Un equipo de investigación conjunto de la Universidad de Chongqing y PowerChina ha desarrollado un sistema de soporte fotovoltaico actualizado de doble cable paralelo con cercha (CSPS), una solución estructural de vanguardia diseñada para proyectos solares a gran escala en terrenos montañosos, ondulantes y de alta velocidad del viento. Superando las limitaciones de rendimiento de las estructuras de montaje solar convencionales, este diseño innovador mejora enormemente la rigidez torsional y la resistencia al flameo eólico, proporcionando un soporte estable y confiable para la disposición de módulos solares y la disposición a largo plazo de sistemas de cables solares y cables PV en condiciones de trabajo complejas y severas. Combinado con soluciones de cables solares de alto rendimiento y adaptadas al terreno de Kuka Cable, el sistema integrado logra mejoras duales en la estabilidad estructural y la seguridad de operación de cables para estaciones solares de escenarios especiales.

Las estructuras solares soportadas por cables tradicionales, incluyendo sistemas de cables de una sola capa, sistemas de cables espaciales y sistemas convencionales de cercha de cables, han sufrido durante mucho tiempo defectos técnicos inherentes. Las estructuras de cables de una sola capa presentan una construcción simple pero generan un desplazamiento inducido por el viento excesivo, lo que fácilmente provoca daños por extrusión, estiramiento y envejecimiento en los cables solares de soporte y cables PV bajo vibración eólica a largo plazo. Aunque los sistemas de cables espaciales y las estructuras convencionales de cercha de cables optimizan la rigidez vertical y la resistencia a las cargas eólicas bidireccionales, todavía tienen resistencia torsional insuficiente. Esta falla común fácilmente causa inclinación e inestabilidad estructural, reduce la velocidad crítica de flameo de las instalaciones solares y representa riesgos de seguridad persistentes para la transmisión estable de energía de los circuitos de cables solares.

Inspirado en teorías aerodinámicas de puentes, el CSPS de doble cable paralelo actualizado optimiza fundamentalmente el mecanismo de esfuerzo estructural. Al dividir una única cercha integral en dos unidades de cercha paralelas, el sistema mejora sustancialmente la resistencia a cargas torsionadas sin consumo extra de material. Equipado con largueros en forma de π para disponer doble fila de módulos solares, la estructura extiende el brazo de fuerza y aumenta aún más la estabilidad torsional general. Este diseño optimizado suprime efectivamente el flameo y la deformación estructurales, creando un entorno estable de instalación y operación para los productos de cables PV y solares correspondientes. Los cables solares de Kuka Cable de bajo flameo y alta tracción son perfectamente compatibles con esta nueva estructura, resistiendo efectivamente la micro-deformación estructural y la fatiga por vibración eólica, y extendiendo la estabilidad del ciclo de vida completo de los sistemas de energía solar.

El equipo de investigación estableció un modelo de análisis mecánico completo y una fórmula de cálculo de flecha simplificada adecuada para ingeniería solar en sitio, formando un proceso de diseño iterativo maduro para los parámetros de la cercha de cables. Se realizó una simulación numérica de gran luz de 40 metros bajo condiciones de viento extremo de nivel de huracán, con una presión de viento de diseño de 0.654 kPa y un factor de ráfaga de 1.7, verificando la excelente robustez estructural del nuevo CSPS. Los parámetros clave incluyendo la flecha del cable, la altura de la pretensión del cable y la pretensión del cable fueron analizados sistemáticamente, ya que estos indicadores determinan directamente la resistencia al viento de los soportes solares y la confiabilidad operativa a largo plazo de los sistemas de cables solares de soporte.

Los resultados de las pruebas de simulación muestran que la doble cercha de cables mantiene valores de flecha estables de 22230 mm y 17770 mm bajo una pretensión del cable principal de 30 kN. Cuando la presión ambiental del viento excede 0.45 kPa, la flecha del cable permanece estable a pesar de las fluctuaciones de pretensión, demostrando la fuerte adaptabilidad de la estructura a ambientes de viento extremo. El análisis modal confirma que una configuración razonable de pretensión de 30 kN maximiza las frecuencias naturales verticales y torsionadas de la estructura, logrando una velocidad crítica de flameo de 36.8 m/s. Una pretensión excesivamente alta no logra mejorar más la estabilidad aerodinámica, indicando que la coincidencia de parámetros equilibrada es el núcleo para proteger los módulos solares y los sistemas de cables PV.

Las pruebas comparativas estáticas adicionales demuestran que el diseño geométrico estructural domina el rendimiento general de los soportes solares de gran luz. Optimizar la altura de la cercha ofrece efectos anti-deformación mucho mejores que simplemente ajustar la pretensión del cable, proporcionando orientación de diseño específica para la construcción de proyectos solares a gran escala. Los refuerzos estructurales dispuestos uniformemente mantienen un perfil de cable parabólico estándar, asegurando una distribución consistente del esfuerzo de los cables solares y evitando el desgaste anormal y la sobrecarga de tensión causada por la deformación estructural. Complementando esta ventaja estructural, la serie personalizada de cables solares de Kuka Cable presenta alta resistencia a la tracción, baja deformación y excelente resistencia al envejecimiento UV y eólico, adaptándose perfectamente a los requisitos operacionales de gran luz y alta estabilidad del nuevo CSPS.

Publicado en Results in Engineering, esta investigación verifica que el CSPS de doble cable paralelo con cercha logra un equilibrio óptimo de construcción ligera, bajo costo y alta estabilidad aerodinámica. Resuelve efectivamente el cuello de botella del desarrollo solar a gran escala en terrenos complejos, llena el vacío técnico en sistemas de soporte solar de gran luz con alta resistencia al viento, y mejora significativamente la vida útil y la seguridad operativa de las estaciones de energía solar. Combinado con soluciones profesionales y confiables de cables solares y cables PV de Kuka Cable, este sistema estructural innovador proporciona una solución integrada estandarizada, eficiente y rentable para proyectos solares a gran escala globales en ambientes complejos y extremos.