Strutture di montaggio solare a terra con zavorra in calcestruzzo
strutture di montaggio solare a terra con zavorra in calcestruzzo,Una soluzione chiave per progetti solari commerciali e di pubblica utilità in cui il montaggio sul tetto non è un'opzione e la penetrazione nel terreno non è auspicabile. Cosa sono i sistemi di montaggio a terra con zavorra in calcestruzzo?
Un sistema di zavorra in calcestruzzo è una fondazione non penetrante e zavorrata per i pannelli solari. Invece di essere ancorata al terreno con pali infissi o pilastri in calcestruzzo, l'intera struttura è tenuta in posizione dal peso dei blocchi di calcestruzzo.
Questi sistemi vengono utilizzati principalmente in due scenari:
Su tetti piani o a bassa pendenza: in particolare su grandi edifici commerciali con coperture a membrana (EPDM, TPO, PVC) che non possono essere perforate. (Ci concentreremo sulle applicazioni a terra, ma il principio è identico.)
A terra: dove le condizioni del sito rendono la perforazione o l'infissione tradizionali difficili, costose o proibite. Componenti principali di un sistema di montaggio a terra zavorrato 1. Blocchi di zavorra in calcestruzzo: questi sono i fondamenti "foundation." Possono essere: • Blocchi prefabbricati: blocchi di calcestruzzo standard (come grandi blocchi di cemento) acquistati da un fornitore. • Trogoli gettati su misura: lunghi trogoli di calcestruzzo a forma di U in cui si trovano le rotaie di scaffalatura. Questi sono comuni e distribuiscono il peso uniformemente. • Blocchi gettati in loco: calcestruzzo colato in casseforme in loco, che può essere più conveniente per progetti molto grandi.
Come funzionano i sistemi zavorrati:Il principio ingegneristico Il sistema resiste al sollevamento del vento o allo spostamento di altre forze grazie al peso della zavorra piuttosto che alla profondità delle fondamenta. • Sollevamento dovuto al vento: la forza principale da superare. Quando il vento scorre sotto e sopra i pannelli inclinati, crea una forza di sollevamento. Il peso totale della zavorra in calcestruzzo deve essere significativamente maggiore della forza di sollevamento calcolata per il sito. • Momento di ribaltamento: anche il vento cerca di spingere il sistema verso il basso. Il peso della zavorra, combinato con l'ampia base dei vassoi di zavorra, crea un momento stabilizzante che resiste a questa forza di ribaltamento. • Fattore di sicurezza: gli ingegneri progettano questi sistemi con un elevato fattore di sicurezza (ad esempio, 1,5 o superiore).
Ciò significa che il peso della zavorra è calcolato essere superiore del 50% rispetto alla massima forza di sollevamento prevista.
Principali vantaggi dei supporti a terra zavorrati
Nessuna penetrazione nel terreno (principale vantaggio): • Ideale per terreni contaminati o bonificati: può essere costruito su siti industriali dismessi con coperture che non possono essere violate. • Evita i servizi sotterranei: nessun rischio di colpire linee elettriche, del gas o dell'acqua. • Protegge le discariche: perfetto per installazioni solari su coperture di discariche chiuse. • Semplifica l'ottenimento dei permessi: spesso ha una procedura di autorizzazione più semplice rispetto ai sistemi penetranti, poiché non è considerata una struttura permanente in alcune giurisdizioni.
Reversibilità e impatto minimo sul sito:• Il sistema non è permanente. Al termine del ciclo di vita del sistema, i blocchi possono essere rimossi e spesso riciclati, e il terreno viene riportato al suo stato originale con un impatto minimo.
Efficacia dei costi nei siti idonei: • Nei siti con terreno problematico (roccioso, falda freatica alta) o con i vincoli sopra menzionati, i sistemi di zavorra possono essere significativamente più economici rispetto alla necessità di scavi complessi o trivellazioni specializzate.
Svantaggi principali e sfide di progettazione
La capacità portante del terreno è fondamentale: questo è il vincolo ingegneristico più importante. Il terreno deve essere in grado di sostenere l'enorme peso del calcestruzzo senza cedimenti irregolari. Un ingegnere geotecnico deve testare il terreno per determinarne la capacità portante ammissibile (ad esempio, 2.500 psf). Un terreno di scarsa qualità (ad esempio, materiale di riempimento sciolto, argilla) può rendere impossibili o proibitivi i sistemi con zavorra.
Costi elevati di materiali e trasporto:• Il calcestruzzo è estremamente pesante. Trasportare migliaia di blocchi di calcestruzzo in un cantiere è costoso e logisticamente impegnativo. • Il sistema utilizza una quantità molto maggiore di alluminio/acciaio per le scaffalature, per creare una base stabile e ampia.
Non adatto a terreni in pendenza: i sistemi con zavorra sono progettati per terreni molto pianeggianti (in genere con pendenze inferiori a 3-5 gradi). Sono poco pratici sui pendii.
Wind Scooping: nelle regioni con forte vento, il design deve essere attentamente studiato per impedire al vento di infiltrarsi sotto l'array e sollevarlo. Questo spesso richiede un angolo di inclinazione molto basso o deflettori d'aria.
Potenziale di crescita della vegetazione:Senza un'adeguata preparazione del sito (tessuto geotessile e ghiaia), la vegetazione può crescere e sollevare i vassoi di zavorra, compromettendone la stabilità. Il processo di progettazione e installazione
Rilievo geotecnico: un primo passo indispensabile per determinare la capacità portante del terreno.
Analisi del carico di vento e neve: un ingegnere calcola il sollevamento del vento specifico e i carichi di neve per la posizione del progetto utilizzando i codici locali (ad esempio, ASCE 7).
Calcolo della zavorra: Il produttore o l'ingegnere della scaffalatura calcola l'esatta quantità di zavorra necessaria per modulo o per tavolo per resistere ai carichi, con un fattore di sicurezza. Questo determina le dimensioni e il numero di blocchi.
Preparazione del sito:Il terreno viene livellato in modo da risultare perfettamente livellato. Viene steso un tessuto geotessile, spesso ricoperto da uno strato di ghiaia per il drenaggio e la lotta alle erbe infestanti.
Layout e assemblaggio: Le gambe della scaffalatura e i travetti trasversali vengono assemblati a terra.
Posizionamento della zavorra: i blocchi di cemento vengono posizionati con cura nelle vasche o nelle culle della zavorra secondo il progetto ingegneristico.
Installazione del modulo:I pannelli solari sono fissati alla struttura ora appesantita. Marchi leader e tipi di sistemi • Terrasmart: un attore importante nel mercato statunitense, noto per le sue soluzioni zavorrate sia per il montaggio a terra che sul tetto, spesso utilizzando un sistema split-rail per un'installazione più semplice. • GameChange Solar: offre il sistema Genius Ballast, che utilizza blocchi di zavorra prefabbricati e una struttura di supporto altamente configurabile. • Schletter: un produttore tedesco con una presenza globale, che offre robusti sistemi zavorrati per vari terreni. • Unirac: fornisce soluzioni zavorrate per tetti piani commerciali, i cui principi sono simili asupporti a terra.
Conclusione: Quando scegliere un supporto a terra zavorrato Scegliere un sistema zavorrato quando: • Il sito ha un'elevata capacità portante del terreno. • La penetrazione è vietata (discariche, aree industriali dismesse, siti ricoperti). • Il terreno è molto pianeggiante. • Le condizioni del sottosuolo sono difficili (roccia, falda freatica alta) rendendo la perforazione più costosa. Evitare un sistema zavorrato quando: • Il terreno è debole o ha una bassa capacità portante. • Il sito è in pendenza. • Il sito è remoto e il costo del trasporto di enormi quantità di calcestruzzo è proibitivo.
In sintesi,supporti di terra in zavorra di cementorappresentano una soluzione ingegneristica altamente specializzata e preziosa che consente lo sviluppo di impianti solari su larga scala in siti in cui i metodi tradizionali falliscono, trasformando terreni altrimenti inutilizzabili in una fonte di energia pulita.