Καθώς η ζήτηση για πράσινη ενέργεια συνεχίζει να αυξάνεται, ένας αυξανόμενος αριθμός βιομηχανικών και εμπορικών επιχειρήσεων επιλέγουν να εγκαταστήσουν φωτοβολταϊκά (PV) συστήματα στις στέγες τους για να επιτύχουν ενεργειακή αυτονομία και να μειώσουν το λειτουργικό κόστος. Ωστόσο, η επιτυχία ενός έργου PV δεν εξαρτάται αποκλειστικά από τις μονάδες PV και τους μετατροπείς. Η επιλογή του συστήματος στήριξης παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο. Οι βάσεις όχι μόνο φέρουν τη φυσική ευθύνη της στήριξης των μονάδων, αλλά χρησιμεύουν και ως βασικός σύνδεσμος για τη διασφάλιση της ασφάλειας, της σταθερότητας και της μακροχρόνιας λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος.
Οι βιομηχανικές και εμπορικές στέγες, που χαρακτηρίζονται από τη μεγάλη τους κλίμακα και τις σύνθετες δομές, διατίθενται σε διάφορους τύπους και υλικά. Οι επίπεδες στέγες και οι επικλινείς στέγες διαφέρουν θεμελιωδώς όσον αφορά τις μεθόδους εγκατάστασης και το σχεδιασμό των βάσεων.
- Οι τσιμεντένιες στέγες έχουν συνήθως ισχυρή φέρουσα ικανότητα, αλλά πρέπει να δοθεί προσοχή στην ενίσχυση των τοπικών δομών.
- Οι στέγες από χρωματιστό χάλυβα, λόγω του ελαφρού και λεπτού υλικού τους, απαιτούν εξειδικευμένες λύσεις στερέωσης για την αποφυγή διαρροής νερού από τις οπές διάτρησης.
- Ειδικά υλικά όπως το πλαστικό ενισχυμένο με υαλοβάμβακα (FRP) απαιτούν πιο εξελιγμένες τεχνικές στερέωσης και μέτρα κατά της διάβρωσης.
Πριν από την έναρξη ενός έργου, η ανάθεση σε επαγγελματικά ιδρύματα για τη διεξαγωγή λεπτομερών δομικών αξιολογήσεων και υπολογισμών φορτίου είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη διασφάλιση της ασφάλειας. Ένα σύστημα PV προσθέτει γενικά ένα αυτοβάρος 15 έως 25 κιλών ανά τετραγωνικό μέτρο. Όταν συνδυάζεται με φορτία ανέμου και χιονιού, αυτό ασκεί πρόσθετη πίεση στην οροφή. Η παραμέληση της δομικής επαλήθευσης μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε τοπική παραμόρφωση της οροφής, διείσδυση νερού ή ακόμη και σε σοβαρότερους κινδύνους για την ασφάλεια, επηρεάζοντας τελικά τη διάρκεια ζωής και το επίπεδο ασφάλειας του κτιρίου. Επομένως, ο σχεδιασμός και η εγκατάσταση των βάσεων μπορούν να προχωρήσουν μόνο όταν η δομή της οροφής και η φέρουσα ικανότητα έχουν επιβεβαιωθεί σαφώς ότι πληρούν τις απαιτήσεις, αποφεύγοντας την επανεπεξεργασία ή τα ατυχήματα που προκαλούνται από δομικά ζητήματα στο μέλλον.
Ένας λογικός σχεδιασμός βάσεων πρέπει όχι μόνο να πληροί τις απαιτήσεις ασφαλείας φόρτωσης, αλλά και να λαμβάνει υπόψη τις αρχικές διαδρομές αποστράγγισης της οροφής και την προστασία των αδιάβροχων στρώσεων. Κατά τη διαδικασία σχεδιασμού, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι το θεμέλιο της βάσης δεν εμποδίζει τη ροή του νερού της βροχής, αποτρέποντας τη συσσώρευση νερού και τις επακόλουθες διαρροές. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στην προστασία του μονωτικού στρώματος της οροφής για την αποφυγή μειωμένης θερμικής απόδοσης λόγω οπών διάτρησης ή τοπικής ζημιάς. Μόνο εξισορροπώντας την ασφάλεια και την προστασία της οροφής μπορεί να επιτευχθεί η αρμονική συνύπαρξη του συστήματος PV και του κτιρίου.
Η επιλογή κατάλληλων υλικών βάσης σχετίζεται άμεσα με τη διάρκεια ζωής και το κόστος συντήρησης του συστήματος PV. Επί του παρόντος, τα κύρια υλικά στην αγορά είναι το κράμα αλουμινίου και ο γαλβανισμένος χάλυβας εν θερμώ.
- Το κράμα αλουμινίου, που διαθέτει μικρό βάρος, υψηλή αντοχή και εύκολη επεξεργασία, χρησιμοποιείται συχνά σε έργα με υψηλές απαιτήσεις ελαφρότητας. Είναι εύκολο στην εγκατάσταση, ανθεκτικό στη διάβρωση και κατάλληλο για γενικά βιομηχανικά εργαστήρια ή ελαφριές δομικές στέγες.
- Ο γαλβανισμένος χάλυβας εν θερμώ, με την εξαιρετική δομική του αντοχή και την αντοχή στη διάβρωση, χρησιμοποιείται ευρέως σε περιοχές που είναι επιρρεπείς σε έντονη χιονόπτωση ή σε σκληρά κλίματα, ειδικά για μεγάλες εμπορικές στέγες.
Σε παράκτιες περιοχές και περιοχές με υψηλή υγρασία, η διάβρωση από ψεκασμό αλατιού αποτελεί σοβαρή πρόκληση για τα συστήματα βάσεων. Το αλάτι στο θαλάσσιο περιβάλλον επιταχύνει τη διάβρωση των μετάλλων, οδηγώντας σε πρόωρη γήρανση των βάσεων ή ακόμη και σε δομική αστοχία. Επομένως, για τέτοια έργα, πρέπει να χρησιμοποιείται γαλβανισμένος χάλυβας εν θερμώ με πάχος επίστρωσης ψευδαργύρου που πληροί αυστηρά τα πρότυπα, μαζί με συνδετήρες από ανοξείδωτο χάλυβα ή υψηλής ποιότητας κατά της διάβρωσης. Ορισμένοι πελάτες μπορεί επίσης να επιλέξουν επιφανειακή βαφή ή επεξεργασία ανοδίωσης για περαιτέρω ενίσχυση της αντοχής στις καιρικές συνθήκες. Η ποιότητα των υλικών επηρεάζει άμεσα τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του έργου και το κόστος συντήρησης. Η λογική επένδυση στο αρχικό στάδιο μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τον κίνδυνο μεταγενέστερης συντήρησης και να εξασφαλίσει την απρόσκοπτη λειτουργία του συστήματος για πολλά χρόνια.
Οι βιομηχανικές και εμπορικές στέγες κατανέμονται σε διαφορετικές κλιματικές ζώνες στη χώρα, επομένως ο σχεδιασμός πρέπει να προσαρμόζεται στις τοπικές συνθήκες και να ταιριάζει με ακρίβεια στις περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Το φορτίο ανέμου και το φορτίο χιονιού είναι δύο βασικοί παράγοντες σχεδιασμού.
- Σε περιοχές με χιόνι, η γωνία κλίσης σχεδιασμού των βάσεων οροφής ορίζεται συχνά σχετικά μεγάλη για να προωθηθεί η φυσική ολίσθηση του συσσωρευμένου χιονιού, αποτρέποντας τη δομική ζημιά που προκαλείται από την υπερβολική συσσώρευση χιονιού.
- Σε περιοχές με ισχυρούς ανέμους, είναι απαραίτητο να ενισχυθούν τα μπουλόνια αγκύρωσης και ο σχεδιασμός των διαγώνιων στηριγμάτων για τη βελτίωση της συνολικής αντοχής στον άνεμο και τη διασφάλιση της ασφάλειας του συστήματος κατά τη διάρκεια τυφώνων και καταιγίδων.
Ένας ενιαίος σχεδιασμός που αγνοεί αυτούς τους περιβαλλοντικούς παράγοντες είναι πιθανό να δημιουργήσει κινδύνους για την ασφάλεια κατά τη διάρκεια της περιόδου λειτουργίας, με αποτέλεσμα υψηλό κόστος συντήρησης.
Η διαδικασία σχεδιασμού πρέπει επίσης να εξισορροπεί την ασφάλεια και το κόστος. Ενώ ο υπερσχεδιασμός μπορεί να αυξήσει τον συντελεστή ασφαλείας του συστήματος, σημαίνει επίσης υψηλότερο κόστος υλικών και κατασκευής. Αντίθετα, οι υπερβολικά εξοικονομητικοί σχεδιασμοί μπορεί να οδηγήσουν σε λειτουργικούς κινδύνους και μειωμένη απόδοση παραγωγής ενέργειας. Ένας επιστημονικός σχεδιασμός θα πρέπει να βασίζεται σε λεπτομερείς επιτόπιες έρευνες και ακριβή ανάλυση φορτίου, σε συνδυασμό με τις πραγματικές ανάγκες του έργου, για την επίτευξη τόσο της ασφάλειας και της αξιοπιστίας όσο και της οικονομικής απόδοσης, μεγιστοποιώντας την απόδοση της επένδυσης (ROI) του συστήματος PV.
Ο χειρισμός των λεπτομερειών κατά τη φάση της κατασκευής καθορίζει συχνά την επιτυχία ή την αποτυχία ενός έργου PV. Η αυστηρή κατασκευή σύμφωνα με τα σχέδια σχεδιασμού είναι το θεμέλιο, αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι πρέπει να δοθεί προσοχή σε λεπτομέρειες όπως η σύσφιξη κάθε συνδετήρα, η αδιάβροχη επεξεργασία των σταθερών σημείων και η οριζόντια βαθμονόμηση των βάσεων.
Η δυσκολία κατασκευής των στεγών από χρωματιστό χάλυβα έγκειται στην αποφυγή διαρροών οροφής που προκαλούνται από οπές διάτρησης. Αυτό απαιτεί τη χρήση εξειδικευμένων συνδετήρων και υλικών στεγανοποίησης με βάση διαφορετικούς τύπους διαμορφωμένων φύλλων χάλυβα για να διασφαλιστεί ότι η προστατευτική λειτουργία της οροφής δεν έχει υποστεί ζημιά.
Επαγγελματικές ομάδες κατασκευής θα επιλέξουν τις καταλληλότερες τεχνικές εγκατάστασης με βάση το υλικό της οροφής και τα δομικά χαρακτηριστικά για να διασφαλίσουν ότι η σύνδεση μεταξύ των βάσεων και της οροφής είναι σταθερή και ασφαλής. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, θα πρέπει να διατηρηθούν επαρκή κανάλια συντήρησης για την αποφυγή δυσκολιών στον μεταγενέστερο καθαρισμό και τη συντήρηση που προκαλούνται από την κάλυψη των μονάδων PV. Η υψηλής ποιότητας κατασκευή όχι μόνο παρατείνει τη διάρκεια ζωής του συστήματος PV, αλλά μειώνει και τη δυσκολία και το κόστος της μεταγενέστερης λειτουργίας και συντήρησης, χρησιμεύοντας ως βασικός σύνδεσμος για τη διασφάλιση των μακροπρόθεσμων πλεονεκτημάτων του έργου.
Η αξία ενός συστήματος PV έγκειται στη μακροχρόνια σταθερή ικανότητα παραγωγής ενέργειας, επομένως ο σχεδιασμός για τη λειτουργία και τη συντήρηση (O&M) δεν μπορεί να αγνοηθεί. Ο λογικός σχεδιασμός καναλιών επιθεώρησης και χώρων συντήρησης, η αποφυγή στοίβαξης μονάδων και η διασφάλιση της κανονικής χρήσης του προσωπικού καθαρισμού και του εξοπλισμού δοκιμών είναι σημαντικές προϋποθέσεις για την εγγύηση της μακροχρόνιας απόδοσης του συστήματος. Ο τακτικός καθαρισμός και οι επιθεωρήσεις μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά τον αντίκτυπο της σκόνης, των περιττωμάτων πουλιών κ.λπ., στην απόδοση παραγωγής ενέργειας των μονάδων και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του συστήματος.
Επιπλέον, η εφαρμογή έξυπνων συστημάτων παρακολούθησης έχει γίνει ένα τυπικό χαρακτηριστικό των σύγχρονων έργων PV. Με την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των δεδομένων παραγωγής ενέργειας και της κατάστασης του εξοπλισμού, το προσωπικό O&M μπορεί γρήγορα να εντοπίσει και να αντιμετωπίσει μη φυσιολογικά ζητήματα, αποτρέποντας την επέκταση μικρών βλαβών και επηρεάζοντας την παραγωγή ενέργειας. Οι λειτουργίες απομακρυσμένης διάγνωσης και αυτόματης ειδοποίησης βελτιώνουν σημαντικά την απόδοση O&M και εξοικονομούν κόστος εργασίας και χρόνου. Ο συνδυασμός ενός καλού σχεδίου O&M και της έξυπνης παρακολούθησης θα διασφαλίσει ότι τα βιομηχανικά και εμπορικά συστήματα PV που είναι τοποθετημένα στην οροφή διατηρούν αποτελεσματική και σταθερή λειτουργία για περισσότερα από 20 χρόνια, μεγιστοποιώντας την απόδοση της επένδυσης.
Η αξία ενός συστήματος PV έγκειται στην ικανότητά του να αντέχει στη δοκιμασία του χρόνου και του περιβάλλοντος. Ως το θεμέλιο του συστήματος PV, το σύστημα βάσεων απαιτεί την επιλογή κατάλληλων υλικών και σχεδίων, αυστηρή διαχείριση κατασκευής και ένα καλά ανεπτυγμένο σχέδιο O&M για την πραγματική επίτευξη της ασφάλειας, της σταθερότητας και της αποτελεσματικής απόδοσης των βιομηχανικών και εμπορικών έργων PV που είναι τοποθετημένα στην οροφή.