Odvětví solárního průmyslu se rozvíjí razantně, přičemž fotovoltaické systémy – technologie, která sluneční světlo přeměňuje v solárních panelech, složených z mnoha solárních článků, přímo na elektřinu – hrají při této transformaci rozhodující úlohu. Vzhledem k tomu, že poptávka po solární energii nadále roste, stojí inženýři před stále naléhavějším úkolem vyvíjet robustní systémy, které jsou nejen účinné, ale také bezpečné a spolehlivé. Tyto výzvy jsou v případě solárních panelů pro průmyslové stavby a průmyslové solární energetické systémy ještě zjevnější. Inženýři musí důsledně zohlednit řadu konstrukčních i enviromentálních faktorů, pokud mají být tyto rozměrné instalace úspěšné.
V tomto příspěvku se zabýváme sedmi hlavními výzvami a ukazujeme, jak softwarová řešení mohou pomáhat zvládat tyto výzvy, a navrhovat tak účinné, bezpečné a spolehlivé solární systémy.
1. Zohlednění vnějších zatížení (vítr, sníh, seizmické síly)
Při návrhu solárních energetických systémů je třeba zohlednit vnější zatížení, jako jsou vítr, sníh a seizmické síly, které mohou výrazně nepříznivě ovlivnit stabilitu a bezpečnost konstrukcí. Jedná se o proměnná zatížení, která závisejí na geografické poloze, nadmořské výšce a dalších environmentálních faktorech. Sníh se může například nahromadit na panelech nerovnoměrně, což může vést k lokálnímu tlaku, zatímco síly větru mění směr i intenzitu a ovlivňují uspořádání konstrukce. Také je třeba uvážit seizmické síly a jejich účinky na celý systém, což proces návrhu dále ztěžuje. Inženýři musí všechny tyto faktory pečlivě modelovat a analyzovat, aby zajistili stabilitu a bezpečnost konstrukce v různých podmínkách.
Řešení Dlubal:
Software Dlubal nabízí pokročilé nástroje pro zvládnutí těchto výzev, mezi nimi Geo-Zone Tool, interaktivní mapu, která poskytuje důležité parametry zatížení na různých místech po celém světě. Inženýři tak mohou rychle stanovit hodnoty zatížení sněhem, rychlost větru i seizmické oblasti a další hodnoty pro konkrétní místo. Integrací lokálních dat zajišťuje software Dlubal, aby solární a montážní systémy byly navrženy v souladu s místními podmínkami, což zvyšuje bezpečnost a spolehlivost.
2. Vyhodnocení základů a nosných systémů solárních zařízení
Při návrhu solárních instalací je třeba zohlednit také nosný systém a základy, které mají rozhodující význam pro stabilitu zařízení. V případě fotovoltaických panelů na střechách musí konstrukce budovy nést přídavné zatížení, zatímco u pozemních systémů je nezbytné uvážit půdní podmínky a vhodné typy základů. Je nevyhnutelné důkladně zvážit vhodnost nosného systému, aby se předešlo selhání konstrukce a zajistila se dlouhá životnost instalace.
Řešení Dlubal:
RFEM 6 (a RSTAB 9) nabízejí otevřené a mnohostranné prostředí pro modelování, v němž mohou inženýři navrhovat primární konstrukci pro solární zařízení a modelovat a posuzovat základní nosný systém. K tomu patří modelování/simulace střešní konstrukce pro střešní instalace a posouzení základů pro fotovoltaiku na volných prostranstvích. Software společnosti Dlubal nabízí také nástroje pro optimalizaci únosnosti základů v konkrétních podmínkách daného místa, aby bylo zajištěno řádné dimenzování primární konstrukce a také nosného systému s ohledem na bezpečnost a stabilitu.
3. Optimalizace systémů pro přenos zatížení u solárních zařízení
Rozhodujícím aspektem při návrhu solárních energetických systémů je zvolení optimálního systému pro přenos zatížení, který rozloží zatížení od solárních panelů, montážních systémů a jiných komponent na základy. Inženýři musí zajistit, aby byly veškeré komponenty řádně podepřeny a aby v co nejmenší míře docházelo k soustředění napětí nebo přetvoření, a byla tak zajištěna neporušenost konstrukce.
Řešení Dlubal:
S nástroji jako RFEM 6 a RSTAB 9 mohou inženýři modelovat různé scénáře zatížení a konfigurace pro posouzení na jediné platformě. Příslušné funkce umožňují testovat různé scénáře a konfigurace a optimalizovat systém pro přenos zatížení na maximální účinnost. Tím se zajistí, aby byl systém jak pevný z konstrukčního hlediska, tak efektivní z hlediska nákladů, což koneckonců zlepšuje celkovou výkonnost solárního zařízení.
4. Zohlednění ocelových profilů tvarovaných za studena
Ocelové profily tvarované za studena se hojně používají v solárních instalacích s ohledem na jejich nákladovou efektivitu a jednoduchou výrobu. Tyto profily ovšem vyžadují důslednou analýzu, protože v určitých podmínkách zatížení, zvláště ve větších průmyslových solárních systémech, jsou náchylné k boulení a k jiným typům porušení. Inženýři musí tyto vlastnosti zohlednit, aby zamezili selhání konstrukce.
Řešení Dlubal:
RFEM 6 má speciální nástroje pro analýzu ocelových profilů tvarovaných za studena, s jejichž využitím mohou inženýři posoudit boulení, stabilitu a jiné typy porušení podle příslušných norem. Samostatný program RSECTION od společnosti Dlubal navíc podporuje modelování různých profilů, včetně extrudovaných hliníkových profilů, a umožňuje detailní analýzu a optimalizaci před exportem výsledků k dalšímu posouzení v programu RFEM 6. Tento integrovaný postup umožňuje obsáhle a přesně posoudit všechny druhy profilů a zajišťuje, aby byly dodrženy veškeré nezbytné normy platné pro konstrukce a jejich únosnost.
5. Posouzení jedinečných solárních konstrukcí a scénářů zatížení
Máme různé typy solárních panelů, včetně speciálního provedení se skleněnými deskami, které je třeba vždy individuálně posoudit na únosnost. Inženýři musí zohlednit zvláštní materiálové vlastnosti těchto panelů i speciální scénáře zatížení, které se mohou naskytnout, jako je například nerovnoměrné nahromadění sněhu nebo další síly vlivem údržbových prací. Tyto zvláštní jevy a podmínky zatížení vyžadují pečlivé vyhodnocení, aby byla obecně zajištěna neporušenost konstrukce a výkon systému v různých podmínkách.
Řešení Dlubal:
Software Dlubal nabízí pro posouzení řadu addonů, jako například addon Posouzení skleněných konstrukcí, které mohou inženýři využít při návrhu unikátních solárních panelů. Software poskytuje rozšířené funkce pro analýzu zatížení, jimiž mohou uživatelé simulovat na jediné platformě různé scénáře zatížení. Tento integrovaný postup zajišťuje, aby se efektivně zohlednily zvláštní vlastnosti unikátních konstrukcí i speciální podmínky zatížení, a optimalizovaly se tak bezpečnost a výkon systému.
6. Efektivní správa a opakované používání modelů konstrukcí
V případě rozměrných solárních instalací, jako jsou například průmyslové solární energetické systémy, musí inženýři účinně spravovat více podobných modelů. Totéž platí pro projekty, jejichž návrhy jsou podobné dřívějším pracím. Bez správných nástrojů může být ukládání, úprava a opakované používání modelů namáhavé, což pak může vést k nekonzistencím, neefektivitě a časové náročnosti.
Řešení Dlubal:
Programy Dlubal nabízejí výkonné nástroje pro efektivní správu většího počtu modelů, s jejichž využitím mohou inženýři vytvářet předlohy pro podobné konstrukce. To umožňuje rychlé opakované použití a snadné úpravy, aniž by bylo nutné začínat od začátku. Software podporuje také hromadné zpracování, čímž se racionalizují rozsáhlé projekty a zjednoduší se úprava modelů v závislosti na místně specifických podmínkách, změnách zatížení nebo návrhových variantách. Díky efektivnímu ukládání a správě projektů šetří inženýři čas a omezují se nadbytečné úkony, čímž je zároveň zajištěna konzistentnost různých návrhů a také celková efektivita, přesnost a včasné dodání projektů.
7. Zajištění souladu s normy a efektivní dokumentace pro fotovoltaické systémy
Zajištění souladu s normami a řádná dokumentace je kritickým, a přesto náročným aspektem návrhu solární instalace. To zahrnuje generování podrobných zpráv, výpočtů a podpůrných materiálů, které musí být přesné, dobře-organizované a snadno přístupné pro budoucí reference nebo audity. Opakující se povaha těchto úkolů v kombinaci s potřebou pečlivé pozornosti k detailům může být časově náročná a obtížně spravovatelná efektivně bez správných nástrojů.
Řešení od Dlubal:
Software Dlubal podporuje soulad s několika mezinárodními návrhovými normami, včetně Eurokódů, ANSI a dalších. Programy automaticky generují detailní zprávy v několika jazycích, což zajišťuje, že návrhy splňují místní předpisy. Tisková zpráva RFEM 6 pracuje paralelně s hlavním programem, umožňující technikům provádět interaktivní úpravy a rychle generovat zprávy. To výrazně snižuje manuální dobu dokumentace, zajišťuje plnou shodu a zlepšuje celkovou efektivitu.
Závěr
Závěrem lze říci, že strukturální návrh solárních instalací přináší řadu výzev, od řešení různorodých vnějších zatížení po zajištění souladu s normami a správu složitých návrhů. Softwarová řešení Dlubal nabízejí silné nástroje, které tyto procesy zjednodušují, poskytují inženýrům schopnost efektivně modelovat, analyzovat a optimalizovat návrhy pro maximální bezpečnost a výkon. Integrací návrhu a analýzy zatížení, efektivním řízením modelů a zajištěním souladu s mezinárodními normami, pomáhá Dlubal inženýrům dodávat solární instalace, které jsou nejen spolehlivé a bezpečné, ale také nákladově efektivní a efektivní.