L’industrie de l’énergie solaire est en plein essor, et les structures photovoltaïques convertissant directement la lumière du soleil en électricité à l’aide de panneaux solaires composés de nombreuses cellules solaires jouent un rôle-clé dans cette transformation de l’offre énergétique. La demande en énergie solaire continue d’augmenter, et avec elle, l’exigence envers les ingénieurs, chargés de concevoir des systèmes robustes, fiables et efficaces. Ces défis sont encore plus prononcés pour les panneaux solaires des bâtiments industriels et les systèmes solaires industriels. Les ingénieurs doivent faire attention à prendre en compte divers facteurs structurels et environnementaux pour assurer le succès de ces installations à grande échelle.
Dans cet article, nous vous présenterons sept de ces défis clés et démontrerons comment les solutions logicielles de Dlubal peuvent aider à les surmonter, en assurant fiabilité et robustesse de ces structures.
1. Prise en compte des charges externes (vent, neige, sismicité)
La conception des systèmes d’exploitation de l’énergie solaire doit prendre en compte les charges externes telles que le vent, la neige et la sismicité. Elles peuvent avoir un impact significatif sur la stabilité et la sécurité des structures. Ces charges sont très variables et dépendent de la localisation géographique, de l’altitude, et d’autres facteurs environnementaux. Par exemple, la neige peut s’accumuler de manière inégale sur les panneaux, entraînant une pression localisée, tandis que les forces du vent varient en direction et en intensité, ce qui affecte l’orientation de la structure. De même, les forces sismiques doivent être prises en compte pour leur impact sur l’ensemble du système, ce qui complexifie le processus de conception. Les ingénieurs doivent modéliser et analyser soigneusement tous ces facteurs pour garantir la stabilité et la sécurité de la structure dans une large gamme de conditions.
Solution Dlubal :
Les logiciels de Dlubal offrent des outils avancés pour relever ces défis, y compris l’outil de géolocalisation Geo-Zone, une carte interactive fournissant les paramètres de charge clés à l’échelle mondiale. Les ingénieurs peuvent rapidement déterminer les valeurs pour la charge de neige, de vent, et de sismicité en fonction de l’emplacement précis. En intégrant des données locales, le logiciel permet d’améliorer la résistance et la fiabilité des structures solaires, en les concevant de manière à résister aux conditions propres à leur emplacement.
2. Évaluation des fondations et systèmes de support pour les installations solaires
La conception des installations solaires doit également prendre en compte le système de support et les fondations, qui sont cruciaux pour la stabilité du système. Pour les systèmes photovoltaïques sur toiture, la structure du bâtiment doit supporter la charge supplémentaire, tandis que pour les systèmes montés au sol, les conditions du sol et les types de fondations appropriés sont à prendre en considération. Évaluer avec précision l’adéquation du système de support est essentiel pour prévenir les défaillances structurelles et garantir la longévité de l’installation.
Solution Dlubal :
RFEM 6 (et RSTAB 9) offre un environnement de modélisation libre et polyvalent, permettant aux ingénieurs de concevoir la structure solaire principale ainsi que de simuler et évaluer son système de support. Cela inclut la modélisation et la simulation de la structure de toiture, pour les installations sur toiture, et la conception des fondations pour les systèmes montés au sol. Le logiciel Dlubal propose également des outils pour optimiser la performance des fondations en fonction des conditions spécifiques au site. Ils permettent d’assurer que tant la structure principale que le système de support sont correctement conçus en terme de sécurité et de stabilité.
3. Optimisation des systèmes de transfert de charge pour les structures solaires
Un aspect critique de la conception des systèmes d’énergie solaire est la détermination du système de transfert de charge optimal, qui distribue les charges des modules solaires, des systèmes de montage et d’autres composants à la fondation. Les ingénieurs doivent assurer que tous les composants sont correctement supportés et minimiser les concentrations de contrainte ou de déformation pour maintenir l’intégrité structurelle.
Solution Dlubal :
Des outils tels que RFEM 6 et RSTAB 9 permettent aux ingénieurs de modéliser différents scénarios de charge et configurations de calcul sur une seule plateforme. Cette capacité permet aux ingénieurs de tester divers scénarios et configurations, optimisant le système de transfert de charge pour une efficacité maximale. C’est idéal pour concevoir un système solide, économique et performant.
4. Prise en compte des sections en acier formées à froid
Les sections en acier formées à froid sont largement utilisées dans les structures solaires en raison de leur processus de fabrication simple et peu coûteux. Cependant, ces sections nécessitent une analyse minutieuse en raison de leur susceptibilité au flambement et à d'autres formes de défaillance sous certaines conditions de charge, en particulier dans les structures solaires industrielles de grande envergure. Les ingénieurs doivent tenir compte de ces caractéristiques pour éviter toute défaillance structurelle.
Solution Dlubal :
RFEM 6 inclut des outils spécifiques pour analyser les sections d’acier formées à froid, permettant aux ingénieurs d’évaluer le flambement, la stabilité, et d’autres modes de rupture en conformité avec les normes correspondantes. De plus, le programme autonome RSECTION de Dlubal prend en charge la modélisation de diverses sections, y compris celles en aluminium extrudé, ce qui permet une analyse et une optimisation détaillées avant exportation vers RFEM 6 pour un calcul plus poussé. Cette approche intégrée permet une évaluation complète et précise de tous types de sections afin qu’elles répondent aux normes structurelles et de performance.
5. Évaluation des conceptions de modules uniques et des scénarios de charge
De nombreux types de panneaux solaires existent, y compris des types spéciaux, tels que les panneaux en verre, nécessitant chacun des analyses individualisées de la capacité portante. Les ingénieurs doivent tenir compte des propriétés matérielles uniques de ces modules ainsi que des scénarios de charge particuliers qui peuvent survenir, tels que l’accumulation inégale de neige ou les forces supplémentaires dues aux activités de maintenance. Ces caractéristiques et ces conditions de charge uniques nécessitent une évaluation méticuleuse pour garantir l’intégrité structurelle et la performance globales du système dans des circonstances variables.
Solution Dlubal :
Les logiciels de Dlubal comportent une vaste gamme de modules complémentaires, notamment Vérification du verre. Il permet aux ingénieurs de concevoir des modules solaires uniques. Le logiciel fournit des capacités avancées d’analyse des charges, permet la simulation de divers scénarios de charge, le tout sur une seule plateforme. Cette approche intégrée garantit que les caractéristiques distinctives des conceptions de modules uniques et les conditions de charge spéciales sont efficacement prises en compte, optimisant la sécurité et la performance du système.
6. Gestion efficace et réutilisation des modèles
Dans les installations solaires à grande échelle, telles que les systèmes solaires industriels, les ingénieurs doivent gérer efficacement plusieurs modèles similaires. Il en va de même pour les projets qui présentent des conceptions similaires à celles de travaux antérieurs. Sans les bons outils, le stockage, l’adaptation, et la réutilisation des modèles peuvent devenir fastidieux, entraînant des incohérences et des inefficacités rendant les tâches fastidieuses.
Solution Dlubal :
Les logiciels de Dlubal sont des outils puissants permettant de créer et de gérer efficacement plusieurs modèles pour des structures similaires. Les modèles sont ainsi faciles à reproduire et à ajuster sans avoir à repartir de zéro. Le logiciel prend également en charge le traitement par lots rationalisant les projets à grande échelle et facilitant l’adaptation des modèles aux conditions spécifiques du site, aux changements de charge ou aux variantes de conception. Ainsi, en stockant et en gérant efficacement les projets, les ingénieurs peuvent gagner du temps et éviter les efforts redondants. La conception est ainsi facilitée, ce qui en améliore l’efficacité et la précision pour une livraison en temps voulu de l’ensemble du projet.
7. Assurer la conformité aux normes et une documentation efficace pour les systèmes photovoltaïques
Assurer la conformité aux codes et une documentation appropriée est un aspect critique mais difficile de la conception des installations solaires. Cela implique de générer des rapports détaillés, des calculs et des supports qui doivent être précis, bien organisés et facilement accessibles pour des références futures ou des audits. La nature répétitive de ces tâches, combinée à une exigence d’attention minutieuse aux détails, peut être chronophage et difficile à gérer efficacement sans les bons outils.
Solution Dlubal :
Le logiciel de Dlubal assure la conformité avec de nombreuses normes internationales, dont les Eurocodes, par exemple. Les logiciels génèrent automatiquement des rapports détaillés en plusieurs langues, afin d’assurer la conformité aux réglementations locales. Le rapport d’impression de RFEM 6 fonctionne en parallèle avec le logiciel principal, ce qui permet des modifications interactives et une génération rapide des rapports, et réduit considérablement le temps alloué à la documentation, tout en assurant une conformité complète, améliorant l'efficacité globale.
Conclusion
En conclusion, le calcul de structure des installations solaires présente une gamme de défis, allant de la prise en compte des charges externes variables à l'assurance de la conformité aux codes et à la gestion des concepts complexes. Les solutions logicielles de Dlubal offrent des outils puissants qui rationalisent ces processus, offrant aux ingénieurs la capacité de modéliser, analyser et optimiser efficacement les conceptions pour une sécurité et une performance maximales. En intégrant la conception et l'analyse de charge, en gérant efficacement les modèles et en assurant la conformité aux codes internationaux, Dlubal aide les ingénieurs à fournir des installations solaires fiables, efficaces, robustes et économiqes.