Dlaczego system mocowania paneli fotowoltaicznych jest ważny?
O tym jak ważne są m.in. parametry paneli fotowoltaicznych z pewnością już wiecie. Jest to bowiem temat szeroko komentowany w debacie publicznej. Niestety często pomija się w niej inną, równie istotną kwestię jaką jest mocowanie paneli fotowoltaicznych.
Fotowoltaika to system przewidziany na wieloletnią pracę, w trudnych, zewnętrznych warunkach. Tam narażony jest m.in. na działanie niekiedy bardzo intensywnych zjawisk pogodowych - burz, wiatru, deszczu, gradu, śniegu, mrozu, upałów etc.
Przy czym z obciążeniami mechanicznymi (np. naprężeniami wywołanymi wiatrem i śniegiem, uderzeniami gradu, a także piasku, drobnych kamyków) oraz chemicznymi (np. z mgłą solną, amoniakiem, kwaśnymi deszczami) muszą poradzić sobie nie tylko moduły fotowoltaiczne.
Nie można jednak zapominać, że przed podobnymi wyzwaniami stoją też konstrukcje montażowe, które przecież zapewniają stabilność modułów, chroniąc je przed zerwaniem czy uszkodzeniem. To właśnie od nich zależy, czy instalacja będzie działać długo i bezproblemowo, czy może jednak po którejś z burz fotowoltaiki nie znajdziemy jej już na dachu.
Elementy mocowania paneli fotowoltaicznych
Z jakich elementów składa się mocowanie paneli PV? Odpowiedź na to pytanie zależy od tego, w jakim miejscu ma powstać instalacja. Inne systemy mocowań stosuje się bowiem np. w przypadku dachów płaskich, inne w przypadku gruntu, a jeszcze inne w przypadku dachu skośnego, pokrytego dachówką ceramiczną.
W zależności od rodzaju systemu mogą to być więc:
- Szyny montażowe, czyli też inaczej profile montażowe, które stanowią główny stelaż pod moduły PV,
- Klemy - czy specjalne zaciski służące do przytwierdzenia paneli do szyn montażowych,
- Uchwyty montażowe, służące przytwierdzeniu konstrukcji do dachu,
- Łączniki szyn montażowych,
- Zatrzaski,
- Śruby i nakrętki montażowe,
- Balasty - czyli obciążniki przewidziane dla konstrukcji montażowych na dach płaski.
Jak dobrać mocowanie paneli PV?
Wspominaliśmy już, że mocowania paneli fotowoltaicznych powinny być dostosowane do warunków otoczenia. Jakie jeszcze kryteria należy wziąć pod uwagę przy wyborze konkretnego systemu? Znaczenie ma m.in.:
- Rodzaj pokrycia dachowego - nie każdy zdaje sobie sprawę z tego, że aby konstrukcje fotowoltaiczne były solidnie przymocowane, muszą być dostosowane do typu poszycia - inne elementy montażowe są wymagane w przypadku blachodachówki, a inne w przypadku blachy trapezowej czy dachówki ceramicznej. Podobnie jest zresztą w przypadku dachów płaskich.
- Kształt i konstrukcja dachu - bywa, że trafiają dachy o nieregularnych bryłach i nietypowych wymiarach. Montaż instalacji w takim miejscu, bez doboru odpowiedniego systemu mocowań może być wyzwaniem - szczególnie, że stelaż musi być przykręcony solidnie, pod odpowiednim kątem, umożliwiającym panelom pracę.
- Wymiary oraz rodzaj modułów PV - system mocowań musi uwzględniać wagę oraz powierzchnię montowanych na nim modułów. Co więcej, musi być dostosowany do ich typu - inaczej montuje się bowiem moduły bezramkowe, a inaczej standardowe panele z ramką aluminiową.
- Ilość miejsca na montaż - zdarza się, że miejsce instalacji wymaga od monterów np. pionowego zamocowania modułów. System musi być również dostosowany do takich zmian.
Jakie rodzaje systemów mocowań paneli fotowoltaicznych można wyróżnić?
Systemy mocowania paneli fotowoltaicznych - rodzaje
Zasadniczo można wyróżnić trzy typy konstrukcji montażowych pod panele fotowoltaiczne:
- dedykowane pod fotowoltaikę na dachu płaskim,
- dedykowane pod fotowoltaikę na dachu skośnym,
- dedykowane pod fotowoltaikę na gruncie.
Pośród nich występują jeszcze różne podtypy, zróżnicowane pod kątem specyfiki miejsca montażu, a także samej techniki mocowania. Przyjrzyjmy się im.
Mocowanie paneli fotowoltaicznych na dachu skośnym
Zacznijmy od systemów, które najczęściej wykorzystuje się w przypadku fotowoltaiki dla domu, a zatem od mocowań paneli fotowoltaicznych na dachu skośnym.
Większość producentów w tym przypadku wyróżnia:
- system mocowania do dachu z poszyciem z blachodachówki;
- system mocowania do dachu z poszyciem z blachy na rąbek;
- system mocowania do dachu z blachą trapezową;
- system mocowania do dachu z poszyciem dachówką ceramiczną;
- system mocowania do dachu z tzw. karpiówką;
- system mocowania do dachu pokrytego dachówką bitumiczną (gontem bitumicznym).
Ze względu na miejsce pracy, wszystkie konstrukcje montażowe powinny być wykonane z materiałów odpornych na korozję oraz promieniowanie UV, a zatem np. ze stali nierdzewnej i aluminium.
Uniwersalnymi elementami systemów montażowych (które mogą jednak różnić się kształtem) są:
- aluminiowe szyny montażowe - dobrane pod kątem planowanej orientacji montażu (pion, poziom),
- łączniki szyn montażowych,
- klemy - środkowe oraz końcowe, przeznaczone do zamontowania modułów na stelażu,
- śruby do skręcania poszczególnych elementów systemu.
Mocowania fotowoltaiczne - blachodachówka
W przypadku standardowej, metalowej blachodachówki system wykonany jest z aluminium i stali nierdzewnej. W skład systemu mocowania paneli fotowoltaicznych dla dachu skośnego z blachodachówką, oprócz wspomnianych wyżej szyn, klem i śrub montażowych wchodzą:
- specjalne śruby w podwójnym gwintem i uszczelką, która ma zapobiegać przeciekom w razie deszczu,
- adaptery montażowe, które mocuje się na śrubach, a które służą do zamocowania szyn podtrzymujących panele PV,
Ten rodzaj systemu montuje się do krokwi, bezpośrednio przez blachodachówkę. Z racji tego, że konieczne jest wykonanie otworu w poszyciu, do mocowań wykorzystuje się śruby dwugwintowe z uszczelką. Producenci dopuszczają jednak wykorzystanie dodatkowego uszczelniacza, który nie wejdzie w reakcję z materiałem, z którego wykorzystano uszczelkę pierwotną.
Źródło: corab.pl
Blacha na rąbek - mocowanie paneli PV
Mocowanie fotowoltaiki na dachu z blachą na rąbek wygląda nieco inaczej. W tym przypadku, do elementów podstawowych dochodzą regulowane uchwyty montażowe. Przykręca się je do grzbietu blachy, po obu stronach przetłoczenia. Następnie na nich układane są szyny montażowe oraz klemy, do których przykręca się moduły.
Żródło: energy5.pl
Blacha trapezowa - mocowanie fotowoltaiki
W przypadku blachy trapezowej, szyny montażowe zwykle stosuje się jeden z dwóch typów systemów - klemowy oraz bezklemowy.
W systemie klemowym wykorzystuje się szyny o charakterystycznym, trapezowym kształcie. W zależności od producenta i typu systemu mogą to być krótkie tzw. mostki lub też pełnowymiarowe profile. Oba typy stelaży powinny być wyposażone w specjalną izolację, która uniemożliwi dostawanie się wody przez otwory montażowe. Następnie do profili dokręca się klemy.
Źródło: corab.pl
W systemie bezklemowym, montuje się specjalne mostki, do których później przymocowuje się właściwe szyny montażowe - w nie później wsuwa się ramy modułów.
W obu przypadkach stelaż na blasze modułowej przykręca się bez lokalizowania krokwi, bezpośrednio do poszycia, za pomocą samogwintujących śrub zawierających uszczelkę.
Dachówka ceramiczna i karpiówka - systemy montażowe dla fotowoltaiki
W systemie montażu dachówki ceramicznej kluczowym elementem są uchwyty montażowe, które montuje się do krokwi dachowej, po wcześniejszym zdjęciu elementów poszycia.
Na nich, po ponownym zamontowaniu zdjętych dachówek układa się profile montażowe, a następnie instaluje się klemy.
Źródło: corab.pl
W podobny sposób wygląda mocowanie paneli fotowoltaicznych na dachu z karpiówką - różnica polega głównie na kształcie uchwytu montażowego, przykręcanego do krokwi.
Źródło: energy5.pl
Mocowanie fotowoltaiki - gont bitumiczny
Jeśli chodzi o gont, to podobnie jak w przypadku dachówki ceramicznej podstawą mocowania są specjalne uchwyty montażowe, które w zależności od producenta systemu, przykręca się do deskowania, bezpośrednio przez poszycie lub też po uprzednim zdjęciu jego elementów (do warstwy deskowania).
Źródło: corab.pl
Mocowanie paneli fotowoltaicznych na dachu płaskim
Jeśli chodzi o dachy płaskie, to konstrukcje muszą zapewnić nie tylko stabilne i wytrzymałe mocowanie paneli do podłoża, ale też odpowiedni kąt ułożenia pod względem padających promieni słonecznych. Elementy montażowe, w zależności od techniki mocowania, są wykonywane z aluminium, stali nierdzewnej bądź też z Magnelis - stali powlekanej specjalną powłoką antykorozyjną (stopem cynkowo-aluminiowo-magnezowym).
Pod względem metody montażu najczęściej wyróżnia się dwa typy mocowań:
- nieinwazyjny - balastowy, zgrzewany,
- inwazyjny - kotwiony.
Istnieje wiele wariantów mocowań dla każdego z tych typów, bardzo zbliżonych do siebie pod względem instalacji, dlatego tu przytoczymy jedynie kilka przykładów.
System balastowy
Jednym z najbardziej charakterystycznych systemów mocowań paneli fotowoltaicznych jest tzw. stelaż w kształcie “ekierki”.
Mocowanie to powstaje na trójkątnej podbudowie (w zależności od producenta), złożonej pojedynczego, zginanego profilu lub też oddzielnych elementów stelaży. Na tak przygotowanej podstawie montuje się następnie moduły fotowoltaiczne za pomocą zatrzasków (wpinanych w tylnej części ramy modułu) lub klem. Po przygotowaniu poszczególnych konstrukcji dla każdego modułu, łączy się je i obciąża balastem ułożonym w zagłębieniach profilu konstrukcji.
Źródło: corab.pl
Stelaż dla fotowoltaiki wschód-zachód
Charakterystycznym systemem mocowania paneli PV jest również system montażu wschód-zachód. W modelu tym panele są ułożone naprzeciwko siebie.
System ten składa się z dolnej szyny, do której po środku dokręca się mocowanie górne, na którym ułożone zostaną górne części modułów. Po obu stronach szyny dolnej montuje się mocowania dolne. Integralnym elementem całego systemu jest konstrukcja pod balast, którą w zależności od producenta może być specjalna platforma lub też stelaż skręcany z profili.
Źródło: corab.pl
System klejony/zgrzewany
Alternatywą dla systemu balastowego, dedykowaną dachom o niskiej nośności pokrytych membraną jest mocowanie fotowoltaiki za pomocą konstrukcji klejonej lub zgrzewanej.
W przypadku tego wariantu podstawą jest stelaż wykonany z szyn trapezowych - w zależności od metody instalacji może on mieć kształt opisywanej już “ekierki” lub też konstrukcji pod montaż wschód-zachód.
W systemie zgrzewanym zamiast balastu stosuje się jednak pasek membrany, którym przepasa się szynę trapezową będącą podstawą mocowania, i który łączy się trwale z membraną dachową.
Źródło: energy5.pl
Mocowanie paneli fotowoltaicznych na gruncie
Konstrukcje pod panele fotowoltaicznych na gruncie można podzielić pod względem metody mocowania na:
- konstrukcje wbijane - gdzie podpory systemu są umieszczone w ziemi za pomocą specjalnego urządzenia (tzw. kafara),
- konstrukcje wkręcane - w których np. podpory montuje się we wkręconych w ziemię wsponikach.
- mocowane mechanicznie - które kotwi się do betonowych płyt, będących podstawą systemu.
- śledzące - służące montażowi fotowoltaiki na trackerach.
Mocowania można również podzielić pod względem ilości podpór na jedno, dwu i trójpodporowe (przewidziane dla montażu fotowoltaiki wschód-zachód).
Systemy wbijane
Standardowe systemy wbijane składają się z:
- podpór przedniej i tylnej (lub jednej podpory),
- belek wzdłużnych,
- szyn skośnych,
- klem.
Po wbiciu podpór, montuje się stelaż z szyn skośnych i belek wzdłużnych, na którym potem zostaną zamontowane klemy mocujące panele PV.
Źródło: corab.pl
W przypadku rozwiązań wkręcanych, elementy mocowania paneli fotowoltaicznych są bardzo podobne. Główna różnica polega na tym, że podpory instaluje się na wkręcanych wspornikach.
Źródło: corab.pl
Warto jeszcze dodać, że wariantem system wbijanego może być system wciskany, w którym podpora przednia jest mocowana w ziemi za pomocą rur kotwiących umieszczonych w stopie bazowej. Dodatkowym wzmocnieniem konstrukcji są odciągi linowe.
Źródło: corab.pl
Na trackerach
Specyficznym przypadkiem mocowania paneli fotowoltaicznych jest tzw. tracker, czyli aktywna konstrukcja pozwalająca na ustawienie modułów fotowoltaicznych w optymalnym położeniu względem słońca.
Szerzej na ten temat pisaliśmy w naszym artykule “Fotowoltaika na trackerach – kiedy warto w nią zainwestować?”
W zależności od rodzaju konstrukcji, może ona być zbudowana w podobny sposób co fotowoltaika wbijana w grunt. Może być też zakotwiona lub zalana w betonowym fundamencie. Elementem jej wyposażenia, której nie posiadają inne systemy jest jednak siłownik, który może obracać stelażem podtrzymującym moduły tak, by mogły podążać za słońcem. System tego typu zwykle posiada własną stację pogodową z czujnikami deszczu, wiatru, śniegu, z której dane wykorzystuje algorytm śledzący.
