ما هو العمق الذي يجب أن تُغرس فيه الأعمدة الشمسية؟

يعتمد العمق المطلوب لعمود الطاقة الشمسية على ظروف التربة، ونوع العمود، وحمل الرياح، وهيكل تركيب الألواح الشمسية، والظروف البيئية المحلية. ولا يوجد عمق واحد للعمود يناسب جميع مشاريع الطاقة الشمسية.

في العديد من مشاريع الطاقة الشمسية المثبتة على الأرض، يتم غرس الأوتاد الفولاذية المدفوعة في الأرض على عمق يبلغ تقريبًا من 1.5 إلى 3 أمتار (من 5 إلى 10 أقدام) في الأرض. ومع ذلك، قد يتعين أن تكون الأعمدة أقل عمقًا أو أعمق، وفقًا لنتائج الدراسة الجيوتقنية واختبارات التحميل.

ما الذي يحدد عمق الكومة الشمسية؟

هناك عدة عوامل تحدد عمق غرس الأعمدة الشمسية.

1. ظروف التربة

تعد حالة التربة أحد أهم العوامل.

غالبًا ما توفر التربة الكثيفة مقاومة كافية حتى مع عمق غرس أقصر للأوتاد، في حين أن التربة الرخوة أو الناعمة قد تتطلب أوتادًا أعمق لتحقيق السعة المطلوبة.

تشمل الظروف الشائعة في الموقع ما يلي:

• الرمل
• الطين
• الحصى
• التربة المضغوطة
• تربة ناعمة أو رخوة
• صخرة متآكلة
• موسيقى الروك الثقيل

ينبغي عادةً إتمام الدراسة الجيوتقنية قبل تحديد العمق النهائي للركائز.

2. قوة الرفع الناتجة عن الرياح

تتميز الألواح الشمسية بمساحة سطح كبيرة، لذا يمكن أن تولد الرياح القوية قوى رفع كبيرة على هيكل التثبيت.

يجب أن تتمتع الوتد بمقاومة كافية لمنع انسحابه من الأرض. ولهذا السبب، تُعد قدرة مقاومة الانسحاب عاملاً مهمًا في تحديد عمق غرس الوتد.

قد يؤدي عدم كفاية التثبيت إلى زيادة خطر تحرك الركائز أو حدوث فشل هيكلي تحت تأثير أحمال الرياح العالية.

3. الأحمال الجانبية

كما يجب أن تتحمل الأعمدة الشمسية القوى الأفقية الناتجة عن الرياح وحركة الهيكل.

وبالتالي، فإن العمق المطلوب لا يعتمد فقط على الأحمال الرأسية، بل يعتمد أيضًا على المقاومة الجانبية التي توفرها التربة المحيطة.

4. نوع وحجم الكومة

تختلف طريقة تفاعل أشكال الأعمدة المختلفة مع التربة.

تشمل الأنواع الشائعة لأعمدة الطاقة الشمسية ما يلي:

• أكوام C
• أكوام U
• أعمدة H
• أعمدة سيغما
• أعمدة الأنابيب الفولاذية

يمكن أن تؤثر أبعاد مقطع الوتد وسماكته ومساحة سطحه وقوته الهيكلية جميعها على عمق التركيب المطلوب.

5. الصقيع والتربة المتوسعة

في المناطق الباردة، يمكن أن يؤدي انتفاخ التربة الناتج عن الصقيع إلى دفع الأساسات إلى الأعلى. كما يمكن أن يتحرك الطين المتوسع عند تغير ظروف الرطوبة.

في ظل هذه الظروف، قد يتعين أن يمتد تصميم الركائز إلى ما وراء منطقة التربة النشطة أو أن يتم اتخاذ تدابير إضافية لمقاومة قوة الرفع.

كيف يتم تحديد العمق الصحيح لعمود الطاقة الشمسية؟

تتألف العملية النموذجية من أربع خطوات.

الخطوة 1: إجراء دراسة جيوتقنية

ينبغي أولاً تقييم الموقع لفهم ما يلي:

• طبقات التربة
• كثافة التربة
• حالة المياه الجوفية
• عمق الصخور
• خصائص المحامل
• مشاكل محتملة تتعلق بالصقيع أو التمدد الترابي

تساعد هذه المعلومات المهندسين على تقدير طول الوتد المطلوب ونوع الأساس.

الخطوة 2: حساب الأحمال الهيكلية

يقوم المهندسون بحساب الأحمال المنقولة من نظام تثبيت الألواح الشمسية إلى الوتد، بما في ذلك:

• الحمل الثابت
• الرفع الناتج عن الرياح
• الحمل الجانبي
• حمل الضغط
• الأعباء البيئية الأخرى

يجب أن توفر الركيزة سعة كافية لتلبية شروط التصميم الخاصة بالمشروع.

الخطوة 3: تركيب الأعمدة التجريبية

وبعد ذلك، يمكن تركيب أعمدة الاختبار في مواقع تمثيلية في أنحاء مزرعة الطاقة الشمسية.

تساعد هذه الأساسات على تحديد ما إذا كان من الممكن فعليًّا تركيب المقطع العرضي والعمق المقترحين للأساسات في ظل الظروف الفعلية للموقع.

الخطوة 4: إجراء اختبارات التحميل

قد تشمل الاختبارات، حسب المشروع، ما يلي:

• اختبارات الشد
• اختبارات الضغط
• اختبارات التحميل الجانبي

تُستخدم النتائج للتحقق من عمق الأساسات المقترح قبل البدء في تركيب الأساسات على نطاق واسع. وعادةً ما تتطلب مواصفات مشاريع الطاقة الشمسية إجراء اختبارات لمقاومة الرفع والانزياح الجانبي والضغط قبل الموافقة على التصميم النهائي للأساسات.

ماذا لو لم تتمكن الكومة من الوصول إلى العمق المطلوب؟

يُعد رفض الوتد أمرًا شائعًا عندما يصادف الوتد حصىً كثيفًا أو صخورًا كبيرة أو صخورًا ضحلة.

إن مجرد استخدام آلة دق أوتاد أكبر حجمًا ليس دائمًا الحل الصحيح.

بناءً على ظروف الموقع، قد يستخدم المقاولون ما يلي:

الحفر التمهيدي

يتم حفر ثقب عبر الطبقة الصلبة قبل دق الوتد الفولاذي في الموضع المطلوب.

أعمال الحفر ودق الأساسات

بعض محركات الخوازيق الشمسية تجمع بين وظائف الحفر ودق الأساسات. وقد يكون ذلك مفيدًا لمزارع الطاقة الشمسية التي توجد فيها تربة مختلطة وأرض صخرية.

أشكال بديلة لأعمدة الأساس

قد يوفر حجم أو مقطع مختلف للعمود السعة المطلوبة مع عمق غمر مختلف.

أنظمة الأساسات البديلة

في حالة الظروف الأرضية شديدة الصعوبة، يمكن النظر في استخدام المسامير الأرضية، أو الأساسات المحفورة، أو الأساسات الخرسانية، أو أي حلول أخرى.

ينبغي اختيار الطريقة الصحيحة وفقًا للتصميم الجيوتقني والهيكلي، بدلاً من فرض نفس العمق على جميع الأساسات.

هل الأعمق دائمًا أفضل؟

لا. إن غرس الأوتاد إلى عمق أكبر من اللازم يؤدي إلى زيادة وقت التركيب، واستهلاك الوقود، وتآكل المعدات، وتكلفة مواد الأوتاد.

والأهم من ذلك، يجب أن يستند عمق الوتد إلى السعة المطلوبة للأساس، بدلاً من مجرد السعي إلى زيادة العمق إلى أقصى حد.

الهدف هو تحديد عمق التثبيت الذي يوفر مقاومة كافية للرفع والضغط والمقاومة الجانبية، مع الحفاظ في الوقت نفسه على كفاءة التركيب.

كيف يمكن لآلة دق الأوتاد التي تعمل بالطاقة الشمسية التحكم في عمق التركيب؟

يمكن أن تساعد آلات دق الأوتاد الشمسية الحديثة المشغلين في الحفاظ على اتساق عملية تركيب الأوتاد عبر مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة.

اعتمادًا على تكوين الجهاز، قد تشمل الميزات ما يلي:

• مراقبة عمق الأكوام
• ضبط زاوية الصاري
• التحكم في الاتجاه الرأسي
• تحديد الموقع بواسطة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
• مساعدة تلقائية في تحديد الموقع
• أنظمة الحفر المخصصة للتربة الصعبة

وتُعد هذه الوظائف مفيدة بشكل خاص في مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق واسع، حيث يتعين تركيب آلاف الأعمدة بدقة.

الأسئلة الشائعة

الخاتمة

الآن أصبحت تعلم أنه لا توجد إجابة محددة بشأن العمق الذي يجب أن تُغرس فيه الأوتاد الشمسية. ويُعد النطاق الذي يتراوح بين 1.5 و3 أمتار تقريبًا مرجعًا مفيدًا للعديد من مشاريع الطاقة الشمسية التي تعتمد على الأوتاد المُغروسة، لكن العمق النهائي يجب أن يتحدد دائمًا بناءً على ظروف التربة والأحمال الهيكلية والاختبارات الميدانية.

في حالة التربة الصعبة، مثل الحصى الكثيف أو التربة الصخرية، يمكن أن يُسهّل جهاز دق الأوتاد الذي يعمل بالطاقة الشمسية، والمزود بوظيفتي الحفر ودق الأوتاد، عملية التركيب بشكل كبير.

رودسكي توفر الشركة آلات دق الأوتاد التي تعمل بالطاقة الشمسية لتناسب مختلف ظروف التربة ومتطلبات إنشاء مزارع الطاقة الشمسية. تتوفر آلاتنا مزودة بوظائف دق الأوتاد، والحفر، وتحديد المواقع عبر نظام GPS، بالإضافة إلى تكوينات أخرى. تواصل مع Roadsky للحصول على مواصفات الآلات والتوصيات الخاصة بمشروع دق الأوتاد لمزرعة الطاقة الشمسية الخاصة بك.