Introduction
Avec la croissance rapide du nouveau secteur énergétique ces dernières années, les ressources foncières pour les installations photovoltaïques sont devenues de plus en plus rares. Pour maximiser l'utilisation efficace des systèmes photovoltaïques dans divers scénarios d'application, le système de montage photovoltaïque flexible s'est imposé comme une solution innovante.
Principe de fonctionnement
Le principe de base des supports flexibles PV réside dans la construction d'un « système d'équilibre de tension », permettant d'obtenir un support stable grâce à la tension de précontrainte et à la structure spatiale du réseau de câbles. Son processus de travail peut être résumé en trois points :
- Fixation des fondations : Des pieux en béton ou des colonnes à structure métallique sont installés aux deux extrémités de la zone de construction comme points d'extrémité fixes du système de tension. Dans certains scénarios complexes, des tiges d'ancrage et des haubans sont ajoutés pour améliorer l'effet d'ancrage.
- Construction sous tension : des torons en acier-à haute résistance et d'autres matériaux flexibles sont tendus et fixés entre les extrémités. La précontrainte est appliquée via un processus de tension progressif pour former une structure porteuse stable -, avec l'écart de tension strictement contrôlé dans une plage inférieure ou égale à 5 %.
- Installation des modules : les modules photovoltaïques sont fixés sur les câbles porteurs-à l'aide de pinces spéciales pour former un réseau intégral. La structure du réseau de câbles peut se déformer légèrement en fonction des changements environnementaux (tels que l'expansion et la contraction de la température, l'impact du vent), dispersant les contraintes tout en maintenant la position stable des modules pour éviter les dommages structurels.
Cette conception brise les-limitations de charge des supports rigides, obtenant ainsi l'effet de "flexibilité avec rigidité". Il peut absorber l'énergie de charge externe grâce à une déformation flexible et maintenir la stabilité globale grâce au verrouillage de précontrainte, ce qui se traduit par une meilleure résistance aux risques dans des environnements extrêmes.
Éléments techniques clés
1. Sélection des matériaux de base
Les matériaux constituent la base des performances de support flexibles, nécessitant un équilibre entre résistance, résistance aux intempéries et propriétés de légèreté. Les câbles porteurs-adoptent principalement des torons en acier galvanisé de qualité 1 860 MPa ou des torons en acier époxy chargés-les premiers offrent un contrôle des coûts, tandis que les seconds offrent une excellente résistance à la corrosion pour les environnements-brouillard salin et -humidité élevée. Les pinces de module sont fabriquées en polymères -résistants aux intempéries ou en acier inoxydable 316 pour garantir l'absence de vieillissement ou de fissures lors d'une utilisation à long terme-. Le système d'ancrage sélectionne des tiges d'ancrage de barres d'armature nervurées (pour les scénarios terrestres conventionnels) ou des tendons composites en fibres de basalte (pour les scénarios de corrosion élevée en mer) en fonction de l'application, en équilibrant la résistance et la résistance à la corrosion.
2. Technologie de contrôle de précontrainte
La précontrainte est la garantie fondamentale de la stabilité du support, nécessitant une conception et une construction précises. Un processus de tension progressif est adopté pour appliquer progressivement une tension en plusieurs étapes, équilibrant dynamiquement la contrainte du réseau de câbles et évitant la relaxation ou la fracture du câble causée par la concentration locale des contraintes. Parallèlement, des équipements professionnels sont utilisés pour surveiller la tension des câbles en temps réel-, avec des ajustements dynamiques basés sur les changements de température ambiante pour garantir que l'écart de tension ne dépasse pas le seuil de conception tout au long du cycle de vie et maintenir la forme géométrique stable du support.
3. Résistance au vent et conception d'optimisation structurelle
Pour relever les défis liés à la charge de vent dans différents environnements, les supports flexibles adoptent une conception composite de « réseau de câbles spatiaux + système de résistance au vent ». Les câbles principaux supportent la charge principale dans la direction est-ouest, tandis que les câbles flexibles inter--résistants au vent-et les fermes transversales sont ajoutés dans la direction nord-sud pour former un système d'équilibre des contraintes tridimensionnel-. Vérifié par des tests en soufflerie (la vitesse du vent d'essai dépasse généralement 46 m/s), l'optimisation des caractéristiques d'amortissement du réseau de câbles peut résister efficacement aux typhons ou aux fortes rafales de magnitude 12-17, évitant les collisions de modules et les microfissures. De plus, la conception à grande portée réduit le nombre de pieux (l'utilisation des pieux par MW peut être réduite de 329 à 64), minimisant ainsi les dommages au terrain et les coûts de construction.
4. Technologie du système d'ancrage
Le système d’ancrage est la clé de la transmission de la tension, affectant directement la sécurité globale du support. Parmi les produits de tiges d'ancrage, les tiges d'ancrage en acier HPB300 ont un faible allongement et une installation pratique, adaptées aux environnements terrestres secs. Les torons en acier galvanisé non liés pour haubans sont préférés pour les projets offshore et côtiers en raison de leur excellente résistance à la corrosion. La technologie clé réside dans le traitement anti-corrosion scellé-des ancrages et des câbles, garantissant l'absence de fuite ou de corrosion dans les environnements à forte-humidité et à fort-brouillard salin et prolongeant la durée de vie.
Scénarios d'application
1. Zones montagneuses et vallonnées complexes
Les supports flexibles peuvent s'adapter aux terrains dont les pentes dépassent 40 degrés. Grâce à une disposition qui suit la pente et à une disposition flexible, une couverture complète des modules est obtenue sans nivellement important du terrain. Dans le projet du comté de Huaneng Qin dans le Shanxi, les supports sont ajustés en fonction de l'ondulation du flanc de la colline, améliorant considérablement la densité de disposition des planches par unité de surface. Le projet Lanzhou Honggu dans le Gansu réduit l'ingénierie des fondations grâce à une conception à grande portée, maximisant la protection des reliefs écologiques fragiles.
Scénarios d'intégration "PV+"
PV+Agriculture : Avec une grande portée de 33 mètres et une hauteur sous plafond de 5,5 mètres, il peut être érigé au-dessus des terres agricoles, des vergers et des serres à champignons. Le projet Huadian Yichuan dans le Shaanxi réalise la coordination « PV+pomme », maintenant la transmission lumineuse de la pomme au-dessus de 70 % et assurant la double amélioration de la production agricole et des avantages de la production d'électricité.
PV+Pêche : adapté aux scénarios d'étangs à poissons côtiers et intérieurs, la conception résistante aux typhons-et la disposition à hauteur libre élevée garantissent non seulement la sécurité des installations photovoltaïques, mais n'affectent pas non plus les opérations de pêche. Le projet de pêche PV-de 100 MW de Wenchang à Hainan n'a causé aucun dommage lors de typhons de magnitude 17, et le projet Qingyuan dans le Guangdong a également réduit l'évaporation de l'eau dans les étangs à poissons.
PV+Plantation médicinale : Le projet Yimen au Yunnan a érigé des supports au-dessus des zones de plantation de plantes médicinales chinoises, réalisant « la production d'électricité sur les panneaux et la plantation sous les panneaux » et promouvant l'intégration en profondeur de la nouvelle énergie et de l'agriculture caractéristique.
3. Zones écologiquement sensibles et spéciales
Dans les zones écologiquement fragiles telles que les déserts et le plateau de Lœss, les supports flexibles réduisent l'excavation des pieux et les dommages en surface. Le micro-environnement formé sous les panneaux photovoltaïques réduit l'évaporation de l'eau et protège la croissance de la végétation. Dans des scénarios tels que les zones de service d'autoroute et les pentes, la conception de grande portée de 15 -35 mètres- peut s'adapter à des espaces tels que les parkings et les stations de recharge et d'échange, contribuant ainsi à créer des « zones de service zéro carbone ».
Tendances de l’industrie et état du marché
1. Croissance soutenue du marché L’industrie mondiale du support flexible photovoltaïque connaît une période de développement rapide. On s'attend à ce que la valeur totale de la production atteigne un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 8,2 % entre 2025 et 2031, dépassant 5,796 milliards de dollars américains d'ici 2031. En tant que marché de production et d'application majeur, la demande du marché chinois continue de croître, poussée par le développement du photovoltaïque montagneux et les politiques « PV+ », avec une part de marché des principales entreprises augmentant progressivement.
2. Orientations de l'innovation technologique
- Intégration de la flexibilité et du suivi : combinant une technologie de suivi intelligente avec des supports flexibles pour obtenir un suivi solaire de ± 60 degrés. Le projet Kubuqi en Mongolie intérieure a augmenté la production annuelle d'électricité de 12,3 % par rapport aux structures fixes, en s'adaptant au mécanisme de « prix de pointe de l'électricité dans la vallée » pour améliorer les bénéfices.
- Mise à niveau intelligente : optimisation des stratégies de contrôle et de suivi de la tension grâce à des algorithmes d'IA pour améliorer l'adaptabilité dans des conditions météorologiques extrêmes et réduire les coûts d'exploitation et de maintenance.
- Itération des matériaux : adoption d'un revêtement de zinc-aluminium-magnésium, de matériaux composites de basalte, etc., pour réduire davantage l'utilisation de l'acier, améliorer la résistance à la corrosion et prolonger la durée de vie des supports.
3. Disposition des principaux fabricants Actuellement, le marché forme un modèle concurrentiel avec la participation d'entreprises chinoises et étrangères. Les fabricants internationaux comprennent Schletter Group et ESDEC, tandis que les principales entreprises nationales incluent Longi Green Energy Technology, Trina Solar et Arctech Solar. Parmi eux, Longi Green Energy Technology occupe une position de leader dans les projets photovoltaïques-de pêche et de montagne grâce à sa technologie résistante aux typhons-et ses solutions multi-scénarios.
Conclusion
Avec la logique fondamentale de « structure flexible + équilibre de tension », les supports flexibles PV brisent les limites des supports PV traditionnels sur le terrain et l'espace, réalisant les multiples valeurs de « sécurité et fiabilité, réduction des coûts et amélioration de l'efficacité, et respect de l'environnement ». Leurs caractéristiques de grande portée, de hauteur libre élevée et de forte adaptabilité élargissent non seulement les limites des applications photovoltaïques, mais favorisent également l'intégration approfondie des nouvelles énergies avec l'agriculture, la pêche et la protection écologique, devenant ainsi une technologie de soutien clé dans le contexte de la transition énergétique.
Avec l'itération de la technologie matérielle et la mise à niveau intelligente, les supports flexibles joueront un rôle plus important dans des domaines tels que le développement du « désert, Gobi et désert », le photovoltaïque offshore et la rénovation de projets existants, injectant une dynamique soutenue dans le développement de haute qualité de l'industrie photovoltaïque. À l'avenir, les modèles d'application diversifiés centrés sur des supports flexibles libéreront davantage de valeur foncière, contribuant ainsi au développement coordonné de l'énergie et de l'écologie dans le cadre des objectifs du « double carbone ».
Mot-clé
Système de montage PV flexible, tension de précontrainte, scénarios d'intégration « PV+ », PV+pêche, PV+plantation médicinale, avenir solaire flexible en Europe, différences entre les systèmes de montage à inclinaison fixe et à suiveur pour l'énergie solaire
