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Ingénierie adaptée aux fortes charges de neige, aux vents violents et aux conditions complexes des projets
Le marché solaire coréen exige des systèmes de fixation capables de s’adapter aux conditions locales sur site, plutôt que de se contenter de configurations standard. Les centrales solaires au sol peuvent nécessiter des adaptations pour des terrains irréguliers et des conditions neigeuses sévères, tandis que les projets sur toits industriels doivent tenir compte de la capacité portante des toitures, de la résistance au vent, de la compatibilité avec les systèmes de fixation et de l’étanchéité.
Pour les entrepreneurs généraux (EPC), les installateurs solaires et les développeurs de projets, la structure de fixation constitue un élément critique en matière de sécurité du projet, de facilité de construction et de performance à long terme.
L’expérience de Super Solar couvre des projets solaires au sol et sur toiture, d’une puissance allant jusqu’à plusieurs mégawatts, réalisés en Corée du Sud. Deux projets représentatifs — une centrale solaire au sol de 2 MW à Pyeongchang et une installation solaire industrielle sur toiture de 2 MW à Changwon — illustrent des défis techniques distincts et soulignent l’importance de solutions de fixation spécifiques à chaque projet.
L’orientation et l’angle d’inclinaison des modules influencent le rendement énergétique annuel, l’espacement entre rangées, les ombres portées et l’efficacité globale d’utilisation des surfaces. Ces facteurs doivent être évalués conjointement avec les contraintes structurelles et topographiques propres au projet.
Une étude publiée en 2018 dans la revue New & Renewable Energy a simulé des systèmes photovoltaïques sur 80 sites en Corée du Sud à l’aide du logiciel System Advisor Model (SAM). Selon les hypothèses retenues dans cette étude, les angles azimutaux optimaux simulés variaient de 176° à 184°, tandis que les angles d’inclinaison optimaux allaient de 30° à 36°.
Ces résultats constituent une référence utile pour la recherche, et non une spécification universelle d’installation. Les paramètres de conception réels doivent être déterminés au cas par cas, en fonction de l’emplacement, de la géométrie du toit ou du terrain, des ombres portées, des charges de vent et de neige, des objectifs de production énergétique et des exigences applicables.
Une structure de fixation solaire doit transmettre les charges provenant des modules, via les rails, les colliers, les supports et les connexions, jusqu’à la structure du toit ou aux fondations au sol.
Pour les projets au sol, les éléments à prendre en compte lors de la conception peuvent inclure :
Pour les toitures industrielles, l’évaluation technique doit également prendre en compte la capacité structurale existante du bâtiment, le profil du toit, la méthode de fixation, les détails d’étanchéité et l’accès pour l’entretien.
Les normes structurelles coréennes applicables ainsi que les hypothèses de conception spécifiques au projet doivent être confirmées par l’ingénieur responsable. La vitesse du vent, la hauteur de la couche de neige et la charge de conception structurale sont des paramètres distincts et ne doivent pas être considérés comme interchangeables.
Le projet de Pyeongchang illustre la nécessité de coordonner la conception structurelle, le choix des fondations et la disposition des modules dans une installation solaire au sol confrontée à des conditions de site difficiles.
Un terrain irrégulier peut influencer le positionnement des pieux, les hauteurs de support, l’alignement des rails et la séquence d’installation. Une disposition conçue sans tenir suffisamment compte de la topographie du site pourrait nécessiter des ajustements importants pendant la phase de construction.
Pour ce projet, une fondation sur pieux en acier a été retenue afin de s’adapter aux conditions topographiques du site. La disposition de la structure de fixation a également adopté un agencement « à module manquant » dans certaines zones afin de suivre plus fidèlement les variations du terrain.
Plutôt que d’imposer à chaque rangée une disposition uniforme, cette approche permet à l’agencement du champ photovoltaïque de s’adapter à la géométrie locale du site. Sa pertinence doit être évaluée au regard de l’efficacité d’utilisation des sols, de la conception électrique, de la continuité structurelle, de l’accès aux chantiers et de la rentabilité du projet.
Pyeongchang est située dans la province de Gangwon, où les conditions de neige constituent un facteur important à prendre en compte lors de la conception du projet. L’accumulation de neige peut accroître les charges exercées sur les modules, les rails, les supports, les liaisons et les fondations.
L’approche retenue pour le projet a intégré une prise en compte spécifique au site des conditions de neige, de l’inclinaison des modules et de la résistance structurelle. L’angle d’inclinaison des modules peut influencer l’écoulement naturel de la neige, mais cet écoulement ne doit pas être considéré comme un substitut à la vérification structurale des charges dues à la neige. Selon la température, le vent, la géométrie du champ photovoltaïque et les obstacles environnants, la neige peut demeurer sur les modules ou s’y accumuler de façon inégale.
Pour un projet situé dans un environnement soumis à des conditions neigeuses sévères, l’examen de la conception doit donc porter sur l’ensemble du chemin de transmission des charges, la capacité des éléments, la résistance des liaisons, les performances des fondations ainsi que les hypothèses utilisées dans les calculs structurels.
Les informations relatives au projet identifient l’acier à haute résistance, doté d’une forte limite élastique et d’une forte résistance à la traction, comme une caractéristique clé de la structure de fixation. Le projet aurait également fait l’objet d’essais tiers en Corée du Sud.
La portée des essais applicables, les nuances de matériaux et les critères d’acceptation doivent être mentionnés dans la documentation technique justificative lors de la présentation de ces détails dans le cadre de soumissions techniques officielles.
Le cas de Pyeongchang illustre comment un système solaire au sol d’échelle mégawatt peut nécessiter des décisions coordonnées concernant le choix des fondations, l’aménagement adaptatif au relief et la conception structurelle liée à la neige.
Pour les développeurs et les entrepreneurs EPC travaillant sur des sites accidentés ou dans des zones soumises à des conditions hivernales rigoureuses, la leçon principale est que la conception des structures de fixation doit reposer sur les caractéristiques réelles du site et sur les exigences structurelles vérifiées — et non uniquement sur un aménagement standard.
Le projet de Changwon illustre un ensemble différent d’exigences : l’installation d’un champ photovoltaïque à échelle industrielle sur un bâtiment industriel existant, tout en coordonnant la compatibilité du toit, les charges structurelles et la protection contre les intempéries.
Les toitures métalliques industrielles peuvent présenter des profils, des géométries de tôle, des espacements de pannes, des détails de fixation et des états variés. Un composant de fixation adapté à un profil de toiture peut ne pas convenir à un autre.
Le projet de Changwon a utilisé des colliers personnalisés adaptés au profil existant de la toiture. La solution retenue combinait des approches de fixation non perforantes et perforantes, selon les exigences d’installation.
Le choix de la méthode de fixation doit être évalué en fonction de l’assemblage réel de la toiture, du chemin de transfert des charges, de la capacité du support et des pannes, de la compatibilité des colliers, de la qualité de l’installation et des détails d’étanchéité. Une connexion non perforante n’est pas automatiquement adaptée à toutes les toitures, et une connexion perforante exige un scellement et des détails appropriés.
Avant d’installer un grand champ photovoltaïque sur un bâtiment industriel existant, il faut évaluer la capacité du bâtiment à supporter les charges supplémentaires. Celles-ci comprennent les modules photovoltaïques et le système de fixation, ainsi que les charges environnementales pertinentes et les combinaisons de charges requises par la base de conception du projet.
Les informations relatives au projet indiquent une vitesse de vent de base de 36 m/s. Cette valeur doit être interprétée comme le paramètre local déclaré pour le projet, et non automatiquement comme la vitesse de vent ou la pression finale appliquée dans chaque calcul structural. L’ingénieur responsable doit confirmer les dispositions applicables en matière de vent, les conditions d’exposition, la géométrie du bâtiment, les zones de toiture, les coefficients de pression, les combinaisons de charges et les exigences en matière de fixation.
Pour le système de fixation, l’examen de la conception doit tenir compte de :
L’agencement final doit être vérifié comme un système complet plutôt que comme des composants de fixation isolés.
Le projet a utilisé 3 360 modules de 595 Wc chacun, ce qui donne une puissance CC calculée de 1 999,2 kWc, soit environ 2 MWc.
En divisant la surface de toiture signalée de 11 000 m² par les 3 360 modules, on obtient une moyenne d’environ 3,27 m² de surface de toiture par module. Il s’agit d’un rapport de surface global, et non de l’empreinte physique d’un module individuel. Ce rapport intègre les effets de l’agencement, des espacements et d’autres considérations relatives à la surface du toiture.
Le positionnement final des modules doit également tenir compte des emplacements des supports structurels, de l’évacuation des eaux pluviales, des itinéraires d’accès, des besoins d’entretien, des ombres portées et des distances de sécurité applicables.
Les fuites au niveau de la toiture peuvent engendrer des problèmes opérationnels et d’entretien pour les propriétaires de bâtiments industriels. La conception du système de fixation doit donc tenir compte des interactions entre les colliers ou fixations, les tôles de toiture, les joints, les chemins d’évacuation des eaux et les détails existants d’étanchéité.
Pour les fixations pénétrantes, des étanchéités appropriées et des contrôles rigoureux lors de l’installation sont essentiels. Pour les fixations non pénétrantes, l’ingénieur doit toutefois confirmer que la liaison assure les performances structurelles requises, sans endommager l’ensemble de la toiture.
L’accès aux inspections, le dégagement pour l’évacuation des eaux et la facilité d’entretien de la toiture ainsi que du système photovoltaïque doivent être pris en compte dès la phase d’aménagement du plan, et non reportés après l’installation.
Les informations relatives au projet indiquent une période de livraison de mai à octobre 2024 et une production annuelle d’énergie d’environ 2 410 MWh.
La production annuelle déclarée est un indicateur utile de la performance du projet, mais elle ne doit pas être attribuée uniquement à la structure de fixation. Le rendement énergétique dépend des modules photovoltaïques, des onduleurs, de la conception du système, de la ressource solaire, des ombres portées, des conditions de fonctionnement, de la disponibilité et d’autres facteurs propres au projet.
Le cas de Changwon illustre la coordination technique nécessaire lors de l’installation d’un système photovoltaïque de classe 2 MW sur une toiture métallique industrielle existante. La compatibilité de la toiture, la capacité structurelle, la conception pour les charges de vent, les détails de fixation et l’étanchéité doivent être prises en compte de façon intégrée.
Pour les propriétaires d’immeubles industriels et les entrepreneurs EPC, l’objectif n’est pas simplement d’installer des modules sur l’espace de toiture disponible. Il s’agit de concevoir une solution de fixation qui satisfait aux exigences structurelles du projet tout en permettant une installation sécurisée, un entretien aisé et un fonctionnement fiable à long terme.
| Dimension technique | Projet au sol de Pyeongchang | Projet photovoltaïque sur toiture industrielle de Changwon |
|---|---|---|
| Capacité du projet | 2 MW | Environ 2 MWc |
| Emplacement | Comté de Pyeongchang, province de Gangwon | Zone industrielle de Jinbuk, Changwon |
| Problème principal | Conditions enneigées et terrain irrégulier | Toiture métallique existante et vitesse de vent de base signalée de 36 m/s |
| Méthode de fixation | Fondation sur pieux en acier et agencement adapté au terrain | Fixations sur toiture personnalisées avec approches de fixation non perforantes et perforantes signalées |
| Focus structurel clé | Adéquation de la fondation, résistance de la structure en acier et conception liée à la neige | Capacité portante de la toiture, connexions de fixation, vérification des charges de vent et étanchéité |
| Caractéristique distinctive | agencement « module manquant » pour s’adapter aux variations du terrain | Fixation personnalisée pour un toit industriel existant |
| Données supplémentaires relatives au projet | Environ 3,5 mois d’installation active de la fixation, selon le rapport | 3 360 modules de 595 Wc chacun ; surface de toiture d’environ 11 000 m² ; production annuelle déclarée d’environ 2 410 MWh |
| Conclusion principale | Adapter les fondations et la disposition des panneaux aux conditions réelles du terrain et de la neige | Coordonner la fixation, la structure du bâtiment, la résistance au vent et l’étanchéité |
Dans leur ensemble, ces projets illustrent une expérience acquise dans deux environnements clés d’installation solaire en Corée du Sud : des centrales au sol sur des terrains accidentés et des systèmes photovoltaïques sur toiture industrielle de bâtiments existants à toiture métallique.
Super Solar fournit des solutions de fixation solaire pour des projets photovoltaïques au sol et sur toiture, y compris des structures et composants de fixation sélectionnés en fonction des exigences spécifiques de chaque projet.
L’expérience de la société dans les projets menés en Corée du Sud comprend des installations au sol et sur toiture, à l’échelle mégawatt. Grâce à sa filiale locale, JS ENC CO., LTD., et à son soutien commercial en coréen, Super Solar peut échanger avec les clients locaux concernant les exigences du projet, le choix des produits et la coordination.
Examiner l’emplacement du site, le type d’installation, les caractéristiques des modules, le profil de la toiture ou les conditions du sol, ainsi que les exigences relatives à la conception du projet.
Identifier une configuration de fixation adaptée, y compris les rails, les colliers, les supports, les fondations ou les éléments de fixation correspondants.
Coordonner les informations nécessaires à la vérification structurelle, notamment les conditions locales de vent et de neige propres au projet, les détails de raccordement et les contraintes d’installation. Les calculs structurels finaux et les approbations doivent être réalisés par les professionnels qualifiés chargés du projet.
Coordonner les spécifications des produits, les exigences de fabrication et de livraison avec le calendrier du projet et l’équipe d’installation.
Utiliser le soutien en langue coréenne fourni par JS ENC CO., LTD. afin de faciliter la communication avec les clients locaux et les parties prenantes du projet.
Les principaux éléments à considérer comprennent les charges de vent et de neige spécifiques au site, les conditions du terrain ou de la toiture, l’adéquation des fondations ou des systèmes de fixation, les calculs structurels, la protection contre la corrosion, l’évacuation des eaux et l’accès pour l’entretien. La configuration finale doit être vérifiée conformément aux exigences applicables du projet.
Oui, là où l’étude de site et les analyses techniques confirment une solution adaptée. La sélection des fondations, les hauteurs de support, la disposition en rangées, l’accès à la construction et l’alignement structurel doivent être coordonnés. Une disposition adaptée au relief, incluant éventuellement des espaces choisis dans l’agencement des modules, peut convenir à certains sites.
La capacité structurelle du bâtiment existant, le profil du toit, les emplacements des supports, la compatibilité des pinces, les charges de vent et les détails d’étanchéité doivent être évalués. La méthode de fixation doit convenir à l’assemblage spécifique du toit et être vérifiée pour les charges prévues dans le projet.
Non. Une vitesse de vent de base constitue un seul paramètre entrant dans l’évaluation des charges de vent. La conception finale dépend de la norme applicable, de l’exposition, de la géométrie du bâtiment, des zones de toit, des coefficients de pression, des combinaisons de charges et des détails de fixation.
Super Solar possède une filiale locale, JS ENC CO., LTD., qui offre un soutien commercial en coréen. Les clients peuvent contacter cette équipe pour discuter des exigences de leur projet et des options de systèmes de fixation.
Que vous développiez une centrale solaire au sol ou que vous installiez des panneaux photovoltaïques sur un toit industriel existant, la solution de fixation doit être choisie en fonction des conditions réelles du site, des exigences structurelles et du plan d’installation.
Contactez Super Solar et JS ENC CO., LTD. pour discuter de l’emplacement de votre projet, du type d’installation, des caractéristiques des modules et des exigences en matière de fixation.
Super Solar accompagne les équipes de projets avec des produits de fixation solaire et une coordination technique pour les applications photovoltaïques au sol et sur toiture en Corée du Sud.
Kim, J. C., & Kim, K. (2018). « Étude des différences régionales concernant l’orientation et l’angle d’inclinaison optimaux pour les systèmes photovoltaïques : simulations à l’aide du modèle System Advisor Model. » New & Renewable Energy , 14(2), 9–20. https://doi.org/10.7849/ksnre.2018.6.14.2.009
Les chiffres spécifiques à ce projet, mentionnés dans cet article, sont fondés sur les informations relatives au projet fournies pour cette étude de cas. Avant toute soumission technique ou réglementaire officielle, il convient de vérifier les allégations structurelles détaillées, la portée des essais, les éditions des normes applicables et les performances déclarées en consultant la documentation d’origine du projet.
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