Arkadiusz Mędrzak
Rodzaje wsporników stosowanych w fotowoltaice
Konstrukcje pod panele fotowoltaiczne można klasyfikować na wiele sposobów. Jedną z klasyfikacji, z którą spotkasz się najczęściej, jest następująca:
Stałe konstrukcje fotowoltaiczne – najczęściej stosowane ze względu na ich niezawodność i dostępność (są najtańszymi konstrukcjami). Niezależnie od tego, czy są metalowe czy betonowe (samonośne), nadają panelowi fotowoltaicznemu stałą orientację i kąt, który musi być ustalony na podstawie szerokości geograficznej instalacji lub określony przez sam dach, gdy instalacja jest koplanarna. Stalową konstrukcje pod panele fotowoltaiczne można pospawać elektrycznie. Więcej informacji w tym artykule: https://spawam.pl/spawanie-elektryczne
Wariantem są regulowane konstrukcje fotowoltaiczne. Są to konstrukcje, które choć stałe, mogą być skonfigurowane z różnymi kątami nachylenia, co jest szczególnie przydatne przy zmianie nachylenia w zależności od pory roku.
Obecnie, głównie ze względu na ogromny spadek kosztów paneli fotowoltaicznych, regulowane struktury zostały praktycznie zdegradowane do ostracyzmu. Dlaczego? Całkiem po prostu, łatwiej jest zainstalować jeden lub dwa panele więcej, aby zrekompensować straty energii, niż zadawać sobie trud instalowania regulowanej struktury, wspinania się na dach w środku zimy, aby zmienić nachylenie itp.
Konstrukcje mobilne: są one stosowane w przypadkach, gdy chcemy zmaksymalizować wydajność paneli. Czasami po prostu w badaniach i opracowaniach dotyczących wydajności kolektorów fotowoltaicznych. W innych przypadkach w dużych parkach fotowoltaicznych na sprzedaż energii elektrycznej.
Struktury te mają jedną lub dwie ruchome osie, które mogą się obracać, aby przechwycić więcej promieniowania słonecznego poprzez śledzenie jego trajektorii (wyobraź sobie słonecznik… no, coś podobnego!).
Gdybyśmy mieli trzymać się tylko produkcji, byłyby to najlepsze konstrukcje na rynku. Z jednej strony jednak ta mobilna zdolność wymaga zużycia energii elektrycznej, z drugiej zaś ich większa złożoność mechaniczna również naraża je na awarie i pociąga za sobą konieczność wykonywania czynności konserwacyjnych. Dodatkowo koszty, jak można sobie wyobrazić, są znacznie wyższe.
Krótko mówiąc, nie stosuje się ich w konwencjonalnych instalacjach… a tym bardziej w sektorze mieszkaniowym.
Zalety i wady każdego typu konstrukcji dla paneli fotowoltaicznych
Chociaż wspomnieliśmy już o cechach charakterystycznych każdego z nich, tutaj w schematycznej formie podsumowujemy ich zalety i wady:
- Struktury stałe
- Niższe koszty
- Dużo łatwiejsze w utrzymaniu.
- Niezawodne konstrukcje, bez elementów ruchomych.
- Nie zużywają one energii.
Ogólnie rzecz biorąc, również mniej ciężki (z wyjątkiem konstrukcji samonośnych).
Struktury mobilne
Dzięki mechanizmom śledzenia promieniowania słonecznego mogą one zwiększyć produkcję o 15-40%. Zależy od różnych czynników, takich jak lokalizacja instalacji, pora roku itp.
Wyższa cena i koszty utrzymania, co powoduje, że praktycznie nie są stosowane poza bardzo specyficznymi sytuacjami.
Jaki jest cel konstrukcji paneli fotowoltaicznych?
Jak już wspomnieliśmy, konstrukcja pod panele fotowoltaiczne musi zapewnić modułom fotowoltaicznym dobre umocowanie do dachu lub wystarczającą masę w przypadku konstrukcji samonośnych, aby wytrzymać działanie czynników atmosferycznych.
Zawsze w sposób trwały i bezpieczny.
Dostosowanie paneli do szerokości geograficznej poprzez nadanie im odpowiedniego nachylenia, oraz jak najlepszej orientacji przy ich produkcji, to również aspekty, które spadają na konstrukcje. Jest to bardzo prosta sprawa w przypadku dachów ziemnych lub płaskich… ale już nie tak bardzo w przypadku dachów mieszkalnych, najczęściej pokrytych dachówką, gdzie często wybiera się integrację architektoniczną poprzez montaż paneli koplanarnych.
Konstrukcja może być szczególnie wrażliwym elementem Twojej instalacji w regionach, gdzie pada śnieg, ponieważ musi wytrzymać przeciążenia powstałe w tej sytuacji, co musimy również uwzględnić w fazie projektowania instalacji fotowoltaicznej.
Jakie materiały są wykorzystywane w konstrukcjach paneli fotowoltaicznych?
Materiał, z którego wykonane są Twoje konstrukcje fotowoltaiczne jest ważny, ponieważ każdy z nich ma specyficzne właściwości i zachowuje się w taki czy inny sposób w obliczu pewnych zjawisk, takich jak np. korozja.
Najczęściej stosowanymi konstrukcjami dla paneli fotowoltaicznych są:
Konstrukcje aluminiowe
Główną zaletą aluminium jest to, że jest to naprawdę lekki materiał, którego waga jest od 35-80% niższa niż jego stalowych odpowiedników.
Z drugiej strony, jego odporność na większość form korozji sprawia, że jest to doskonały materiał do pracy na zewnątrz, ponieważ na aluminium powstaje naturalna warstwa tlenku, która faktycznie bardzo skutecznie je chroni.
Aluminium jest więc uznanym materiałem na rynku, również na rynku konstrukcji paneli fotowoltaicznych, o dużej trwałości i stabilności na zmiany temperatury, wilgotności, promieniowania słonecznego itp. a wszystko to przy minimalnej konserwacji.
Kolejną jego zaletą jest to, że jest to materiał w pełni nadający się do recyklingu.
Konstrukcje ze stali ocynkowanej i stali nierdzewnej
Konstrukcje wykorzystujące ten materiał są projektowane z wysokiej jakości profili stalowych ocynkowanych ogniowo (zgodnie z normą UNE-EN-1461), z powłoką cynkową, która zapewnia skuteczną i efektywną ochronę przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi oraz gwarantuje większą trwałość i mniejszą potrzebę konserwacji.
Stal ocynkowana jest tańsza od aluminium, choć stwarza pewne problemy. Na przykład, jeśli wywiercisz go, gdy jest już ocynkowany, straci swoją ochronę, więc musisz być bardzo ostrożny podczas inżynierii.
Jeśli zainwestujemy nieco więcej, możemy uzyskać konstrukcje ze stali nierdzewnej i uniknąć tego problemu.
Samonośne konstrukcje betonowe
Jeden z produktów gwiazdkowych zarówno do dachów płaskich jak i instalacji naziemnych.
Są to kawałki betonu specjalnie zaprojektowane i wyprodukowane do pełnienia roli podpory dla paneli fotowoltaicznych, upraszczające montaż i obniżające koszty poprzez wyeliminowanie konieczności mocowania samej konstrukcji lub zakotwiczenia jej do dachu, co pozwala również uniknąć wiercenia, a tym samym pogorszenia wodoszczelności.
W przypadku tych konstrukcji to masa samych elementów betonowych stanowi balast dla paneli, przeciwdziałając działaniu wiatru i innych czynników zewnętrznych. Ważne jest jednak, aby zawsze stosować się do zaleceń producenta.
Nie byłby to pierwszy przypadek, w którym producent zaleca np. dodanie dodatkowego balastu w celu zainstalowania paneli najnowszej generacji (o nieco większych wymiarach i narażonych na większy „efekt żagla”), a instalator, ignorując je w celu zaoszczędzenia nieco pieniędzy lub przez zwykłą lekkomyślność, powoduje, że panele „odlatują” w burzliwy dzień.
Oczywiście należy również wziąć pod uwagę wpływ ciężaru konstrukcji betonowych na Państwa dach.
Korozja galwaniczna
W tym miejscu z góry przepraszamy, że zrobimy się trochę techniczni, ale postaramy się zrobić to w sposób pedagogiczny i dla wszystkich odbiorców, aby pokryć korozję galwaniczną, niepożądany efekt na konstrukcjach metalowych dla paneli fotowoltaicznych.
Przy stosowaniu elementów metalowych należy uwzględnić co najmniej szereg warunków, aby złagodzić ten niepożądany efekt elektrochemiczny, który, krótko mówiąc, powoduje korozję w przypadku kontaktu różnych materiałów metalowych. Może się to zdarzyć na przykład wtedy, gdy śruby Twojej instalacji fotowoltaicznej są wykonane z innego materiału niż konstrukcja.
Jest to problem, na który należy zwrócić uwagę zwłaszcza w rejonach morskich, gdyż chlorki w zawiesinie sprzyjają temu zjawisku.
Jak można temu zapobiec? W takim przypadku instalator powinien wziąć pod uwagę kilka rzeczy:
Nie należy stosować połączeń przewodzących prąd elektryczny (np. z tworzywem sztucznym).
Jeśli stosowane są różne materiały metaliczne, wskazane jest, aby przynajmniej nie miały one różnicy potencjałów. Jednak najlepszym środkiem jest z pewnością użycie tego samego materiału do konstrukcji i śrub.
Unikaj powstawania elektrolitu w połączeniu między materiałami, np. przez pokrycie jednego z nich.
