Kirchdorf/Haag (Tyskland), juni, 2022. Ur effektivitetssynpunkt är ekvatorområdet den idealiska platsen för fotovoltaiksystem. Ingenstans i världen finns fler soltimmar och högre intensitet än i tropikerna. Men det finns en hake: På sensommaren och hösten förekommer regelbundet tropiska cykloner med vindhastigheter på över 200 kilometer i timmen. Följden kan bli allvarliga och kostsamma skador. Hur "orkansäkra" fotovoltaikanläggningar ändå kan byggas där och vad som är viktigt förklarar Cedrik Zapfe, expert och teknisk chef på Schletter Group.

1. Observera lokala normer

I de flesta länder finns det lokala normer som bland annat tar hänsyn till de vindstyrkor som förekommer i regionen. Dessa normer utgör grunden för den statiska beräkningen av anläggningen. Detta resulterar i t.ex. stolpavståndet för utomhusställningarna och de nödvändiga matematiska underlagen för modulklämmorna och mycket annat.

2. Kontrollera markförhållandena

Den bästa statiska beräkningen är dock meningslös om anläggningen bokstavligen är "byggd på sand". Eftersom alla krafter som verkar på anläggningen måste tas upp av stolparna och avledas i marken. Och marken är ofta den svagaste länken i kedjan vid höga vindstyrkor. Sveper en orkan över solcellsmodulerna uppstår en sugeffekt som liknar en flygplansvinge. Enorma drag- och hävstångskrafter verkar på anläggningens fundament, vilket kan leda till att de lossnar eller till och med dras ut ur marken.

Grunden för varje seriös planering är därför en noggrann undersökning av markförhållandena. Detta görs vanligtvis genom en geologisk undersökning som bland annat analyserar markens struktur, sammansättning och porositet. Expertisen utarbetas antingen av en specialiserad tjänsteleverantör eller av monteringstillverkaren - förutsatt att den har relevant erfarenhet. Resultatet blir en kravspecifikation för anläggningens övergripande statik, inklusive nödvändiga verifieringar.

3. Statisk beräkning - att förstå grunderna

Vid den efterföljande statiska beräkningen av anläggningen är det till att börja med viktigt att exakt förstå den så kallade lasteffektssidan: Var och framför allt hur verkar vinden. De förväntade vindhastigheterna enligt de lokala tekniska normerna är bara en sida av myntet. De säger visserligen vilka krafter som kan uppstå, men inte hur dessa krafter faktiskt påverkar de enskilda komponenterna. Det är monteringsentreprenörens uppgift att undersöka detta. Tillverkare av högkvalitativa system använder sig därför av vindtunnelförsök som en integrerad del av produktutvecklingen. Med data som insamlas under processen kan kraftpåverkan beräknas exakt. Det är viktigt att hänsyn tas till alla komponenter. I praktiken händer det ofta att man t.ex. bara kontrollerar de belastningar som profilerna måste klara av, medan man bortser från andra komponenter som fästen och modulklämmor.

Den andra viktiga parametern för beräkningen är den så kallade komponentmotståndssidan, dvs. de enskilda komponenternas bärförmåga. Även här räcker det inte med enbart beräkningsmodeller, utan tester måste genomföras. För att: Vid planering av fotovoltaikanläggningar når de normer och beräkningsmetoder som vanligtvis används inom byggbranschen sina gränser. Anledningen till detta är att en fotovoltaikanläggning inte byggs i en monteringshall under perfekta förhållanden, utan ute i naturen. Toleranserna, t.ex. vid sättning av pålgrundläggning i ojämn terräng, är därför oundvikligen större än vid klassiska byggkonstruktioner.

Därför är leverantörens noggranna testning av komponenter som en del i produktutvecklingen av stor betydelse. Seriösa leverantörer testar och beräknar komponentmotstånden under produktutvecklingen med hjälp av den s.k. finita elementmetoden, där komponenternas fysiska beteende under belastning omsorgsfullt simuleras och beräknas. I idealfallet bör även verkliga stresstester ingå. Detta ökar visserligen utvecklingskostnaderna. Ändå är det en viktig förutsättning för att ett monteringssystem ska kunna hålla de planerade 25, 30 eller t.o.m. 40 åren, även under extrema förhållanden.

4. Exakta monteringsanvisningar

För att säkerställa att beräkningarna också fungerar i praktiken måste systemet förstås installeras professionellt på byggarbetsplatsen. För detta krävs exakt och omfattande dokumentation och monteringsanvisningar med tillhörande tekniska ritningar - särskilt eftersom monteringen vanligtvis utförs av externa entreprenörer. Dessa ritningar innehåller inte bara detaljerade monteringsanvisningar. De påpekar också felkällor, t.ex. rätt åtdragningsmoment för skruvar.

5. På bygget: Improvisera - men på rätt sätt

Det finns knappast något fotovoltaikprojekt i utomhusmiljö där planeringen kan realiseras till exakt 100 procent på bygget. Nästan alltid uppstår oförutsägbara problem som på vissa ställen tvingar till avvikelser från planeringen. Ofta stöter man t.ex. på stenblock i marken och kan därför inte placera vissa pålgrunder som planerat.
En viss improvisationsförmåga på bygget är därför viktig - men så att statiken fortfarande garanteras. En lyhörd och kunnig "After-Sales-Support" hos tillverkaren är en viktig resurs. I idealfallet är det samma tekniker som redan var involverade i planeringen som tar hand om beräkningen och genomförandet av alternativa lösningar.

6. Kan bli till ett statiskt problem: Korrosion

Tropikerna är inte bara på grund av eventuella vindpåfrestningar en extrem region. Atmosfären är också mer aggressiv för stålkomponenter än nästan någon annanstans på jorden. För det första har luften i kustområden en mycket hög kloridhalt, vilket i hög grad främjar och påskyndar korrosion. Dessutom råder hög luftfuktigheten och på morgonen och kvällen bildas ofta kondens på byggnadsdelarna. På kustnära områden uppträder båda fenomenen samtidigt - en extrem påfrestning för metalldelar.

Under dessa svåra förhållanden håller konventionellt korrosionsskydd bara i några få år. Är beläggningen borta finns det en risk för hålbildning och till och med att enskilda komponenter förstörs helt. Detta visar: I tropikerna betyder stabilitet mer än någon annanstans också hållbarhet. I vindutsatta tropiska områden är därför ett särskilt hållbart och motståndskraftigt korrosionsskydd som klarar av dessa aggressiva förhållanden absolut nödvändigt.

Ett stabilt monteringssystem säkrar investeringen

Fotovoltaikanläggningar i tropiska områden ger en avkastning som ligger över genomsnittet. På samma gång är de utsatta för risker som överstiger genomsnittet - från orkaner, kraftigt regn, fukt och korrosion. Investorer och projektutvecklare bör därför vara mycket observanta vid val och planering av monteringssystemet. Ett enkelt räkneexempel visar varför det lönar sig: Monteringssystemet står för bara ca 10 procent av den totala investeringen, modulerna för ca 70 procent. Prioriterar man fel här, riskerar man en dyr skräphög.