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Ingegneria per carichi nevosi elevati, venti forti e condizioni progettuali complesse
Il mercato solare della Corea del Sud richiede sistemi di fissaggio in grado di rispondere alle specifiche condizioni locali dei siti, anziché basarsi esclusivamente su configurazioni standard. Gli impianti solari a terra potrebbero dover adattarsi a terreni irregolari e a severe condizioni nevose, mentre i progetti su tetti industriali devono tenere conto della capacità portante del tetto, della resistenza al vento, della compatibilità con i sistemi di fissaggio e dell’impermeabilizzazione.
Per gli appaltatori EPC, gli installatori solari e gli sviluppatori di progetti, la struttura di fissaggio rappresenta un elemento fondamentale per la sicurezza del progetto, la facilità di costruzione e le prestazioni a lungo termine.
L’esperienza di Super Solar comprende progetti solari su larga scala — sia a terra che su tetto — in Corea del Sud, con potenze misurate in megawatt. Due progetti rappresentativi — un sistema a terra da 2 MW a Pyeongchang e un sistema industriale su tetto da 2 MW a Changwon — illustrano diverse sfide ingegneristiche e l’importanza di soluzioni di fissaggio specifiche per ogni progetto.
L’orientamento e l’angolo di inclinazione dei moduli influenzano la produzione energetica annuale, la distanza tra le file, le ombre e l’efficienza complessiva nell’utilizzo del terreno. Questi fattori devono essere valutati congiuntamente ai vincoli strutturali e di sito del progetto.
Uno studio del 2018 pubblicato su New & Renewable Energy ha simulato impianti fotovoltaici in 80 località della Corea del Sud utilizzando il System Advisor Model (SAM). Secondo le ipotesi dello studio, gli angoli azimutali ottimali simulati variavano tra 176° e 184°, mentre gli angoli di inclinazione ottimali variavano tra 30° e 36°.
Questi risultati forniscono un utile riferimento per la ricerca, non una specifica universale per l’installazione. I parametri di progettazione effettivi devono essere determinati per ogni progetto in base alla località, alla geometria del tetto o del terreno, alle ombre, ai carichi dovuti al vento e alla neve, agli obiettivi di produzione energetica e ai requisiti applicabili.
Una struttura di fissaggio solare deve trasferire i carichi dai moduli attraverso le rotaie, le staffe, i supporti e i collegamenti fino alla struttura del tetto o alla fondazione a terra.
Per i progetti su terreno, i fattori da considerare nella progettazione possono includere:
Per i tetti industriali, la valutazione ingegneristica dovrebbe considerare anche la capacità strutturale dell'edificio esistente, il profilo del tetto, il metodo di fissaggio, i dettagli impermeabilizzanti e l'accesso per la manutenzione.
Gli standard strutturali coreani applicabili e le ipotesi progettuali specifiche del progetto devono essere confermate dall'ingegnere responsabile. Velocità del vento, profondità della neve e carico strutturale di progetto sono parametri diversi e non devono essere considerati intercambiabili.
Il progetto di Pyeongchang dimostra la necessità di coordinare la progettazione strutturale, la scelta delle fondazioni e la disposizione dei moduli in un impianto solare a terra con condizioni di sito impegnative.
Un terreno irregolare può influenzare il posizionamento dei pali, le altezze dei supporti, l’allineamento delle rotaie e la sequenza di installazione. Un layout progettato senza un’adeguata considerazione della topografia del sito potrebbe richiedere aggiustamenti estesi durante la fase di costruzione.
Per questo progetto è stato adottato un sistema di fondazione con pali in acciaio per adeguarsi alle condizioni del terreno. Inoltre, il layout di fissaggio ha impiegato una disposizione a «modulo mancante» in alcune aree per seguire meglio le variazioni del terreno.
Piuttosto che imporre a ogni fila un layout uniforme, questo approccio consente alla disposizione dell’impianto di adattarsi alla geometria locale del sito. La sua idoneità deve essere valutata in relazione all’efficienza nell’utilizzo del suolo, alla progettazione elettrica, alla continuità strutturale, all’accessibilità durante la costruzione e alla sostenibilità economica del progetto.
Pyeongchang si trova nella provincia di Gangwon, dove le condizioni nevose rappresentano un fattore importante per la progettazione del progetto. L’accumulo di neve può aumentare i carichi sui moduli, sui binari, sui supporti, sui collegamenti e sulle fondazioni.
L’approccio progettuale ha tenuto conto delle specifiche condizioni nevose del sito, dell’inclinazione dei moduli e della resistenza strutturale. L’inclinazione dei moduli può influenzare lo scorrimento naturale della neve, ma quest’ultimo non deve essere considerato un sostituto della verifica strutturale del carico neve. La neve può permanere sui moduli o accumularsi in modo non uniforme a seconda della temperatura, del vento, della geometria dell’impianto e degli ostacoli circostanti.
Per un progetto situato in un ambiente con condizioni nevose severe, la revisione progettuale deve quindi esaminare l’intero percorso di trasmissione del carico, la capacità degli elementi strutturali, la resistenza dei collegamenti, le prestazioni delle fondazioni e le ipotesi utilizzate nei calcoli strutturali.
Le informazioni sul progetto identificano l'acciaio ad alta resistenza con elevate prestazioni di snervamento e di trazione come caratteristica fondamentale della struttura di fissaggio. Si è inoltre riferito che il progetto ha subito prove da parte di un ente terzo in Corea del Sud.
L'ambito applicabile delle prove, i tipi di materiale e i criteri di accettazione devono essere indicati nella documentazione tecnica di supporto quando tali dettagli vengono presentati in formali submission ingegneristiche.
Il caso di Pyeongchang illustra come un impianto solare su terreno su scala megawatt richieda decisioni coordinate sulla scelta delle fondazioni, sulla disposizione adattata al terreno e sulla progettazione strutturale relativa alla neve.
Per gli sviluppatori e gli appaltatori EPC che operano su siti irregolari o in aree con condizioni invernali severe, l'insegnamento principale è che la progettazione della struttura di fissaggio deve basarsi sul sito reale e sui requisiti strutturali verificati, non esclusivamente su una disposizione standard.
Il progetto Changwon dimostra un diverso insieme di requisiti: installare un impianto fotovoltaico su scala industriale su un edificio industriale esistente, coordinando la compatibilità del tetto, il carico strutturale e la protezione dagli agenti atmosferici.
I tetti industriali in metallo possono variare per profilo, geometria del foglio, interasse dei travetti, dettagli di fissaggio e stato di conservazione. Un componente di montaggio adatto a un determinato profilo di tetto potrebbe non essere idoneo per un altro.
Il progetto Changwon ha utilizzato morsetti personalizzati adattati al profilo esistente del tetto. La soluzione adottata ha combinato approcci di fissaggio non penetranti e penetranti, in base ai requisiti di installazione.
La scelta del metodo di fissaggio deve essere valutata in relazione all’effettiva composizione del tetto, al percorso di trasferimento dei carichi, alla capacità del supporto e dei travetti, alla compatibilità dei morsetti, alla qualità dell’installazione e ai dettagli impermeabilizzativi. Una connessione non penetrante non è automaticamente adatta a ogni tipo di tetto, e una connessione penetrante richiede un’adeguata sigillatura e una progettazione accurata.
Prima di installare un grande impianto fotovoltaico su un edificio industriale esistente, è necessario valutare la capacità dell’edificio di sopportare i carichi aggiuntivi. Ciò include i moduli fotovoltaici e il sistema di fissaggio, nonché i carichi ambientali pertinenti e le combinazioni di carico richieste dalla base progettuale del progetto.
Le informazioni sul progetto indicano una velocità di riferimento del vento di 36 m/s. Questo valore va inteso come parametro relativo alla località del progetto dichiarata, non automaticamente come velocità finale del vento o pressione applicata in ogni calcolo strutturale. L’ingegnere responsabile deve verificare le disposizioni applicabili relative al vento, le condizioni di esposizione, la geometria dell’edificio, le zone del tetto, i coefficienti di pressione, le combinazioni di carico e i requisiti di fissaggio.
Per il sistema di fissaggio, la revisione progettuale deve considerare:
L’assetto finale deve essere verificato come sistema completo, anziché come singoli componenti di fissaggio isolati.
Il progetto ha utilizzato 3.360 moduli da 595 Wp ciascuno, per una potenza CC calcolata di 1.999,2 kWp, ovvero circa 2 MWp.
Dividendo la superficie totale del tetto riportata (11.000 m²) per i 3.360 moduli si ottiene una media di circa 3,27 m² di superficie di tetto per modulo. Si tratta di un rapporto di area complessivo, non dell’ingombro fisico di un singolo modulo; include gli effetti della disposizione planimetrica, degli spazi interstiziali e di altri fattori legati alla superficie del tetto.
Il posizionamento definitivo dei moduli deve inoltre tenere conto delle posizioni dei supporti strutturali, dello smaltimento delle acque meteoriche, dei percorsi di accesso, delle esigenze di manutenzione, dell’ombreggiamento e delle distanze di sicurezza applicabili.
Le perdite dal tetto possono causare problemi operativi e di manutenzione per i proprietari di edifici industriali. La progettazione del sistema di fissaggio deve quindi tenere conto dell’interazione tra morsetti o elementi di fissaggio, lastre del tetto, giunti, percorsi di drenaggio e dettagli esistenti dell’impermeabilizzazione.
Per i sistemi di fissaggio penetranti, è essenziale adottare un’adeguata sigillatura e controlli in fase di installazione. Per i sistemi di fissaggio non penetranti, l’ingegnere deve comunque verificare che il collegamento garantisca le prestazioni strutturali richieste, senza danneggiare l’insieme del tetto.
L’accessibilità per le ispezioni, lo spazio libero per il drenaggio e la possibilità di effettuare la manutenzione sia del tetto sia del sistema fotovoltaico devono essere valutate già nella fase di sviluppo della disposizione planimetrica, e non lasciate a dopo l’installazione.
Le informazioni sul progetto indicano un periodo di consegna da maggio a ottobre 2024 e una generazione annua di energia di circa 2.410 MWh.
La produzione annuale riportata è un indicatore utile delle prestazioni del progetto, ma non va attribuita esclusivamente alla struttura di fissaggio. Il rendimento energetico dipende dai moduli fotovoltaici, dagli inverter, dalla progettazione del sistema, dalla risorsa solare, dall’ombreggiamento, dalle condizioni operative, dalla disponibilità e da altri fattori specifici del progetto.
Il caso di Changwon illustra la coordinazione ingegneristica necessaria per installare un sistema fotovoltaico da 2 MW su una copertura metallica industriale esistente. Devono essere valutati congiuntamente la compatibilità della copertura, la capacità strutturale, la progettazione per carichi di vento, i dettagli di fissaggio e l’impermeabilizzazione.
Per i proprietari di edifici industriali e per gli appaltatori EPC, l’obiettivo non è semplicemente installare moduli nello spazio disponibile sulla copertura. Si tratta piuttosto di sviluppare una soluzione di fissaggio che soddisfi i requisiti strutturali del progetto, garantendo al contempo un’installazione sicura, la manutenibilità e un funzionamento affidabile a lungo termine.
| Dimensione ingegneristica | Progetto su terreno a Pyeongchang | Progetto su copertura industriale a Changwon |
|---|---|---|
| Capacità del progetto | 2 MW | Circa 2 MWp |
| Posizione | Pyeongchang-gun, provincia di Gangwon | Complesso industriale di Jinbuk, Changwon |
| Sfida principale | Condizioni della neve e terreno irregolare | Tetto metallico esistente e velocità di base del vento segnalata di 36 m/s |
| Approccio al montaggio | Fondazione su pali d'acciaio e layout adattivo al terreno | Morsetti per tetto personalizzati con approcci di fissaggio non penetranti e penetranti segnalati |
| Focus strutturale chiave | Idoneità della fondazione, resistenza della struttura in acciaio e progettazione relativa alla neve | Capacità del tetto, connessioni di fissaggio, verifica del carico del vento e impermeabilizzazione |
| Caratteristica distintiva | layout a "modulo mancante" per adattarsi alle variazioni del terreno | Installazione personalizzata su un tetto industriale esistente |
| Dati aggiuntivi del progetto | Circa 3,5 mesi di installazione attiva delle strutture di supporto, come riportato | 3.360 moduli da 595 Wp; superficie del tetto di circa 11.000 m²; produzione annua stimata di circa 2.410 MWh, come riportato |
| Conclusione principale | Adattare le fondazioni e la disposizione degli impianti alle condizioni reali del terreno e della neve | Coordinare le strutture di supporto, la struttura dell’edificio, la resistenza al vento e l’impermeabilizzazione |
Nel complesso, i progetti dimostrano esperienza in due importanti ambienti di installazione fotovoltaica in Corea del Sud: impianti a terra su terreni irregolari e sistemi su tetti industriali di edifici esistenti con copertura in lamiera metallica.
Super Solar fornisce soluzioni di fissaggio fotovoltaico per impianti a terra e su tetto, inclusi telai e componenti scelti in base ai requisiti specifici di ciascun progetto.
L'esperienza della società nei progetti in Corea del Sud comprende sia impianti su terreno che su tetti, di dimensioni pari a diversi megawatt. Grazie alla sua controllata locale JS ENC CO., LTD. e al supporto commerciale in lingua coreana, Super Solar può comunicare con i clienti locali riguardo ai requisiti del progetto, alla selezione dei prodotti e alla coordinazione.
Esaminare la posizione del sito, il tipo di installazione, le specifiche dei moduli, il profilo del tetto o le condizioni del terreno e i requisiti di progettazione del progetto.
Identificare una configurazione di fissaggio adeguata, compresi i relativi binari, morsetti, supporti, fondazioni o componenti di fissaggio.
Coordinare le informazioni necessarie per la verifica strutturale, inclusi le condizioni specifiche del progetto relative a vento e neve, i dettagli di collegamento e i vincoli di installazione. I calcoli strutturali finali e le relative approvazioni devono essere eseguiti da professionisti qualificati responsabili del progetto.
Coordinare le specifiche del prodotto, i requisiti di produzione e consegna con il cronoprogramma del progetto e con il team di installazione.
Utilizzare il supporto in lingua coreana fornito da JS ENC CO., LTD. per facilitare la comunicazione con i clienti locali e gli stakeholder del progetto.
I fattori chiave da considerare comprendono i carichi specifici del sito relativi a vento e neve, le condizioni del terreno o del tetto, l'idoneità delle fondazioni o dei sistemi di fissaggio, i calcoli strutturali, la protezione contro la corrosione, lo smaltimento delle acque e l'accessibilità per la manutenzione. La configurazione finale deve essere verificata in conformità ai requisiti specifici del progetto.
Sì, laddove l’indagine sul sito e l’ingegneria confermino una soluzione adeguata. È necessario coordinare la scelta delle fondazioni, le altezze di supporto, la disposizione delle file, l’accesso per la costruzione e l’allineamento strutturale. Per alcuni siti potrebbe essere opportuna una disposizione adattiva al terreno, compresi intervalli selezionati nell’assetto dei moduli.
Devono essere valutate la capacità strutturale dell’edificio esistente, il profilo del tetto, le posizioni dei supporti, la compatibilità delle morsettiere, i carichi dovuti al vento e i dettagli di impermeabilizzazione. Il metodo di fissaggio deve essere idoneo all’assemblaggio specifico del tetto ed essere verificato rispetto ai carichi previsti per il progetto.
No. Una velocità di vento di base è solo uno degli input per la valutazione dei carichi dovuti al vento. Il progetto finale dipende dalla norma applicabile, dall’esposizione, dalla geometria dell’edificio, dalle zone del tetto, dai coefficienti di pressione, dalle combinazioni di carico e dai dettagli dei collegamenti.
Super Solar ha una controllata locale, JS ENC CO., LTD., con supporto commerciale in lingua coreana. I clienti possono contattare il team per discutere i requisiti del progetto e le opzioni per i sistemi di fissaggio.
Che tu stia sviluppando un impianto fotovoltaico a terra o installando pannelli fotovoltaici su un tetto industriale esistente, la soluzione di fissaggio deve essere scelta in base alle effettive condizioni del sito, ai requisiti strutturali e al piano di installazione.
Contatta Super Solar e JS ENC CO., LTD. per discutere la località del tuo progetto, il tipo di installazione, le specifiche dei moduli e i requisiti di fissaggio.
Super Solar supporta i team di progetto con prodotti per il fissaggio fotovoltaico e con il coordinamento ingegneristico per applicazioni fotovoltaiche a terra e sui tetti in Corea del Sud.
Kim, J. C., & Kim, K. (2018). «Studio sulle differenze regionali dell’orientamento e dell’angolo di inclinazione ottimali per i sistemi fotovoltaici: simulazioni mediante il System Advisor Model». New & Renewable Energy , 14(2), 9–20. https://doi.org/10.7849/ksnre.2018.6.14.2.009
Le cifre specifiche per questo progetto riportate nell'articolo si basano sulle informazioni fornite per questo caso di studio. Prima di qualsiasi presentazione tecnica o regolamentare ufficiale, è necessario verificare i dettagli relativi alle affermazioni strutturali, all’ambito dei test, alle edizioni delle norme applicabili e ai risultati prestazionali dichiarati consultando la documentazione originale del progetto.
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