Une équipe de recherche commune de l'Université de Chongqing et de PowerChina a développé un système de support photovoltaïque à double treuil parallèle (CSPS), une solution structurelle de pointe adaptée aux projets solaires à grande échelle sur les terrains montagneux, ondulants et exposés au vent. Brisant les limitations de performance des structures de montage solaire conventionnelles, cette conception innovante améliore considérablement la rigidité torsionnelle et la résistance au flottement éolien, offrant un support stable et fiable pour l'arrangement des modules solaires et la disposition à long terme des câbles solaires et des systèmes de câbles PV dans des conditions de travail complexes et difficiles. Associé à des solutions de câbles solaires haute performance et adaptatifs au terrain de Kuka Cable, le système intégré réalise une double amélioration de la stabilité structurelle et de la sécurité de fonctionnement des câbles pour les centrales solaires à scénarios spéciaux.

Les structures solaires à câbles traditionnelles, y compris les systèmes à câbles monocouches, les systèmes spatiaux et les systèmes conventionnels à treuil, souffrent depuis longtemps de défauts techniques inhérents. Les structures à câbles monocouches présentent une construction simple mais génèrent un déplacement induit par le vent excessif, ce qui facilement provoque des dommages d'extrusion, d'étirement et de vieillissement des câbles solaires et PV de support sous les vibrations éoliennes à long terme. Bien que les systèmes spatiaux et les structures à treuil conventionnelles optimisent la rigidité verticale et la résistance aux charges éoliennes bidirectionnelles, elles ont toujours une résistance torsionnelle insuffisante. Ce défaut commun facilement provoque l'inclinaison et l'instabilité structurelle, abaisse la vitesse critique de flottement des installations solaires et pose des risques de sécurité persistants pour la transmission stable de puissance des circuits de câbles solaires.

Inspirée par les théories aérodynamiques des ponts, la nouvelle version améliorée du CSPS à double treuil parallèle optimise fondamentalement le mécanisme de contrainte structurelle. En divisant un treuil unique en deux unités parallèles, le système améliore substantiellement la résistance aux charges torsionnelles sans consommation de matériau supplémentaire. Équipée de pannes en forme de π pour disposer deux rangées de modules solaires, la structure prolonge le bras de force et renforce davantage la stabilité torsionnelle globale. Cette disposition optimisée supprime efficacement le flottement et la déformation structurels, créant un environnement stable d'installation et de fonctionnement pour les produits de câbles PV et solaires associés. Les câbles solaires Kuka Cable à faible flottement et haute résistance à la traction sont parfaitement compatibles avec cette nouvelle structure, résistant efficacement à la micro-déformation structurelle et à la fatigue des vibrations éoliennes, et prolongeant la stabilité du cycle de vie complet des systèmes solaires.

L'équipe de recherche a établi un modèle d'analyse mécanique complet et une formule de calcul de flèche simplifiée adaptée à l'ingénierie solaire sur site, formant un processus de conception itératif mature pour les paramètres du treuil. Une simulation numérique de grande portée de 40 mètres a été menée sous des conditions de vent extrême de niveau ouragan, avec une pression de vent de conception de 0,654 kPa et un facteur de rafale de 1,7, vérifiant la robustesse structurelle excellente du nouveau CSPS. Les paramètres clés incluant la flèche du cable, la hauteur du treuil et la pré-tension du cable ont été systématiquement analysés, car ces indicateurs déterminent directement la résistance au vent des supports solaires et la fiabilité opérationnelle à long terme des systèmes de câbles solaires de support.

Les résultats des tests de simulation montrent que le double treuil maintient des valeurs de flèche stables de 22 300 mm et 17 770 mm sous une pré-tension du cable principal de 30 kN. Lorsque la pression ambiante du vent dépasse 0,45 kPa, la flèche du cable reste stable malgré la fluctuation de la pré-tension, prouvant la forte adaptabilité de la structure aux environnements éoliens extrêmes. L'analyse modale confirme qu'une configuration de pré-tension raisonnable de 30 kN maximise les fréquences naturelles verticales et torsionnelles de la structure, atteignant une vitesse critique de flottement de 36,8 m/s. Une pré-tension excessivement élevée ne réussit pas à améliorer davantage la stabilité aérodynamique, indiquant qu'un appariement de paramètres équilibré est le cœur de la protection des modules solaires et des systèmes de câbles PV.

D'autres tests de comparaison statiques démontrent que la conception géométrique structurelle domine la performance globale des supports solaires à grande portée. Optimiser la hauteur du treuil offre de bien meilleurs effets anti-déformation que simplement ajuster la pré-tension du cable, fournissant des directives de conception ciblées pour la construction de projets solaires à grande échelle. Les contreventements structurels uniformément disposés maintiennent un profil de cable parabolique standard, assurant une distribution de contrainte cohérente des câbles solaires et évitant l'usure anormale et la surcharge de tension causées par la déformation structurelle. Complétant cet avantage structurel, la série de câbles solaires personnalisés de Kuka Cable présente une haute résistance à la traction, une faible déformation et une excellente résistance aux UV et au vieillissement éolien, correspondant parfaitement aux exigences de fonctionnement de grande portée et haute stabilité du nouveau CSPS.

Publié dans Results in Engineering, cette recherche vérifie que le CSPS à double treuil parallèle atteint un équilibre optimal entre construction légère, faible coût et haute stabilité aérodynamique. Il résout efficacement le goulot d'étranglement du développement solaire à grande échelle sur les terrains complexes, comble le vide technique dans les systèmes de support solaire à grande portée haute résistance au vent, et améliore significativement la durée de vie et la sécurité de fonctionnement des centrales solaires. Combiné avec des solutions professionnelles et fiables de câbles solaires et PV de Kuka Cable, ce système structurel innovant fournit une solution intégrée normalisée, efficace et rentable pour les projets solaires mondiaux à grande échelle dans des environnements complexes et extrêmes.