Kirchdorf/Haag (Duitsland), juni 2022. Uit een oogpunt van opbrengst is het gebied rond de evenaar de ideale locatie voor fotovoltaïsche installaties. Nergens ter wereld zijn de duur en intensiteit van de zonnestraling zo hoog als in de tropen. Er zit echter een addertje onder het gras: In de nazomer en herfst komen daar regelmatig tropische cyclonen voor met windsnelheden van meer dan 200 kilometer per uur. Hierdoor dreigt ernstige en kostbare schade te ontstaan. Cedrik Zapfe, expert en CTO van de Schletter Group, legt uit hoe "orkaanbestendige" fotovoltaïsche systemen daar toch geïnstalleerd kunnen worden en wat daarbij van belang is.

1. Lokale normen in acht nemen

In de meeste landen zijn er lokale normen die onder andere verwijzen naar de windbelasting in de regio. Deze normen vormen de basis voor de statische berekening van het systeem. Dit resulteert bijvoorbeeld in de paalafstand voor de frames voor grondmontage en de noodzakelijke wiskundige verificaties voor de moduleklemmen en vele andere zaken.

2. Controle van de bodemgesteldheid

De beste statische berekening is echter verspilling als de installatie letterlijk "op zand is gebouwd". Want alle krachten die op de installatie werken, moeten door de palen worden geabsorbeerd en in de grond worden afgevoerd. En bij hoge windsnelheden is de grond vaak de zwakste schakel in de ketting. Als een orkaan over de zonnepanelen trekt, ontstaat een zuigeffect - vergelijkbaar met een vliegtuigvleugel. Op de fundamenten van de installatie werken enorme trek- en hefboomkrachten, waardoor ze kunnen loskomen of zelfs uit de grond worden getrokken.

De basis van elke serieuze planning is daarom een nauwkeurig onderzoek van de bodemgesteldheid. Dit gebeurt meestal door middel van een geologisch onderzoek waarbij onder andere de structuur, samenstelling en porositeit van de bodem wordt geanalyseerd. Het rapport wordt opgesteld door een gespecialiseerde dienstverlener of door de fabrikant van de installatie - op voorwaarde dat hij over de nodige ervaring beschikt. Dit resulteert in een specificatie voor de algemene statica van de installatie, inclusief de nodige verificaties.

3. Statische berekening - de basis kennen

Voor de daaropvolgende statische berekening van het systeem is het eerst van belang om de zogenaamde belastingseffectzijde precies te begrijpen: Waar werkt de windbelasting en vooral hoe. De verwachte windsnelheden uit de lokale technische normen zijn slechts één kant van de medaille. Zij zeggen welke krachten kunnen optreden, maar niet hoe deze krachten daadwerkelijk op de afzonderlijke onderdelen inwerken. Het is de taak van de montageleverancier om dit te onderzoeken. Daarom zijn uitgebreide windtunneltests een integraal onderdeel van de productontwikkeling voor fabrikanten van hoogwaardige systemen. Met behulp van de aldus verkregen gegevens kan het krachteffect exact worden berekend. Het is belangrijk dat met alle onderdelen rekening wordt gehouden. In de praktijk komt het steeds weer voor dat bijvoorbeeld alleen de belastingen die de profielen moeten kunnen dragen worden getest, terwijl andere onderdelen zoals spanten en moduleklemmen worden verwaarloosd.

De tweede belangrijke parameter voor de berekening is de zogenaamde componentweerstandszijde, d.w.z. het draagvermogen van de afzonderlijke componenten. Ook hier volstaan zuivere rekenmodellen niet, maar zijn testen nodig. Omdat: Bij de planning van fotovoltaïsche systemen bereiken de in de bouwsector gebruikelijke normen en berekeningsmethoden hun grenzen. De achtergrond hiervan is dat een fotovoltaïsch systeem niet in een aula onder perfecte omstandigheden wordt opgebouwd, maar in de open lucht. De toleranties, bijvoorbeeld bij de zetting van paalfunderingen in oneffen terrein, zijn daarom onvermijdelijk groter dan in de klassieke bouw.

Daarom hecht de leverancier veel belang aan het grondig testen van onderdelen als onderdeel van de productontwikkeling. Gerenommeerde leveranciers testen en berekenen de weerstanden van de componenten tijdens de productontwikkeling met behulp van de zogenaamde eindige-elementenmethode, waarbij het fysieke gedrag van de componenten onder belasting uitvoerig wordt gesimuleerd en berekend. Idealiter worden ook echte belastingstests uitgevoerd. Dit verhoogt de ontwikkelingsinspanning. Maar het is een belangrijke voorwaarde dat een montagesysteem de geplande 25, 30 of zelfs 40 jaar meegaat, zelfs onder extreme omstandigheden.

4. Nauwkeurige montagehandleiding

Om ervoor te zorgen dat wat berekend is ook in de praktijk werkt, moet het systeem natuurlijk vakkundig op de bouwplaats worden gemonteerd. Hiervoor zijn nauwkeurige en uitgebreide documentatie en montage-instructies met bijbehorende technische tekeningen cruciaal - vooral omdat de montage meestal door externe bedrijven wordt uitgevoerd. Deze tekeningen bevatten niet alleen gedetailleerde montage-instructies. Ze wijzen ook op foutbronnen, zoals het juiste aanhaalmoment van schroeven.

5. Op de bouwplaats: Improviseer - maar doe het goed

Er is bijna geen enkel fotovoltaïsch project in de open lucht waarbij de planning op de bouwplaats 100 procent exact kan worden uitgevoerd. Er zijn bijna altijd onvoorziene moeilijkheden die dwingen om hier en daar van het plan af te wijken. Zo worden bijvoorbeeld vaak keien in de grond gevonden en kunnen sommige heipalen niet worden geplaatst zoals gepland.

Daarom is het belangrijk om een zeker improvisatievermogen te hebben op de bouwplaats - maar op zo'n manier dat de statica nog steeds gewaarborgd is. Dit wordt gewaarborgd door een responsieve en ervaren "after-sales support" van de installatiefabrikant. Idealiter zorgen dezelfde technici die al bij de planning betrokken waren, voor de berekening en uitvoering van alternatieve oplossingen.

6. Kan een structureel probleem worden: Corrosie

De tropen zijn niet alleen een extreem gebied wat betreft mogelijke windbelasting. De atmosfeer is ook agressiever voor stalen onderdelen dan op bijna elke andere plaats op aarde. Ten eerste heeft de lucht in kustgebieden een zeer hoog chloridegehalte, wat corrosie enorm bevordert en versnelt. Bovendien is er een hoge luchtvochtigheid en vormt zich 's ochtends en 's avonds vaak condens op de onderdelen. In kustgebieden treden beide verschijnselen tegelijkertijd op - een extreme belasting voor metalen onderdelen.

Conventionele corrosiebescherming gaat onder dergelijke extreme omstandigheden slechts enkele jaren mee. Als de coating eenmaal "uit" is, bestaat het risico van pitting en zelfs het falen van afzonderlijke onderdelen. Hieruit blijkt: In de tropen is duurzaamheid belangrijker dan elders. In tropische gebieden met veel wind is een bijzonder duurzame en resistente corrosiebescherming die bestand is tegen deze agressieve omstandigheden dan ook een must.

Solide montagesysteem stelt investering veilig

Fotovoltaïsche systemen in tropische gebieden hebben een bovengemiddelde opbrengst. Tegelijkertijd staan ze bloot aan bovengemiddelde risico's - van cyclonen, zware regenval, vochtigheid en corrosie. Investeerders en projectontwikkelaars moeten daarom goed opletten bij de keuze en planning van het montagesysteem. Een eenvoudige berekening laat zien waarom dit de moeite waard is: Het montagesysteem maakt slechts ongeveer 10 procent van de totale investering uit, de modules ongeveer 70 procent. Als u hier de verkeerde prioriteiten stelt, riskeert u een dure puinhoop.