Jakie konstrukcje montażowe stosować na dachach płaskich i dlaczego?

W Suwałkach powstaje jedna z większych w kraju dachowych instalacji fotowoltaicznych, dzięki której inwestor istotnie zredukuje koszty utrzymania swoich obiektów. Kluczowy przy takich projektach, realizowanych na dużych powierzchniach dachowych, jest dobór nie tylko modułów i inwerterów, ale także konstrukcji, które musi cechować relatywnie niska waga, a jednocześnie wytrzymałość na warunki atmosferyczne.

Na dachu Zespołu Szkół Centrum Kształcenia Rolniczego im. W. Witosa w Suwałkach powstaje duża instalacja fotowoltaiczna o mocy 100 kW (na zdjęciu). Dzięki niej kształcący się w suwalskiej szkole przyszli rolnicy będą mogli przekonać się, jakie korzyści może dać fotowoltaika – szczególnie w kontekście problemów z dostępem do energii elektrycznej i jej kosztów na terenach wiejskich.

Montaż fotowoltaiki na dachu Zespołu Szkół Centrum Kształcenia Rolniczego w Suwałkach to element szerszego programu termomodernizacyjnego, w ramach którego suwalska szkoła zyska także gruntową pompę ciepła o mocy 156 kW, z którą fotowoltaika będzie się uzupełniać, dostarczając potrzebną do pracy pompy energię elektryczną.

REKLAMA

Generalnym wykonawcą jest firma Hydrochem DGE S.A., a za wykonanie samej instalacji fotowoltaicznej odpowiada firma Ecotechnologies Emil Cwalina.

Roczny uzysk energii ma wynosić około 750 kWh w przeliczeniu na zainstalowany 1 kW mocy nominalnej, co wynika z konkretnego ustawienia paneli posadowionych w ten sposób ze względu na specyfikę projektu realizowanego na dużej powierzchni dachowej. 

Moduły ustawiono pod kątem 10 stopni w kierunku południowym, a mniejszy kąt nachylenia pozwala dodatkowo na zwiększenie mocy instalacji fotowoltaicznej na danej powierzchni dachu ze względu na możliwość zmniejszenia odstępów między rzędami modułów i wykorzystania ich większego wolumenu.

Instalacja w Suwałkach powstaje na dachu płaskim w oparciu o system montażowy firmy K2 Systems S-Dome.

Dlaczego systemy mają kąt nachylenia „tylko” 10° lub 15°, a nie 30°?

W naszych szerokościach geograficznych (Europa środkowa i północna) optymalny kąt nachylenia dla modułów PV mieści się w przedziale od 25 do 55 stopni, w zależności od lokalizacji i pory roku. Moduł PV ustawiony pod odpowiednim kątem przeciwległym w stosunku do kąta nasłonecznienia (azymut 90°) przynosi większy uzysk.

Mimo to z ekonomicznego punktu widzenia często bardziej sensowne jest ustawienie modułów w instalacji nie pod optymalnym kątem do słońca, nawet jeśli pojedynczy moduł przynosi wtedy mniej uzysku.

• Im bardziej stroma instalacja na dachu płaskim, tym większego wymaga zabezpieczenia przed wiatrem w postaci balastu czy specjalnego zamocowania. Większość dachów można obciążać tylko w ograniczonym zakresie nośności, a bywa też, że do konstrukcji nośnej dachu nie można niczego mocować. Dlatego systemy S- i D-Dome oraz S-Rock są zoptymalizowane pod względem balastu.
• Mniejszy kąt ustawienia, 10° ew. 15°, umożliwia montaż modułów z mniejszym rozstawem między rzędami. Tzn. na dachu można zamontować więcej modułów i tym samym osiągnąć z niego większy uzysk energii.
• Mniejszy kąt ustawienia oznacza jednocześnie mniej materiału montażowego. To z kolei redukuje obciążenie, zapotrzebowanie na zasoby i koszty.
• Do projektowania i wyliczenia balastu dla konstrukcji S- i D-Dome oraz S-Rock możemy wykorzystać dedykowane oprogramowanie K2 Base ON: https://base.k2-systems.com/#!/start co znacznie skraca czas poświęcony na przygotowanie projektów opartych o ww. rozwiązania

Systemy montażowe z ekspozycją w kierunku południowym: S-Dome i S-Rock

System S-Dome (10°, najczęściej ekspozycja w kierunku południowym)

Przeznaczenie rozwiązania:

• Maksymalny uzysk energii na każdy moduł, tzn. przez cały okres użytkowania modułu ekspozycja w kierunku południowym (na półkuli północnej) przynosi najwyższy uzysk w godzinach południowych.
• Zasilanie sieci energetycznej, tzn. gdy energia niezużyta na potrzeby własne w ciągu dnia jest odprowadzana do publicznej sieci energetycznej lub może być magazynowana.
• Duże powierzchnie dachowe, tzn. gdy jest wystarczająco dużo miejsca na dachu do zachowania rozstawu rzędów uzależnionego od szerokości geograficznej w celu uniknięcia zacienienia.

Gdzie:

• Ogólnie: rozwiązanie wskazane w każdej szerokości geograficznej, gdy głównym kryterium jest maksymalny uzysk na każdy moduł.
• W szczególności: Im bliżej równika, tym mniejsze mogą być rozstawy między rzędami modułów, tzn. tym mniejsze jest zacienienie przez rząd poprzedzający.

Zaleta:

REKLAMA

• Możliwa indywidualna konfiguracja instalacji, ponieważ można montować elementy konstrukcyjne na szynie z elastycznym rozstawem.

System S-Rock (15°, najczęściej ekspozycja w kierunku południowym)

Przeznaczenie rozwiązania:

• Maksymalny uzysk energii na każdy moduł, tzn. przez cały okres użytkowania modułu ekspozycja w kierunku południowym (na półkuli północnej) przynosi najwyższy uzysk w godzinach południowych.
• Zasilanie sieci energetycznej, tzn. gdy energia niezużyta na potrzeby własne w ciągu dnia jest odprowadzana do publicznej sieci energetycznej lub może być magazynowana.
• Gdy tolerowane są mniejsze starty z powodu zacienienia ew. niezbędny większy odstęp, ponieważ prefabrykowane elementy odpowiadają dwóm wymiarom standardowym (S-Rock i S-Rock Short).

Gdzie:

• Ogólnie: rozwiązanie wskazane w każdej szerokości geograficznej, gdy głównym kryterium jest maksymalny uzysk na każdy moduł.
• W szczególności: system S-Rock jest dostępny w dwóch długościach: S-Rock i S-Rock Short. Pierwotny element konstrukcyjny S-Rock został zaprojektowany do rozstawu rzędów 1,76 m (szerokość modułów do 1000 mm) i zapewnia „bezcieniowy” montaż instalacji na szerokościach geograficznych ≤ 48,8°N aż do przesilenia zimowego (21. grudnia, godz. 12:00). Element konstrukcyjny S-Rock Short jest przeznaczony do montażu z rozstawem ok. 1,5 m między rzędami i można go stosować na niższych szerokościach geograficznych (optymalne ≤ 41°N).

Zaleta:

• Prefabrykowany element konstrukcyjny, bez szyn.
• Korzyść finansowa: ręczny i szybki montaż na dachu.
• Balast zintegrowany w elemencie konstrukcyjnym.
• O 5° wyższa ekspozycja, umożliwiająca bezproblemowe zwiększenie uzysku na każdy moduł przy odpowiednio dopasowanym rozstawie rzędów.

System montażowy z ekspozycją w kierunkach wschodnim i zachodnim: D-Dome

System D-Dome (10°, najczęściej ekspozycja w kierunku wschodnim i zachodnim)

Przeznaczenie rozwiązania:

• Optymalne wykorzystanie powierzchni dachu, tzn. można zainstalować więcej modułów na dachu, ponieważ nie muszą być zachowane rozstawy między rzędami eliminujące zacienienie.
• Zużywanie energii na potrzeby własne, np. w sektorze produkcyjnym. Od wschodu do zachodu słońca instalacja przynosi równomierny uzysk energetyczny, który można zużyć bezpośrednio, bez dodatkowego akumulatora.

Gdzie:

• Ogólnie: rozwiązanie wskazane w każdej szerokości geograficznej, w przypadku bezpośredniego zużycia na potrzeby własne.
• W szczególności: w szerokościach geograficznych północnych (Europa Środkowa i Północna i odpowiednie szerokości geograficzne na całej kuli ziemskiej) większy uzysk na daną powierzchnię dachu w porównaniu z ekspozycją w kierunku południowym.

Zaleta:

• Mniejsze koszty montażu i konstrukcji nośnej na każdy moduł w stosunku do modułów o ekspozycji w jednym kierunku.

Zdjęcia z montażu instalacji fotowoltaicznej na dachu Zespołu Szkół Centrum Kształcenia Rolniczego im. W. Witosa w Suwałkach :

artykuł sponsorowany