nối, ngăn ngừa hư hỏng do va chạm tích lũy trên răng, vốn làm giảm độ chính xác theo thời gian trên các hệ thống sử dụng các đoạn nối thẳng tiêu chuẩn.
Các mặt bên của răng được tôi cứng để có tuổi thọ cao.
Tôi cứng bề mặt răng bằng cảm ứng điện từ đến độ cứng 45–62 HRC giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ mài mòn dưới tải trọng lặp đi lặp lại của hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời — một chu kỳ vận hành hoàn chỉnh mỗi ngày trong 25 năm — mà không cần đến các tiết diện quá khổ như các thanh răng không được tôi cứng để đạt được độ bền tương đương.
Thời gian giao hàng đến các cảng của Anh là 3-5 tuần.
Các mô-đun kích thước tiêu chuẩn được lưu trữ trong kho sản xuất, và các phần giá đỡ bánh răng được cắt theo yêu cầu thường được vận chuyển trong vòng 3-5 tuần kể từ khi bản vẽ được phê duyệt — được cấu trúc để phù hợp với các khung thời gian giao hàng theo từng giai đoạn phổ biến trong các hợp đồng EPC trang trại năng lượng mặt trời ở Anh, vì vậy đội ngũ lắp đặt của bạn sẽ không bao giờ phải chờ đợi các linh kiện.
Các kịch bản ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng mặt trời tại Vương quốc Anh
☀ Trang trại quy mô lớn đặt trên mặt đất
Ứng dụng chủ yếu của hệ thống giá đỡ bánh răng theo dõi năng lượng mặt trời tại Vương quốc Anh. Các địa điểm ở Lincolnshire, Yorkshire, East Midlands và các hạt biên giới xứ Wales thường sử dụng hệ thống theo dõi một trục với giá đỡ bánh răng bằng thép hợp kim mạ kẽm m3–m6, chịu được tải trọng gió trung bình mà không bị suy giảm trong suốt thời gian tài trợ dự án 25 năm.
🌿 Hệ thống nông nghiệp kết hợp năng lượng mặt trời
Chiều cao của các thanh đỡ tuabin gió trên các trang trại kết hợp năng lượng mặt trời tạo ra mômen gió lớn hơn, đòi hỏi các giá đỡ mô-đun cao hơn (m5–m8) với chiều rộng mặt bích lớn hơn. Amoniac và cặn phân bón trong môi trường hoạt động khiến cho việc mạ kẽm nhúng nóng với độ dày lớp phủ 85 µm trở lên trở thành tiêu chuẩn tối thiểu được chấp nhận.
🌊 Hệ thống năng lượng mặt trời nổi trên các hồ chứa nước ở Anh
Độ ẩm cao kéo dài và các tác nhân sinh học trong môi trường hồ chứa khiến cho thanh răng bằng thép không gỉ 316 trở thành vật liệu duy nhất phù hợp cho hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời nổi. Chi phí vật liệu ban đầu cao hơn được bù đắp nhiều lần so với chi phí bảo trì thay thế các thanh răng thép carbon bị ăn mòn giữa chừng dự án.
Các hệ thống lắp đặt trên mái nhà thương mại và công nghiệp ngày càng tích hợp công nghệ theo dõi trục đơn trên các nhà kho và trung tâm hậu cần mái bằng lớn trên khắp Vương quốc Anh. Trong các ứng dụng này, trọng lượng kết cấu và các lỗ xuyên chống thấm nước đặt ra những hạn chế nghiêm ngặt đối với thiết kế hệ thống theo dõi, và các cụm bánh răng nhỏ gọn với mặt cắt ngang bằng nhôm nhẹ hoặc thép không gỉ mỏng được ưu tiên hơn so với các lựa chọn thép mạ kẽm nặng hơn. Dòng sản phẩm của chúng tôi bao gồm phân khúc nhỏ gọn này, với các cụm bánh răng thép không gỉ mô-đun 1 và mô-đun 2 phục vụ thị trường hệ thống theo dõi trên mái nhà thương mại cùng với các dòng sản phẩm quy mô lớn hơn của chúng tôi.
Tiêu điểm dự án: Trang trại điện gió trục đơn 48 MW, Lincolnshire, Anh
KHÁCH HÀNG: Nhà phát triển năng lượng tái tạo hàng đầu Vương quốc Anh · VỊ TRÍ: Lincolnshire · CÔNG SUẤT: 48 MW · HOÀN THÀNH: 2022
Một nhà sản xuất điện độc lập hàng đầu của Anh đã ủy thác cho Ever Power cung cấp các thanh răng cho dự án điện mặt trời xoay trục đơn 48 MW của họ trên một khu đất nông nghiệp bằng phẳng, thoáng đãng ở Lincolnshire. Địa điểm này đặt ra một loạt thách thức kỹ thuật đặc thù: tốc độ gió trung bình cao hơn mức trung bình khu vực, đất sét nặng giữ ẩm ở mặt đất suốt mùa thu và mùa đông, và vị trí gần bờ biển khiến các hạt muối trong không khí xâm nhập vào môi trường trong nhiều tháng trong năm. Sự kết hợp này khiến địa điểm này thuộc loại cần sử dụng các thanh răng bằng thép hợp kim mạ kẽm nhúng nóng thay vì loại thép mạ kẽm-epoxy được chấp nhận ở những địa điểm nội địa kín gió hơn.
Sau khi tham vấn kỹ thuật giữa đội ngũ kỹ sư của chúng tôi và các nhà thiết kế cơ khí của nhà thầu EPC, chúng tôi đã chỉ định các thanh răng bằng thép hợp kim m4 với lớp mạ kẽm dày trung bình 90 micron và các mặt răng được tôi cứng bằng cảm ứng. Tất cả các đoạn đều được khoan sẵn để phù hợp với giao diện mặt bích thanh đẩy của nhà sản xuất thiết bị theo dõi, loại bỏ việc khoan tại công trường trên hơn 3.200 đoạn thanh răng riêng lẻ. Việc giao hàng được chia thành ba đợt, mỗi đợt được lên lịch đến trước một tuần so với thời điểm bắt đầu vận hành tại công trường.
Đội ngũ vận hành và bảo trì của dự án báo cáo không có bất kỳ sự can thiệp bảo trì nào liên quan đến giá đỡ trong suốt 20 tháng vận hành thương mại đầu tiên. Nhật ký hệ thống điều khiển bộ theo dõi xác nhận sai số định hướng trung bình trên tất cả các hàng vẫn dưới 0,09 độ — nằm trong phạm vi dung sai ±0,15 độ được giả định trong mô hình sản lượng năng lượng P90 của dự án. Kể từ đó, dự án đã được nhà thầu EPC tham khảo trong các gói thầu cho ba dự án năng lượng mặt trời khác tại Vương quốc Anh, với thông số kỹ thuật giá đỡ bánh răng của chúng tôi được giữ nguyên.
Các chuyên gia năng lượng mặt trời tại Anh nói gì?
“Chúng tôi đã đánh giá một số nhà cung cấp thanh răng cho dự án hệ thống năng lượng mặt trời theo dõi 35 MW của chúng tôi ở Yorkshire. Sự kết hợp giữa chất lượng mạ kẽm và gia công chính xác các đầu nối của Ever Power đã mang lại cho chúng tôi sự tin tưởng về tuổi thọ 25 năm của thiết bị. Việc giao hàng đúng tiến độ và mọi kích thước trong bộ hồ sơ kiểm tra đều đạt yêu cầu.”
— Quản lý thu mua, Nhà thầu EPC năng lượng mặt trời hạng nhất Vương quốc Anh, Yorkshire
“Dự án thí điểm điện mặt trời nổi của chúng tôi ở vùng Tây Nam cần các thanh răng bằng thép không gỉ với các lỗ khoan không theo tiêu chuẩn. Đội ngũ kỹ sư của Ever Power đã xem xét bản vẽ trong vòng 48 giờ và các mẫu sản phẩm đều đạt yêu cầu. Tốc độ phản hồi nhanh chóng như vậy chính là điều mà tiến độ mua sắm năng lượng tái tạo thực sự cần.”
— Kỹ sư cơ khí trưởng, Nhà phát triển điện mặt trời nổi, Bristol
“Chúng tôi đã sử dụng giá đỡ bánh răng từ Ever Power cho hệ thống theo dõi của mình từ năm 2020. Độ đồng nhất về kích thước giữa các lô hàng thực sự rất tuyệt vời — khi bạn lắp ráp hàng trăm hàng giá đỡ, bất kỳ sự khác biệt nào giữa các lô hàng đều làm mất thời gian lắp đặt thực tế. Chúng tôi chưa từng gặp phải vấn đề đó một lần nào.”
— Giám đốc điều hành, Nhà sản xuất thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời, Scotland
Gia công chế tạo giá đỡ bánh răng theo yêu cầu cho các dự án năng lượng mặt trời tại Anh.
Ever Power vận hành một nhà máy sản xuất thanh răng chuyên dụng với máy phay CNC, dây chuyền mài bề mặt và các trạm tôi cảm ứng chuyên dụng, xử lý các thanh răng từ mô-đun 1 đến mô-đun 16 theo từng đoạn riêng lẻ lên đến 3.000 mm. Đặc biệt đối với các ứng dụng theo dõi năng lượng mặt trời, khả năng tùy chỉnh của chúng tôi bao gồm lựa chọn biên dạng răng giữa răng thẳng và răng xoắn ốc, tối ưu hóa chiều rộng mô-đun và mặt răng dựa trên tính toán tải trọng gió của dự án, gia công mẫu lỗ theo bản vẽ khung theo dõi, lựa chọn xử lý bề mặt từ kẽm-epoxy đến mạ kẽm nhúng nóng 90 micron, và tài liệu kiểm tra theo lô bao gồm sai số bước răng, độ lệch biên dạng răng, độ lệch tâm và độ nhám bề mặt — tất cả đều được cung cấp theo tiêu chuẩn mà không tính thêm phí cho các đơn đặt hàng dự án.
Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi thường xuyên làm việc trực tiếp với các nhà sản xuất thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời (OEM) tại Anh, các nhóm cơ khí EPC và các nhóm quản lý tài sản của nhà phát triển để xem xét các tính toán lực truyền động, xác minh lựa chọn mặt cắt ngang của giá đỡ và tư vấn về cấu hình ghép nối cho các hàng dài nhiều đoạn. Chúng tôi hiểu rằng tiến độ các dự án năng lượng tái tạo ở Anh, Scotland và Wales thường bị hạn chế chặt chẽ bởi thời gian kết nối lưới điện và mục tiêu lắp đặt theo mùa, và chúng tôi xây dựng chương trình sản xuất và vận chuyển của mình cho phù hợp. Cho dù bạn đang ở giai đoạn lập đặc tả ban đầu của thiết kế hệ thống theo dõi mới hay đang tìm kiếm thiết bị thay thế. giá đỡ bánh răng Đối với các trang web đang trải qua quá trình nâng cấp vận hành và bảo trì, đội ngũ của chúng tôi được trang bị đầy đủ để phản hồi nhanh chóng với các ý kiến kỹ thuật và báo giá cụ thể cho từng dự án.
Câu hỏi thường gặp
Ever Power · Bộ bánh răng chính xác cho hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời
Cung cấp cho các nhà thầu EPC và các nhà sản xuất thiết bị định vị GPS trên khắp nước Anh, Scotland và Wales. [email protected]
chỉnh sửa bởi gzl
