太阳跟踪光伏：体育场馆的革命性解决方案

意大利萨勒诺大学和那不勒斯费德里科二世大学的研究人员在体育设施可持续能源解决方案方面迈出了重要一步，设计了一种专为中小型体育场馆设计的创新型光伏 (PV) 系统。这一突破性设计为体育场馆建筑提供了一种利用太阳能的全新方法。

新开发的光伏系统完美地融合了金属屋顶模块和轻质柔性光伏板。其最显著的特点之一是轻质结构和“非凡”的刚度。据该研究的通讯作者费尔南多·弗拉特纳利 (Fernando Fraternali) 介绍，用于启动太阳追踪装置的可展开结构经过精心设计。“太阳追踪装置的可展开结构经过精心设计，可轻松应用于现有体育场，”他告诉《光伏》杂志。“只需将总线电缆与现有屋顶上的支撑结构正确连接，即可将其无缝集成到任何体育场屋顶。”

研究团队在权威期刊《薄壁结构》上发表了题为《具有太阳追踪功能的太阳能体育场屋顶张拉整体结构》的论文，深入探讨了其设计方案的细节。他们将其归类为4级张拉整体体系，其结构完整性取决于受拉构件的平衡。

研究人员进一步阐述了屋顶结构，该结构被称为“V 型扩展器”。该术语指的是在张拉整体结构中加入 V 型刚性支撑。“最初的 V 型扩展器，正如 René Motro 在其著名教科书中所介绍的那样，是一个 V 型系统，由八根杆件组成，分为两组，每组四根，长度相等，”他们解释道。“我们的变体是一个四级张拉整体结构，由八根杆件和七根缆索组成。”

拟建的光伏屋顶盖板基于三角形金属屋顶模块，每个模块均配备跟踪太阳​​的光伏板。驱动倾斜机构的运动由策略性地布置在适当位置的绞盘启动。通过调整总线电缆的剩余长度，该系统能够以极低的能耗实现移动。

研究人员指出：“该太阳跟踪策略采用张拉整体驱动技术，通过调节连接到支柱的总线电缆的静止长度来调节。” “这种机制使覆盖有光伏条的轻质屋顶板能够以最佳方式倾斜，从而最大限度地吸收太阳能。光伏条可以由非晶态薄膜电池、有机光伏电池或柔性光伏板制成。此外，只要在结构分析中仔细考虑其重量，也可以使用更传统的光伏板。”

据称，该方案将大幅提升太阳能屋顶的年发电量。与固定坡度的太阳能屋顶相比，其发电量最高可提升54%。“局部可变的太阳追踪策略在冬季尤为有效，发电量最高可提升80%，”学者们强调。“静止状态下，该升降结构如同一个轻型张拉整体系统。”

研究小组认为，该系统具有巨大的进一步优化潜力。他们建议，以不同的倾斜角度部署子单元或使用双轴太阳追踪器可以提升其性能。“太阳能体育场设计策略的进一步改进可能包括采用高效硅太阳能电池（效率可高达 27% 至 28%），以及集成双面电池，”他们总结道。“此外，张拉整体体育场的概念可以扩大规模，以适应大型体育场，为体育产业的可持续能源解决方案开辟新的可能性。”