Namestitev nosilne konstrukcije sončnih kolektorjev na tla, zemljo in ozemljitev panelov

Sončni kolektorji se vse bolj razširjajo ne le na strešne konstrukcije, ampak tudi na rešitve, nameščene na tla. Nosilna konstrukcija za sončne kolektorje, nameščena na tla, je odlična alternativa, če strešna površina ni idealna ali je na voljo večja površina. Te rešitve so vsestranske, vendar je za učinkovitost in varnost nujno ustrezno načrtovanje in izvedba.

Poleg izbire tipov nosilnih konstrukcij in načinov pritrditve zemeljskih sistemov je pomembno upoštevati tudi napredne možnosti, kot so sončne sledilne konstrukcije. Pravilna namestitev nosilne konstrukcije sončnih kolektorjev ni le mehanska, ampak tudi električna kritična zadeva – ozemljitev ima pomembno vlogo pri zaščiti pred električnim udarom in trajnosti sistema.

V našem članku bomo razložili, zakaj ni priporočljivo, da nosilno konstrukcijo za sončne kolektorje izdelate sami, in kakšne praktične nasvete je vredno upoštevati na podlagi izkušenj SOLARKIT. Če želite namestiti zemeljski sončni kolektor, vas bo ta vodnik popeljal skozi vse korake – strokovno utemeljeno in enostavno za razumevanje.

Prednosti in izzivi sončnih kolektorjev, nameščenih na tla

Nosilne konstrukcije sončnih kolektorjev, nameščene na tla, omogočajo optimalno nastavitev panelov – višje, proti jugu in pod idealnim kotom –, s čimer lahko dosežemo do 20–25 % večjo proizvodnjo v primerjavi s sistemi, nameščenimi na strehi. Poleg tega nam namestitev na tla omogoča večje, celo prosto razširljive sisteme, ki jih je mogoče kombinirati z bifacialnimi paneli, ki izkoriščajo tudi svetlobo, ki se odbija od tal.

Vendar pa namestitev na tleh nima samo prednosti. Začetna naložba je dražja, ker je potrebna nova konstrukcija in temelji, poleg tega pa je lahko potrebnih več uporabnih dovoljenj. Za nadzorirano izvedbo konstrukcije je treba upoštevati kakovost tal, vetrno obremenitev ter odvod deževnice in erozijo tal. Poleg tega se lahko pri večjih površinah pojavijo večje potrebe po vzdrževanju, na primer zaradi čiščenja in rednega pregledovanja konstrukcijskih elementov.

Tudi v Madžarski število sončnih elektrarn na tleh narašča: konec leta 2023 bo v državi delovalo več kot 5,8 GW zmogljivosti, od česar bo znaten delež pripadal sistemom na tleh. Ti projekti industrijske velikosti, kot so sončne elektrarne v Pécsu ali Százhalombattá, dobro kažejo, da je zemeljska namestitev ob premišljenem okoljskem in stroškovnem upravljanju lahko dolgoročno donosna naložba.

Vrste nosilnih konstrukcij za sončne kolektorje na tleh

Pri sončnih elektrarnah lahko izbirate medveč vrstami zemeljskih nosilnih konstrukcij – pri vseh je pomembno, da je rešitev prilagojena značilnostim tal in namenu sistema. Tukaj so najpogostejše vrste, ki so se v praksi izkazale za uspešne:

1. Nosilna konstrukcija s fiksnim naklonom (fixed-tilt)

Preprosta, stabilna konstrukcija, pritrjena pod reguliranim naklonom, ki panele drži pod naklonom, primernim za geografsko širino in prostorske značilnosti, kar pomeni nižje investicijske stroške. Brez mehanizacije in elektronike, z manj gibljivimi deli in manjšimi zahtevami po vzdrževanju – idealna izbira za majhne sisteme.

2. Sistemi za sledenje soncu (sledenje)

Premikljivi, z eno- ali dvoosno sledenjem: enoosno sledenje omogoča dnevno premikanje, dvoosno sledenje pa sledenje celotnega neba, s čimer se optimira izkoristek sončne energije v dnevu in sezoni . Povečanje proizvodnje za več kot 25 % v primerjavi s fiksnimi nosilnimi konstrukcijami; kar je še posebej koristno pri večjih namestitvah ali sistemih IPP. Enosenzorski in dvosenzorski sledenje se med seboj zelo razlikujeta. Dvosenzorski je dobra izbira za zelo majhne namestitve, enosenzorski pa je idealen za srednje velike in večje namestitve.

3. Stojno nosilno konstrukcijo (pole‑mount)

En ali več panelov je nameščenih na enem stebru; včasih z nastavljivim nagibom in osjo vrtenja, redkeje v kombinaciji s sledilnim mehanizmom. Majhna površina, preprosta konstrukcija – primerna za domačo ali manjšo industrijsko rabo, predvsem na omejenih površinah.

4. Betonska nosilna konstrukcija z balastom

Sistem, obtežen z betonskimi ali jeklenimi betonskimi bloki, ki ne zahteva izkopavanja tal – idealen za zaščitene ali začasne lokacije, na primer za folijasto pokrite površine.

5. Posebni prilagodljivi in alternativni sistemi

Sistemi, prilagojeni posebnim okoliščinam, kot so vetrovne površine, kmetijska območja ali senčna okolja – lahko so izdelani v višji izvedbi, nameščeni na ograje (npr. sončni kolektorji z zvočno izolacijo) ali v agrivoltaični kombinaciji.Za razmere v Sloveniji so na voljo modularni,

nerjavečih ali aluminijastih izvedbah z adaptivno geometrijo – na primer IKARUS.

Povzetek:

Fiksirani tiltje idealna, preprosta in stroškovno učinkovita rešitev.

Sledenje sistemi dosegajo višjo zmogljivost, vendar so bolj zapleteni in dražji, poleg tega pa zavzemajo več prostora, saj so potrebni večji razmaki med vrstami.

Konstrukcije s stebri in balastom so premične, pritrjene na mesto in enostavne za namestitev.

Posebni sistemi so prilagodljivi in se lahko prilagodijo posebnim potrebam, zlasti v kmetijstvu, za zaščito pred hrupom ali na težavnem terenu.

Sončni kolektorji za sončne kolektorje na tla, zemljo

Bistvo nosilnih konstrukcij za sledenje soncu je, da se paneli nenehno prilagajajo gibanju Sonca, tako da lahko dlje časa delujejo pod optimalnim kotom padanja sončnih žarkov. Velika prednost tega je, da proizvedejo do 30–50 % več energije kot fiksni sistemi, vendar je seveda velikost sončnega kolektorja še vedno pomemben dejavnik.

Enosmerno sledenje proti dvosmerno sledenje

Enosmerni sistemi – običajno sledijo Soncu v smeri vzhod–zahod – zagotavljajo 20–25 % več energije na leto v primerjavi s fiksnimi konstrukcijami.

Pridvoosnih sistemih paneli sledijo dnevnim in sezonskim gibanjem, tako da se letna proizvodnja lahko poveča tudi za 45–50 %.

Splošne prednosti sistemov za sledenje soncu:

1. Večja proizvodnja električne energije skozi cel dan.
2. Učinkovitejša raba zemlje, manjša masa panelov je zadostna v primerjavi s fiksnimi konstrukcijami.
3. Posebej ugodno pri večjih sistemih in visoki porabi električne energije.

Splošne slabosti sistemov za sledenje soncu:

1. Dražja izvedba in vzdrževanje zaradi gibljivih delov.
2. Pogosto je potrebno preverjanje, da se zmanjša možnost okvar, saj vsak dodatni gibljiv del predstavlja tveganje.
3. Potrebna je pravilna namestitev in zasnova brez senčenja – sicer se lahko bližnje nameščeni paneli med seboj senčijo.

Sončni sledi sistemi,nameščeni na tleh, zagotavljajo izjemen donos, zlasti pri večjih, industrijskih ali agrivoltaičnih sistemih. Enosmerna rešitev je stroškovno učinkovita in zanesljiva, medtem ko dvosmerna struktura maksimira donos – vendar obe zahtevata več vzdrževanja in višje investicijske stroške v primerjavi s fiksno nosilno konstrukcijo.

Različni postopki namestitve sončnih kolektorjev na tla

Postavitev nosilne konstrukcije sončnih kolektorjev na tla poteka v več korakih, katerih natančen vrstni red in temeljita izvedba zagotavljajo dolgoročno stabilnost in zmogljivost sistema:

1. Priprava tal in urejanje terena

Izravnavanje terena pred namestitvijo je osnovni pogoj za natančno montažo, še posebej na naklonjenih ali neravnih površinah. Analiza trdnosti tal pomaga določiti, ali je glede na model potrebna zemeljska vijak, beton ali balastna podlaga. V mnogih primerih je za optimizacijo plevela in odvodnjavanja priporočljiva uporaba gramoza ali geotekstila.

2. Vrsta temeljev

1. Fiksiranje z zemeljskimi vijaki: hiter način z majhnim vplivom na okolje, idealen zlasti za mehka tla.
2. Betonski temelji: priporočljivi so zlasti za večje sisteme, kot so sledenje ali stebrne rešitve, saj zagotavljajo boljšo stabilnost in trajnost.
3. Balastna podlaga: sistem iz vnaprej izdelanih betonskih blokov, ki ne zahteva prekopavanja tal – idealna rešitev za najem in začasne namestitve.

3. Sestavljanje in pritrditev nosilne konstrukcije

Elementi konstrukcije (npr. jeklene stebre, nosilci) je treba sestaviti v skladu z navodili proizvajalca, z natančnim nastavitvijo kota in privijanjem. Pri večjih sistemih lahko pri natančnem nameščanju elementov pomaga žerjav ali mehanska dvigalna oprema.

4. Pritrditev in nastavitev panelov

Plošče se pritrdi s posebnimi sponkami ali objemkami – pri tem je treba upoštevati priporočila proizvajalcev nosilnih konstrukcij za sončne kolektorje. Zagotoviti je treba ustrezen razmik med ploščami, da senčenje ne zmanjša proizvodnje.

5. Električni priključek in ozemljitev

Ozemljitevsončnega sistema, nameščenega na tla , je bistvenega pomena: potencialno nevtralna povezava s tlemi ščiti sistem in uporabnike pred električnim udarom. Pri ozemljitvi se kovinske nosilne konstrukcije in fitingi povežejo z zemeljskim potencialom z zeleno-rumeno prevodno žico. Za povečanje varnosti se priporoča uporaba zaščitnih naprav proti kratkemu stiku in prenapetosti.

6. Naknadni pregled in načrt vzdrževanja

Stabilnost konstrukcije in nameščenih elementov je treba redno preverjati, zlasti po vetru in ob vsaki spremembi letnega časa. Čistoča panelov, zategovanje vijakov in preverjanje ozemljitvenih priključkov so nujni za dolgotrajno delovanje.

Namestitev sončnih kolektorjev na tla temelji na več temeljih: urejanje terena, izbira ustreznih temeljev, mehanska montaža, električna montaža, ozemljitev in vzdrževanje so enako pomembni.Vsak korak je treba skrbno izvesti, da sistem deluje pravilno, varno in ima dolgo življenjsko dobo. Vidno je, da so pomembni tudi drugi vidiki, ki niso upoštevani pri namestitvi sončnih kolektorjev na streho.

Zakaj je ozemljitev sončnega sistema nujna?

Ozemljitev sončnega sistema ni le zakonska obveznost, ampak tudi osnovni varnostni in delovni pogoj.

Zaščita pred dotikom in varnost ljudi

V primeru okvare ali izolacijskih težav lahko kovinska nosilna konstrukcija in okvirji panelov pridejo pod napetost. Ustrezno ozemljitev odvede odvečno električno energijo v tla, kar lahko prepreči nesreče zaradi električnega udara.

Zaščita pred prenapetostjo in strelo

Neposredni ali posredni vpliv udarov strele lahko povzroči resne poškodbe inverterja ali panelov. Ozemljitev zagotavlja pot z nizko upornostjo za te prenapetosti – tudi ob posebni zaščiti (strela, SPD) –, kar podaljšuje življenjsko dobo sistema.

Zaščita naprav in učinkovitost sistema

Ozemljitev ni samo zaščita, ampak delno tudi optimizacija sistema: zmanjša električne motnje, interferenco in izboljša zmogljivost sistema. Poleg tega pomaga preprečiti poškodbe panelov zaradi PID (Potential Induced Degradation).

Ozemljitev nosilnih konstrukcij in panelovsončnih kolektorjev je nujna za zaščito človeškega življenja, opreme in zanesljivega delovanja sistema. Del ozemljitvenega sistema je tudi dobro načrtovana, standardom ustrezna zaščita pred dotikom in prenapetostjo.

Sončni kolektorji doma? To se ne splača!

Domača namestitev nosilnega sistema za sončne kolektorje se na prvi pogled zdi poceni in privlačna rešitev, vendar pa prinaša številna tveganja:

Nepravilno dimenzioniranje in konstrukcija

Izbira ustreznih nosilnih elementov je zapletena: izbirate lahko med različnimi kakovostmi materialov, nosilnostjo in konstrukcijskimi elementi. Neustrezno dimenzioniran sistem se sčasoma lahko deformira ali celo zruši.

Varnostni problemi, vprašanja odgovornosti

Madžarski standardi (npr. MSZ HD 60364-7-712) predpisujejo zaščito pred dotikom in prenapetostjo, kar je pri domači izdelavi težko izpolniti. To lahko privede do hudih nesreč ali materialne odgovornosti.

Izguba garancije, nepravilna izvedba

Nekateri proizvajalci prevzemajo garancijo samo za sisteme, ki jih je potrdil usposobljeni monter. Neodobrena ali nepravilna izvedba razveljavi to pravno zaščito in otežuje morebitno poznejšo nadgradnjo.

Pomanjkanje kontrole kakovosti

Pri domači namestitvi ni rednega nadzora – lahko se na primer izpustijo pregledi pritrditev, ozemljitvenih priključkov ali materialnih napak konstrukcijskih elementov.

Skratka: čeprav se „naredi sam“ na prvi pogled zdi ugodna rešitev, je zaradi izgube zanesljivosti, varnosti in garancije na dolgi rok veliko bolj tvegana. Sodelovanje s strokovnim izvajalcem vam zagotavlja brezstresno, pravno in tehnično strokovno rešitev.

SOLARKIT praktični nasveti za izvajalce

Na podlagi izkušenj SOLARKIT-a so to najpomembnejši praktični nasveti za tiste, ki želijo izvesti sončno elektrarno na tleh:

Dogovor z dobaviteljem električne energije o načinu obračuna

Preden načrtujete sistem, je smiselno pojasniti način obračuna (bruto ali neto merjenje), saj to lahko vpliva na dimenzioniranje in donosnost.

Izbira izkušenega, registriranega izvajalca

Za zagotovitev ustrezne kakovosti surovin, montaže in dokumentacije je nujno izbrati zanesljivega izvajalca. Po izkušnjah SOLARKIT so referenca, registracija in garancija osnovni pogoji.

Priprava podrobne in pregledne ponudbe

Vedno zahtevajte ponudbo, ki podrobno navaja stroške načrtovanja, pridobivanja dovoljenj, materiala in montaže – tako se izognete „skritim stroškom“.

Izogibajte se pogostim napakam pri izvedbi

V spletnih seminarjih SOLARKIT opozarjajo na zanemarjeno temeljenje ali netočno montažo kovinskih delov, ki lahko kasneje povzročijo strukturne ali električne težave.

Pregled po zagonu in merjenje porabe

Po namestitvi je priporočljivo vgraditi pametni merilnik porabe in preveriti, ali inverter res zagotavlja optimalno delovanje („pametno merjenje porabe“ – na podlagi videoposnetkov SOLARKIT).

Sledite najnovejšim nasvetom na blogu in v družbenih medijih

Blog SOLARKIT in spletni seminarji redno objavljajo nove nasvete, npr. kako pametno polniti električni avtomobil iz sončne celice v izoliranem omrežju.

Sončni sistemi, nameščeni na tleh, danes niso več namenjeni le kmetijskim in industrijskim naložbam – vedno več gospodinjstev se odloča za to rešitev. Izbor in namestitev ustrezne nosilne konstrukcije za sončne kolektorje na tleh je dolgoročno ne le ekonomično, temveč zagotavlja tudi stabilen, enostaven za vzdrževanje in razširljiv sistem.

Fiksna ali soncu sledijoča nosilna konstrukcija za sončne kolektorje na tleh pomeni različne stopnje donosa, stroške namestitve in vzdrževanja. Pri izbiri različnih načinov namestitve – z zemeljskimi vijaki, betonskimi ali balastnimi rešitvami – je treba upoštevati strukturo tal, čas, potreben za namestitev, in obremenitev okolja.

Eden od temeljev za varno delovanje sistema je ustrezno ozemljitev: ta ne zagotavlja le zaščito pred električnim udarom, ampak tudi ščiti elektronske elemente in podaljšuje življenjsko dobo sistema. Čeprav je domača izvedba lahko privlačna, v praksi skriva številne pasti – neustrezna pritrditev, pomanjkljiva električna zaščita ali pomanjkljiva regulacija lahko povzročijo resne težave.

Praktični nasveti SOLARKIT vam pomagajo izogniti se najpogostejšim napakam in izbrati nosilno konstrukcijo, ki bo vašemu sončnemu sistemu služila dolga leta – varno, učinkovito in v skladu z zakonodajo.