TS 13891 Konstrukcje metalowe – do stosowania w terenowych systemach fotowoltaicznych energii słonecznej

Norma „TS 13891 Konstrukcje metalowe – Do stosowania w naziemnych fotowoltaicznych systemach energii słonecznej”, opublikowana przez Turecki Instytut Normalizacyjny (TSE), opisuje wymagania dotyczące projektowania konstrukcji, produkcji, kontroli, metod badań i wprowadzania do obrotu konstrukcji metalowych przeznaczonych do stosowania w naziemnych fotowoltaicznych systemach energii słonecznej. Norma ta obejmuje również systemy nośne z systemami nadążnymi za słońcem. System nadążny instalowany w systemach nadążnych musi być zgodny z zakresem normy „EN 62817 Systemy fotowoltaiczne – Adekwatność projektowa trackerów słonecznych”. Ponadto, konstrukcje drewniane przeznaczone do stosowania w systemach energii słonecznej nie są objęte zakresem tej normy.

Naziemne systemy fotowoltaiczne opierają się na metalowych konstrukcjach wsporczych (systemach montażu paneli słonecznych lub systemach regałowych), które mocują panele słoneczne na miejscu, zapewniając ich prawidłowe ułożenie, trwałość i odporność na obciążenia środowiskowe.

Głównymi funkcjami tych systemów są:

• Wspornik konstrukcyjny: Stabilnie utrzymuje moduły fotowoltaiczne (PV) nad ziemią. Zapewnia optymalny kąt nachylenia, zapewniając maksymalną ekspozycję na światło słoneczne.
• Odporność na obciążenie: Zaprojektowane tak, aby wytrzymać obciążenia wiatrem, śniegiem i obciążenia sejsmiczne zgodnie z normami międzynarodowymi (np. Eurokod, ASCE 7, IEC 61215).
• Ochrona antykorozyjna: Ponieważ systemy działają na zewnątrz przez ponad 25 lat, metale muszą być odporne na korozję (np. stal ocynkowana ogniowo, stopy aluminium, stal nierdzewna).
• Bezpieczeństwo elektryczne: zapewnia uziemienie modułów fotowoltaicznych.

Materiały powszechnie stosowane w produkcji tych systemów to:

• Stal ocynkowana (cynkowana ogniowo): Wytrzymała, ekonomiczna, szeroko stosowana.
• Stopy aluminium: lekkie, odporne na korozję i łatwiejsze w montażu.
• Stal nierdzewna (elementy złączne/elementy krytyczne): Zapewnia trwałość w obszarach narażonych na dużą korozję.

Typy projektów systemów energii słonecznej fotowoltaicznej obejmują:

• Systemy o stałym nachyleniu: Panele są montowane pod stałym kątem. Są tanie i wymagają niewielkiej konserwacji.
• Trackery jednoosiowe: Panele obracają się w kierunku wschód-zachód, podążając za słońcem. Zwiększa to efektywność energetyczną o około 15-25 procent.
• Trackery dwuosiowe: śledzą słońce zarówno w kierunku wschód-zachód, jak i północ-południe. Najwyższa wydajność, ale droższa i bardziej złożona.

Konstrukcje metalowe przeznaczone do instalacji fotowoltaicznych muszą spełniać szereg norm oprócz normy TS 13891:

• Norma „IEC 61215 Moduły fotowoltaiczne (PV) naziemne – Kwalifikacja konstrukcji i zatwierdzenie typu”. Norma ta ma istotne znaczenie dla kwalifikacji modułów PV (badania obciążenia mechanicznego).
• ISO 12944 Farby i lakiery – Ochrona antykorozyjna konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Norma ta ma istotne znaczenie dla ochrony antykorozyjnej konstrukcji stalowych.
• UL 2703 Systemy montażowe, urządzenia montażowe, elementy zaciskowe/trzymające i zaciski uziemiające do stosowania z płaskimi modułami i panelami fotowoltaicznymi. Norma ta ma istotne znaczenie dla wymagań dotyczących systemów montażowych, uziemienia i połączeń wyrównawczych.
• „ASCE 7 Minimalne obciążenia projektowe i powiązane kryteria dla budynków i innych konstrukcji”. Norma ta jest istotna przy określaniu minimalnych obciążeń projektowych.
• Norma „EN 1991 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje”. Norma ta ma istotne znaczenie dla określenia oddziaływań (wiatr, śnieg) na konstrukcje.

Metalowe konstrukcje naziemnych systemów fotowoltaicznych (PV) mają kluczowe znaczenie dla stabilności, trwałości i wydajności. Zazwyczaj wykonane z materiałów takich jak ocynkowana stal lub aluminium, konstrukcje te mocują panele słoneczne do podłoża i optymalizują ich położenie, zapewniając maksymalną ekspozycję na światło słoneczne. Mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilności konstrukcji, długotrwałej trwałości i optymalnej produkcji energii, przy jednoczesnym spełnieniu norm bezpieczeństwa i odporności na korozję.

Standardowe instalacje naziemne dla naziemnych systemów fotowoltaicznych wykorzystują metalowe ramy (zazwyczaj stalowe lub aluminiowe) mocowane do podłoża za pomocą betonowych filarów, pali śrubowych lub słupów wbijanych. Panele są montowane pod stałym kątem nachylenia, zoptymalizowanym pod kątem szerokości geograficznej i nasłonecznienia terenu. Nadają się do projektów mieszkaniowych, komercyjnych lub użyteczności publicznej o dużym obszarze, takich jak farmy fotowoltaiczne lub nieruchomości wiejskie. Są ekonomiczne, łatwe w montażu i wytrzymałe. Zapewniają precyzyjną orientację, maksymalizując produkcję energii. Wymagają jednak odpowiedniej powierzchni i mogą być podatne na akty wandalizmu lub gromadzenie się zanieczyszczeń w niektórych środowiskach.

Zagadnienia projektowe dotyczące systemów fotowoltaicznych montowanych na ziemi:

• Analiza obciążeń: Konstrukcje muszą wytrzymywać obciążenia stałe (ciężar paneli i ramy) oraz obciążenia użytkowe (wiatr, śnieg, siły sejsmiczne).
• Optymalizacja kąta nachylenia: Kąt nachylenia jest obliczany na podstawie położenia geograficznego, pory roku i zapotrzebowania na energię, aby zmaksymalizować ekspozycję na światło słoneczne. Na przykład w regionach tropikalnych wystarczające może być nachylenie niemal poziome, podczas gdy na wyższych szerokościach geograficznych wymagane są bardziej strome kąty.
• Rodzaj fundamentu: Wybór zależy od warunków gruntowych i skali projektu:
  • Fundamenty betonowe: Wysoka nośność, nadają się do różnych rodzajów gruntów, ale wymagają wykopów.
  • Pale śrubowe: Idealne do słabych lub ziarnistych gruntów, zapewniają dużą nośność przy mniejszym naruszaniu gruntu.
  • Palisady wbijane: opłacalne w przypadku projektów na dużą skalę, ale wymagają specjalistycznego sprzętu, np. wbijarki pali.
  • Systemy balastowe: nie wymagają penetracji, idealne do przestrzeni zamkniętych, ale wymagają stabilnego i równego podłoża.
• Czynniki środowiskowe: Konstrukcje muszą być odporne na wiatr (do 240 km/h w niektórych projektach), śnieg, grad i siły sejsmiczne. Zgodność z tymi wymogami zapewniają lokalne przepisy budowlane i normy.
• Pozwolenia i przepisy strefowe: Systemy montowane na ziemi podlegają zazwyczaj bardziej rygorystycznym wymogom strefowym i pozwoleń niż systemy montowane na dachach, ponieważ są uważane za konstrukcje wolnostojące.

Materiały stosowane w naziemnych systemach fotowoltaicznych to:

• Stal ocynkowana: Szeroko stosowana ze względu na wytrzymałość, trwałość i odporność na korozję (dzięki powłoce cynkowej). Jest odporna na trudne warunki atmosferyczne i charakteryzuje się długą żywotnością (25-30 lat).
• Aluminium: Lekkie, odporne na korozję, idealne do małych lub domowych instalacji, choć droższe od stali.
• Stal nierdzewna: stosowana w elementach takich jak wsporniki, zaciski i śruby, aby zapewnić odporność na korozję i bezpieczne mocowanie paneli.
• Powłoki: Ocynk ogniowy lub trwała farba zewnętrzna zwiększają odporność na promieniowanie UV, wilgoć i ekstremalne temperatury.

W rezultacie metalowe konstrukcje naziemnych systemów fotowoltaicznych, często wykonane z ocynkowanej stali lub aluminium, oferują trwałość, elastyczność i wydajność produkcji energii słonecznej. Chociaż oferują one wyższą wydajność energetyczną i łatwość konserwacji w porównaniu z systemami dachowymi, ich istotnymi czynnikami są wyższe koszty i wymagania przestrzenne.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, zatrudnia wykwalifikowany zespół i dysponuje rozbudowaną infrastrukturą do przeprowadzania testów, pomiarów i analiz w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą TS 13891 „Konstrukcje metalowe – Do stosowania w naziemnych fotowoltaicznych systemach energii słonecznej”.