TS 13891 Constructions métalliques - Pour utilisation dans les systèmes d'énergie solaire photovoltaïque terrestre

La norme « TS 13891 Constructions métalliques – Pour utilisation dans les systèmes solaires photovoltaïques terrestres », publiée par l'Institut turc de normalisation (TSE), décrit la conception structurelle, la production, l'inspection, les méthodes d'essai et les exigences de commercialisation des constructions métalliques destinées aux systèmes solaires photovoltaïques terrestres. Cette norme couvre également les systèmes porteurs équipés de suiveurs solaires. Le suiveur solaire à installer dans ces systèmes doit être couvert par la norme « EN 62817 Systèmes photovoltaïques – Adéquation de la conception des suiveurs solaires ». De plus, les constructions en bois destinées aux systèmes solaires ne sont pas couvertes par cette norme.

Les systèmes solaires photovoltaïques au sol s'appuient sur des structures de support métalliques (systèmes de montage solaire ou systèmes de rayonnage) pour fixer les panneaux solaires en place, garantissant une orientation correcte, une durabilité et une résistance aux charges environnementales.

Les principales fonctions de ces systèmes sont :

• Support structurel : maintient les modules photovoltaïques fermement au-dessus du sol. Offre un angle d'inclinaison optimal pour une exposition maximale au soleil.
• Résistance à la charge : Conçu pour résister aux charges de vent, de neige et sismiques conformément aux normes internationales (par exemple Eurocode, ASCE 7, IEC 61215).
• Protection contre la corrosion : Étant donné que les systèmes fonctionnent à l'extérieur pendant plus de 25 ans, les métaux doivent être résistants à la corrosion (par exemple, acier galvanisé à chaud, alliages d'aluminium, acier inoxydable).
• Sécurité électrique : Assure la mise à la terre des modules PV.

Les matériaux couramment utilisés dans la production de ces systèmes sont :

• Acier galvanisé (zingué à chaud) : solide, économique, largement utilisé.
• Alliages d’aluminium : légers, résistants à la corrosion et plus faciles à installer.
• Acier inoxydable (fixations/pièces critiques) : pour une durabilité dans les zones à forte corrosion.

Les types de conception de systèmes d’énergie solaire photovoltaïque comprennent :

• Systèmes à pente fixe : les panneaux sont installés à un angle fixe. Ils sont économiques et nécessitent peu d'entretien.
• Suiveurs mono-axe : les panneaux pivotent d'est en ouest pour suivre le soleil. Cela augmente l'efficacité énergétique d'environ 15 à 25 %.
• Trackers à deux axes : ils suivent le soleil d'est en ouest et du nord au sud. Ils offrent une efficacité optimale, mais sont plus coûteux et plus complexes.

Les constructions métalliques destinées à l'installation photovoltaïque doivent être conformes à diverses normes en plus de la norme TS 13891 :

• La norme « CEI 61215 Modules photovoltaïques terrestres (PV) – Qualification de la conception et homologation » est essentielle pour la qualification des modules PV (essais de charge mécanique).
• ISO 12944 Peintures et vernis – Protection des structures en acier contre la corrosion par des systèmes de peinture. Cette norme est importante pour la protection des structures en acier contre la corrosion.
• UL 2703 Systèmes de montage, dispositifs de fixation, dispositifs de serrage/maintien et cosses de mise à la terre pour modules et panneaux photovoltaïques plans. Cette norme est importante pour les exigences relatives aux systèmes de montage, à la mise à la terre et à la continuité des masses.
• ASCE 7 Charges de conception minimales et critères associés pour les bâtiments et autres structures. Cette norme est importante pour déterminer les charges de conception minimales.
• La norme « EN 1991 Eurocode 1 : Actions sur les structures » est importante pour déterminer les effets (vent, neige) sur les structures.

Les structures métalliques des systèmes photovoltaïques au sol sont essentielles à la stabilité, à la durabilité et au rendement. Généralement construites à partir de matériaux tels que l'acier galvanisé ou l'aluminium, ces structures fixent les panneaux solaires au sol et optimisent leur orientation pour une exposition maximale au soleil. Elles sont essentielles pour garantir la stabilité structurelle, la durabilité à long terme et une production d'énergie optimale, tout en respectant les normes de sécurité et de résistance à la corrosion.

Les installations standard au sol pour les systèmes photovoltaïques utilisent des cadres métalliques (généralement en acier ou en aluminium) fixés au sol par des piliers en béton, des pieux hélicoïdaux ou des poteaux battus. Les panneaux sont montés selon un angle d'inclinaison fixe, optimisé pour la latitude et l'ensoleillement du site. Ils conviennent aux projets résidentiels, commerciaux ou de grande envergure, avec de vastes superficies, comme les parcs solaires ou les propriétés rurales. Économiques, faciles à installer et robustes, ils offrent une orientation précise pour maximiser la production d'énergie. Cependant, ils nécessitent une surface de terrain suffisante et peuvent être exposés au vandalisme ou à l'accumulation de débris dans certains environnements.

Considérations de conception pour les systèmes photovoltaïques au sol :

• Analyse de charge : Les structures doivent supporter des charges mortes (poids des panneaux et de la charpente) et des charges vives (vent, neige, forces sismiques).
• Optimisation de l'angle de pente : L'angle de pente est calculé en fonction de la situation géographique, de la saisonnalité et des besoins énergétiques afin de maximiser l'exposition au soleil. Par exemple, dans les régions tropicales, une pente quasi horizontale peut suffire, tandis que les latitudes plus élevées nécessitent des angles plus prononcés.
• Type de fondation : Le choix dépend des conditions du sol et de l’ampleur du projet :
  • Semelles en béton : Capacité de charge élevée, adaptées à une variété de sols, mais nécessitent une excavation.
  • Pieux hélicoïdaux : Idéal pour les sols faibles ou granulaires, offrant une forte capacité de charge avec moins de perturbation du sol.
  • Piliers battus : rentables pour les projets à grande échelle, mais nécessitent un équipement spécialisé tel qu'un enfonce-pieux.
  • Systèmes lestés : Aucune pénétration requise, idéal pour les espaces confinés, mais nécessite un sol stable et plat.
• Facteurs environnementaux : Les structures doivent pouvoir résister au vent (jusqu'à 240 km/h selon les modèles), à la neige, à la grêle et aux forces sismiques. Les codes et normes de construction locaux garantissent leur conformité.
• Permis et réglementations de zonage : Les systèmes montés au sol sont généralement soumis à des exigences de zonage et de permis plus strictes que les systèmes sur toit, car ils sont considérés comme des structures autonomes.

Les matériaux utilisés dans les systèmes photovoltaïques au sol sont :

• Acier galvanisé : Largement utilisé pour sa solidité, sa durabilité et sa résistance à la corrosion (grâce au revêtement en zinc), il est adapté aux conditions climatiques difficiles et offre une longue durée de vie (25 à 30 ans).
• Aluminium : léger, résistant à la corrosion et idéal pour les petites installations ou les installations résidentielles, bien que plus cher que l'acier.
• Acier inoxydable : Utilisé dans des composants tels que les supports, les pinces et les vis pour assurer la résistance à la corrosion et la fixation sécurisée des panneaux.
• Revêtements : La galvanisation à chaud ou la peinture extérieure durable augmentent la résistance aux rayons UV, à l’humidité et aux températures extrêmes.

Par conséquent, les constructions métalliques pour systèmes photovoltaïques au sol, souvent en acier galvanisé ou en aluminium, offrent durabilité, flexibilité et efficacité pour la production d'énergie solaire. Bien qu'elles offrent un rendement énergétique supérieur et une facilité d'entretien par rapport aux systèmes sur toiture, leurs coûts plus élevés et leur encombrement sont des facteurs importants.

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