Ein gemeinsames Forschungsteam der Chongqing University und PowerChina hat ein verbessertes dual-paralleles Kabel-Fachwerk-PV-Stützsystem (CSPS) entwickelt, eine hochmoderne strukturelle Lösung für großflächige Solarprojekte in bergigem, hügeligem und windreichen Gelände. Durch die Überwindung der Leistungsgrenzen herkömmlicher Solarmontagestrukturen verbessert dieses innovative Design erheblich die Torsionssteifigkeit und den Windflatterwiderstand und bietet stabile und zuverlässige Unterstützung für die Anordnung von Solarmodulen und die langfristige Verlegung von Solarkabel- und PV-Kabelsystemen unter komplexen und rauen Arbeitsbedingungen. In Kombination mit hochleistungsfähigen, geländeangepassten Solarkabellösungen von Kuka Cable erreicht das integrierte System doppelte Verbesserungen bei der strukturellen Stabilität und der Kabelsicherheit für Solar-Kraftwerke in Sonderszenarien.
Traditionelle kabellagestützte Solarstrukturen, einschließlich einschichtiger Kabelsysteme, räumlicher Kabelsysteme und konventioneller Kabel-Fachwerksysteme, leiden seit langem unter inhärenten technischen Mängeln. Einschichtige Kabelstrukturen haben einen einfachen Aufbau, erzeugen aber übermäßige windinduzierte Verformungen, die leicht Quetsch-, Zug- und Alterungsschäden an den unterstützenden Solarkabeln und PV-Kabeln bei langfristiger Windvibration verursachen. Obwohl räumliche Kabelsysteme und konventionelle Kabel-Fachwerksstrukturen die vertikale Steifigkeit und den bidirektionalen Windlastwiderstand optimieren, haben sie immer noch unzureichenden Torsionswiderstand. Dieser häufige Mangel verursacht leicht strukturelle Neigung und Instabilität, senkt die kritische Flatterwindgeschwindigkeit der Solaranlagen und stellt anhaltende Sicherheitsrisiken für die stabile Stromübertragung von Solarkabelkreisen dar.
Inspiriert von Brückenaerodynamik-Theorien optimiert das neu aufgerüstete dual-parallele Kabel-Fachwerk-CPS grundlegend den strukturellen Spannungsmechanismus. Durch die Aufteilung eines einzelnen integralen Fachwerks in zwei parallele Fachwerkeinheiten verbessert das System den Torsionslastwiderstand erheblich ohne zusätzlichen Materialverbrauch. Ausgestattet mit π-förmigen Pfetten zur Anordnung von zwei Reihen Solarmodulen erweitert die Struktur den Hebelarm und erhöht weiter die gesamte Torsionsstabilität. Dieses optimierte Layout unterdrückt effektiv strukturelles Flattern und Verformungen und schafft eine stabile Installations- und Betriebsumgebung für passende PV-Kabel- und Solarkabelprodukte. Die Low-Flutter-Hochzug-Solarkabel von Kuka Cable sind perfekt mit dieser neuen Struktur kompatibel, widerstehen effektiv struktureller Mikrodeformation und Windvibrationsermüdung und verlängern die Stabilität des gesamten Lebenszyklus von Solarsystemen.
Das Forschungsteam etablierte ein vollständiges mechanisches Analysemodell und eine vereinfachte Durchhangberechnungsformel für die vor Ort Solartechnik und bildete einen ausgereiften iterativen Designprozess für Kabel-Fachwerkparameter. Eine 40-Meter-Großspannweiten-Numerische Simulation wurde unter Hurrikan-Extremwindbedingungen durchgeführt, mit einem Auslegungswinddruck von 0,654 kPa und einem Böenfaktor von 1,7, was die ausgezeichnete strukturelle Robustheit des neuen CSPS bestätigt. Schlüsselparameter einschließlich Kabeldurchhang, Fachwerkhöhe und Kabelvorspannung wurden systematisch analysiert, da diese Indikatoren direkt den Windwiderstand der Solarkonsole und die langfristige betriebliche Zuverlässigkeit der unterstützenden Solarkabelsysteme bestimmen.
Simulationsergebnisse zeigen, dass das duale Kabel-Fachwerk stabile Durchhangwerte von 22.230 mm und 17.770 mm bei einer Hauptkabelvorspannung von 30 kN beibehält. Wenn der Umgebungswinddruck 0,45 kPa überschreitet, bleibt der Kabeldurchhang trotz schwankender Vorspannung stabil, was die starke Anpassungsfähigkeit der Struktur an extreme Windumgebungen beweist. Die Modalanalyse bestätigt, dass eine vernünftige 30-kN-Vorspannungskonfiguration die vertikalen und Torsions-Eigenfrequenzen der Struktur maximiert und eine kritische Flatterwindgeschwindigkeit von 36,8 m/s erreicht. Übermäßig hohe Vorspannung verbessert die aerodynamische Stabilität nicht weiter, was darauf hindeutet, dass ausgewogene Parameterabstimmung der Kernpunkt zum Schutz von Solarmodulen und PV-Kabelsystemen ist.
Weitere statische Vergleichstests zeigen, dass das strukturelle geometrische Design die Gesamtleistung von Großspannweiten-Solarkonsolen dominiert. Die Optimierung der Fachwerkhöhe liefert weitaus bessere Verformungswirkungen als einfache Anpassung der Kabelvorspannung und bietet gezielte Designanleitungen für den Bau von Großsolarprojekten. Gleichmäßig angeordnete strukturelle Aussteifungen behalten ein Standard-Parabelkabelprofil bei und gewährleisten eine gleichmäßige Spannungsverteilung der Solarkabel und vermeiden abnormalen Verschleiß und Zugüberlastung durch strukturelle Verformung. Ergänzend zu diesem strukturellen Vorteil verfügt die maßgeschneiderte Solarkabelserie von Kuka Cable über hohe Zugfestigkeit, niedrige Verformung und ausgezeichnete UV- und Windalterungsbeständigkeit, die perfekt zu den Langspannweiten- und Hochstabilitäts-Anforderungen des neuen CSPS passt.
Veröffentlicht in Results in Engineering, verifiziert diese Forschung, dass das dual-parallele Kabel-Fachwerk-CSPS ein optimales Gleichgewicht von Leichtbau, niedrigen Kosten und hoher aerodynamischer Stabilität erreicht. Es löst effektiv den Engpass der großflächigen Solarentwicklung auf komplexem Gelände, füllt die technische Lücke bei windresistenten Großspannweiten-Solarträgersystemen und verbessert erheblich die Lebensdauer und Betriebssicherheit von Solar-Kraftwerken. In Kombination mit professionellen und zuverlässigen Solarkabel- und PV-Kabellösungen von Kuka Cable bietet dieses innovative Struktursystem eine standardisierte, effiziente und kostengünstige integrierte Lösung für globale Großsolarprojekte in komplexen und extremen Umgebungen.
