TS 13891 Metal Konstrüksiyonlar - Arazi Tipi Fotovoltaik Güneş Enerji Sistemlerinde Kullanım İçin

Türk Standartları Enstitüsü (TSE) tarafından yayınlanan “TS 13891 Metal konstrüksiyonlar - Arazi tipi fotovoltaik güneş enerji sistemlerinde kullanım için” standardında, arazi tipi fotovoltaik güneş enerjisi sistemlerinde kullanılacak metal konstrüksiyonların yapısal tasarımı, üretimi, muayene, test yöntemleri ve piyasaya sunulması ile ilgili gereklilikler açıklanmaktadır. Bu standart ayrıca, güneş takip sistemli taşıyıcı konstrüksiyonlu sistemleri de kapsar. Güneş takip sistemli konstrüksiyon sistemlere montajı yapılacak güneş takip sistemi “EN 62817 Fotovoltaik sistemler - Güneş izleyicilerinin tasarım yeterliliği” standardı kapsamında olmalıdır. Ayrıca güneş enerji sistemlerinde kullanılacak ahşap konstrüksiyonlar bu standardın kapsamında değildir.

Yere monteli fotovoltaik güneş enerjisi sistemleri, güneş panellerini yerinde sabitlemek, doğru yönlendirmeyi, dayanıklılığı ve çevresel yüklere karşı direnci garanti altına almak için metal destek yapılarına (güneş enerjisi montaj sistemleri veya raf sistemleri) güvenir.

Bu sistemlerin ana fonksiyonları şunlardır:

• Yapısal destek: Fotovoltaik (PV) modüllerini yerden güvenli bir şekilde tutar. Maksimum güneş ışığına maruz kalma için optimum eğim açısı sağlar.
• Yük direnci: Uluslararası standartlara (örneğin Eurocode, ASCE 7, IEC 61215) göre rüzgar, kar ve sismik yüklere dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
• Korozyon koruması: Sistemler 25 yıldan fazla dış mekanda çalıştığından, metallerin korozyona dayanıklı olması gerekir (örneğin sıcak daldırma galvanizli çelik, alüminyum alaşımları, paslanmaz çelik).
• Elektrik güvenliği: PV modüllerinin topraklanmasını sağlar.

Bu sistemlerin üretiminden yaygın kullanılan malzemeler şunlardır:

• Galvanizli çelik (sıcak daldırma çinko kaplamalı): Güçlü, uygun maliyetli, yaygın olarak kullanılır.
• Alüminyum alaşımları: Hafif ve korozyona dayanıklıdır, ayrıca montajı daha kolaydır.
• Paslanmaz çelik (Bağlantı elemanları / kritik parçalar): Yüksek korozyonlu alanlarda dayanıklılık içindir.

Fotovoltaik güneş enerjisi sistemlerinin tasarım tipleri şunlardır:

• Sabit eğimli sistemler: Paneller sabit açıyla monte edilir. Düşük maliyetlidir ve düşük bakım gerektirir.
• Tek eksenli izleyiciler: Paneller güneşi takip ederek doğu-batı yönünde döner. Enerji verimini yaklaşık yüzde 15-25 artırır.
• Çift eksenli izleyiciler: Güneşi hem doğu-batı hem de kuzey-güney yönünde izler. En yüksek verimliliğe sahiptir, ancak daha pahalı ve karmaşıktır.

PV montajı için metal konstrüksiyonlar, TS 13891 standardı yanı sıra çeşitli standartlara uygun olmalıdır:

• “IEC 61215 Karasal fotovoltaik (PV) modüller - Tasarım yeterliliği ve tip onayı” standardı. Bu standart PV modül kalifikasyonu (mekanik yük testi) için önemlidir.
• “ISO 12944 Boyalar ve vernikler - Çelik yapıların koruyucu boya sistemleri ile korozyona karşı korunması” standardı. Bu standart çelik yapıların korozyon koruması için önemlidir.
• “UL 2703 Düz plakalı fotovoltaik modüller ve panellerle kullanım için montaj sistemleri, montaj cihazları, kelepçeleme / tutma cihazları ve topraklama pabuçları” standardı. Bu standart, montaj sistemleri, topraklama ve bağlama gereklilikleri için önemlidir.
• “ASCE 7 Binalar ve diğer yapılar için minimum tasarım yükleri ve ilgili kriterler” standardı. Bu standart, minimum tasarım yüklerini belirlemek için önemlidir.
• “EN 1991 Eurocode 1: Yapılar üzerindeki eylemler” standardı. Bu standart, yapılar üzerindeki etkiler (rüzgar, kar) belirlemek için önemlidir.

Zemine monte fotovoltaik (FV) güneş enerjisi sistemleri için metal konstrüksiyonlar, stabilite, dayanıklılık ve verimlilik açısından kritik öneme sahiptir. Genellikle galvanizli çelik veya alüminyum gibi malzemelerden üretilen bu yapılar, güneş panellerini zemine sabitler ve maksimum güneş ışığına maruz kalmaları için yönlerini optimize eder. Güvenlik ve korozyon standartlarını karşılayarak yapısal stabilite, uzun vadeli dayanıklılık ve optimum enerji üretimi sağlamak için çok önemlidirler.

Zemine monte edilen FV sistemleri için standart zemin montajları, beton ayaklar, helezon kazıklar veya çakma direklerle zemine sabitlenmiş metal çerçeveler (genellikle çelik veya alüminyum) kullanır. Paneller, sahanın enlemine ve güneş ışığına maruz kalma durumuna göre optimize edilmiş sabit bir eğim açısıyla monte edilir. Güneş çiftlikleri veya kırsal mülkler gibi geniş araziye sahip konut, ticari veya kamu hizmetleri ölçeğindeki projeler için uygundur. Uygun maliyetli, kurulumu kolay ve sağlamdır. Enerji üretimini en üst düzeye çıkarmak için hassas yönlendirme sağlarlar. Ancak yeterli arazi alanı gerektirir ve bazı ortamlarda vandalizm veya moloz birikimine karşı hassas olabilir.

Zemine monte edilen FV sistemleri için tasarım hususları:

• Yük analizi: Yapılar, ölü yüklere (panellerin ve çerçevenin ağırlığı) ve hareketli yüklere (rüzgar, kar, sismik kuvvetler) dayanmalıdır.
• Eğim açısı optimizasyonu: Eğim açısı, coğrafi konum, mevsimsellik ve güneş ışığına maruz kalmayı en üst düzeye çıkarmak için enerji gereksinimlerine göre hesaplanır. Örneğin tropikal bölgelerde yataya yakın bir eğim yeterli olabilirken, daha yüksek enlemler daha dik açılar gerektirir.
• Temel tipi: Seçim, toprak koşullarına ve proje ölçeğine bağlıdır:
  • Beton ayaklar: Yüksek yük kapasitesi, çeşitli topraklar için uygundur, ancak kazı gerektirir.
  • Helisel kazıklar: Zayıf veya granüler topraklar için idealdir, daha az zemin rahatsızlığı ile güçlü yük taşıma kapasitesi sunar.
  • Çakılan ayaklar: Büyük ölçekli projeler için uygun maliyetlidir, ancak kazık çakıcı gibi özel ekipmanlar gerektirir.
  • Balastlı sistemler: Penetrasyon gerektirmez, kısıtlı alanlar için idealdir, ancak sabit ve düz bir zemin gerektirir.
• Çevresel faktörler: Yapılar rüzgara (bazı tasarımlarda 240 km/sa hıza kadar), kara, doluya ve sismik kuvvetlere dayanıklı olmalıdır. Yerel yapı yönetmelikleri ve standartlar uyumluluğu garanti eder.
• İzinler ve yasla düzenlemeler: Zemine monte sistemler, bağımsız yapılar olarak değerlendirildikleri için genellikle çatı sistemlerine göre daha katı imar ve izin gereklilikleriyle karşı karşıyadır.

Zemine monte edilen FV sistemlerinde kullanılan malzemeler şunlardır:

• Galvanizli çelik: Mukavemeti, dayanıklılığı ve korozyon direnci (çinko kaplaması sayesinde) nedeniyle yaygın olarak kullanılır. Zorlu hava koşullarına uygundur ve uzun ömürlüdür (25-30 yıl).
• Alüminyum: Hafiftir, korozyona dayanıklıdır ve çelikten daha pahalı olmasına rağmen küçük veya konut tipi kurulumlar için idealdir.
• Paslanmaz çelik: Korozyon direncini ve panellerin güvenli bir şekilde sabitlenmesini sağlamak için braket, kelepçe ve vida gibi bileşenlerde kullanılır.
• Kaplamalar: Sıcak daldırma galvanizleme veya dayanıklı dış cephe boyası, UV ışınlarına, neme ve aşırı sıcaklıklara karşı direnci artırır.

Sonuç olarak çoğunlukla galvanizli çelik veya alüminyum kullanılan zemine monte PV sistemleri için metal konstrüksiyonlar, güneş enerjisi üretimi için dayanıklılık, esneklik ve verimlilik sunar. Çatı sistemlerine kıyasla üstün enerji çıkışı ve bakım kolaylığı sağlasalar da daha yüksek maliyetler ve alan gereksinimleri önemli hususlardır.

Uzun yıllardır hizmet veren ve dünyada bilim ve teknoloji alanında yaşanan gelişmeleri titizlikle takip eden kuruluşumuz, her sektörden işletmelere, yetişkin bir kadro ve geniş bir altyapı ile çok farklı alanlarda test, ölçüm ve analiz çalışmaları gerçekleştirmektedir. Bu çerçevede işletmelere “TS 13891 Metal konstrüksiyonlar - Arazi tipi fotovoltaik güneş enerji sistemlerinde kullanım için” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.