Kirchdorf/Haag (Németország), 2022. június Hozam szempontjából az Egyenlítő térsége ideális helyszín a fotovoltaikus rendszerek számára. A világon sehol máshol nincs olyan erős és hosszan tartó napsütés, mint a trópusokon. Van azonban egy bökkenő: nyár végén és ősszel rendszeresen előfordulnak itt 200 kilométer/óra feletti szélsebességű trópusi ciklonok. Ez komoly és költséges károkkal fenyeget. Cedrik Zapfe, a Schletter Group szakértője és műszaki igazgatója elmagyarázza, hogyan lehet ennek ellenére „hurrikánálló” fotovoltaikus erőműveket létesíteni, és mire kell ügyelni.

1. A helyi szabványok figyelembevétele

A legtöbb országban léteznek helyi szabványok, amelyek többek között az adott régióban ható szélterhekre vonatkoznak. Ezek a szabványok képezik a létesítmény statikai számításának alapját. Ezekből adódik például a földre szerelt vázak oszloptávolsága, a modul rögzítőkhöz szükséges matematikai ellenőrzések és sok más dolog.

2. A talaj állapotának ellenőrzése

A legjobb statikai számítás sem ér semmit, ha a rendszer szó szerint „homokra épül”. Hiszen a rendszerre ható összes erőt az oszlopoknak kell elnyelniük, és a talajba kell elvezetniük. Nagy szélsebesség esetén pedig gyakran a talaj a leggyengébb láncszem. Ha egy hurrikán végigsöpör a napelemmodulok felett, akkor szívóhatás lép fel – hasonlóan egy repülőgép szárnyához. A berendezés alapjaira óriási húzó- és emelőerők hatnak, aminek következtében azok meglazulhatnak, vagy akár ki is húzódhatnak a talajból.

Minden komoly tervezés alapja tehát a talajviszonyok pontos vizsgálata. Ez általában geológiai szakvéleménnyel történik, amely többek között a talaj szerkezetét, összetételét és porozitását elemzi. A szakvéleményt vagy egy erre szakosodott szolgáltató, vagy a rögzítőrendszer gyártója készíti el - feltéve, hogy rendelkezik a megfelelő tapasztalattal. Ennek eredményeképpen elkészül a létesítmény teljes statikai specifikációja, a szükséges ellenőrzésekkel együtt.

3. Statikai számítás – az alapok ismerete

A létesítmény ezt követő statikai számítása során mindenekelőtt az a fontos, hogy pontosan megértsük a terhelési hatások oldalt: Hol hatnak a szélterhek és mindenekelőtt hogyan. A helyi műszaki szabványok alapján várható szélsebesség csak az érem egyik oldala. Megmondják ugyan, hogy milyen erők léphetnek fel, de azt nem, hogy ezek az erők ténylegesen hogyan hatnak az egyes alkatrészekre. Ennek kivizsgálása a rögzítőrendszer szállítójának feladata. A kiterjedt szélcsatorna-tesztek ezért a kiváló minőségű rendszerek gyártói számára a termékfejlesztés szerves részét képezik. Az így kapott adatok segítségével az erőhatás pontosan kiszámítható. Fontos, hogy minden összetevőt figyelembe vegyünk. A gyakorlatban újra és újra előfordul, hogy például csak azt vizsgálják, hogy a profiloknak milyen terhelést kell kibírniuk, míg más alkatrészeket, például a gerendákat és a modul rögzítőket figyelmen kívül hagyják.

A számítás második fontos paramétere az úgynevezett alkatrészellenállási oldal, azaz az egyes elemek teherbírása. A puszta számítási modellek itt sem elegendőek, tesztelni szükséges. Mert: A fotovoltaikus rendszerek tervezésekor az építőiparban általánosan használt szabványok és számítási módszerek elérik határaikat. Ennek hátterében az áll, hogy egy fotovoltaikus rendszert nem egy csarnokban, tökéletes körülmények között állítanak fel, hanem a szabadban. A tűréshatárok, például az egyenetlen terepen történő cölöpalapozásnál, ezért elkerülhetetlenül nagyobbak, mint a klasszikus magasépítésnél.

Ezért a szolgáltató nagy jelentőséget tulajdonít a termékfejlesztés keretében az alkatrészek alapos tesztelésének. A komoly beszállítók a termékfejlesztés során az alkatrészek ellenállását az úgynevezett végeselem-módszerrel tesztelik és számítják ki, amelyben az alkatrészek terhelés alatti fizikai viselkedését részletesen szimulálják és kiszámítják. Ezt ideális esetben valódi terhelési tesztekkel egészítik ki. Ez ugyan növeli a fejlesztési ráfordítást, fontos előfeltétele azonban annak, hogy egy szerelőrendszer a tervezett 25, 30 vagy akár 40 évig, még szélsőséges körülmények között is kitartson.

4. Precíz telepítési útmutató

Ahhoz, hogy a számítások a gyakorlatban is működjenek, a rendszert természetesen szakszerűen kell telepíteni az építkezésen. Ehhez elengedhetetlen a pontos, mindenre kiterjedő dokumentáció és összeszerelési útmutató a megfelelő műszaki rajzokkal – különösen azért, mert az összeszerelést általában külső cégek végzik. Ezek a rajzok nemcsak részletes szerelési utasításokat tartalmaznak. Rámutatnak a hibaforrásokra is, például a csavarok helyes meghúzási nyomatékára.

5. Az építési helyszínen: Improvizáljunk – de jól

Alig van olyan kültéri fotovoltaikus projekt, ahol a tervezés 100 százalékban pontosan megvalósítható az építkezés helyszínén. Szinte mindig vannak előre nem látható nehézségek, amelyek arra kényszerítenek, hogy helyenként eltérjünk a tervtől. Így például gyakran találkozhatunk sziklákkal a talajban, és ezért a cölöpalapok nem helyezhetők el a tervezett módon.

Ezért fontos, hogy az építkezésen rendelkezzünk bizonyos improvizációs képességgel – de úgy, hogy a statika továbbra is biztosított legyen. Ezt a rögzítőrendszer-gyártó gyorsan reagáló és tapasztalt „ügyfélszolgálati támogatása” biztosítja. Ideális esetben ugyanazok a technikusok, akik már a tervezésben is részt vettek, gondoskodnak az alternatív megoldások kiszámításáról és megvalósításáról.

6. Statikai probléma lehet: Korrózió

A trópusok nem csak a lehetséges szélterhek szempontjából minősülnek szélsőséges régiónak. A légkör is agresszívebb az acél alkatrészek számára, mint szinte bárhol máshol a Földön. A tengerparti területeken például a levegőnek nagyon magas a kloridtartalma, ami nagymértékben elősegíti és felgyorsítja a korróziót. Emellett magas a páratartalom, és reggel és este gyakran keletkezik kondenvízképződés az alkatrészeken. A tengerhez közeli helyeken mindkét jelenség egyszerre jelentkezik – a fémalkatrészek számára ez szélsőséges igénybevételt jelent.

A hagyományos korrózióvédelem ilyen megnehezített körülmények között csak néhány évig tart. Ha a bevonat „lekopik”, fennáll a lyukkorrózió és akár az egyes alkatrészek meghibásodásának veszélye. Ez azt mutatja, hogy: a stabilitás a trópusokon, jobban, mint máshol, egyben tartósságot is jelent. A trópusi, erős széljárású területeken ezért különösen tartós és ellenálló korrózióvédelemre van szükség, amely megbirkózik ezekkel az agresszív feltételekkel.

A szilárd rögzítőrendszer biztosítja a beruházást

A trópusi régiókban a fotovoltaikus rendszerek átlagon felüli hozammal rendelkeznek. Ugyanakkor átlagon felüli kockázatoknak vannak kitéve – a hurrikánok, a heves esőzések, a páratartalom és a korrózió miatt. A befektetőknek és a projektfejlesztőknek ezért nagyon körültekintően kell eljárniuk a rögzítőrendszer kiválasztásakor és megtervezésekor. Egy egyszerű számítási példa mutatja, hogy miért érdemes ezt megtenni: A rögzítőrendszer a teljes beruházás mindössze 10 százalékát teszi ki, a modulok pedig körülbelül 70 százalékát. Aki itt tévesen határozza meg a prioritásokat, drága törmelékkupacot kockáztat.