Il futuro del settore dell'energia solare si sta espandendo rapidamente. I sistemi fotovoltaici giocano un ruolo cruciale in questa trasformazione: una tecnologia che converte la luce solare direttamente in elettricità utilizzando pannelli solari composti da molte celle solari. Con il continuo aumento della domanda di energia solare, gli ingegneri sono sempre più incaricati di progettare sistemi robusti che siano non solo efficienti, ma anche sicuri e affidabili. Queste sfide sono ancora più pronunciate per i pannelli solari per edifici industriali e i sistemi di energia solare industriale. Gli ingegneri devono considerare attentamente una varietà di fattori strutturali e ambientali per garantire il successo di queste installazioni su larga scala.
Questo articolo esplora sette di queste sfide chiave e dimostra come le soluzioni software di Dlubal possano aiutare a superarle, garantendo progetti di sistemi di energia solare sicuri, efficienti e affidabili.
1. Considerazione dei carichi esterni (vento, neve, forze sismiche)
La progettazione di un sistema di energia solare deve tenere conto dei carichi esterni come vento, neve e forze sismiche, che possono incidere significativamente sulla stabilità e sicurezza delle strutture. Questi carichi sono altamente variabili e dipendono dalla posizione geografica, altitudine e altri fattori ambientali. Per esempio, la neve può accumularsi in modo irregolare sui pannelli, portando a una pressione localizzata, mentre le forze del vento variano in direzione e intensità, influenzando l’orientamento della struttura. Allo stesso modo, devono essere considerate le forze sismiche per il loro impatto sull’intero sistema, aggiungendo complessità al processo di progettazione. Gli ingegneri devono modellare e analizzare attentamente tutti questi fattori per garantire la stabilità e sicurezza della struttura in una vasta gamma di condizioni.
Soluzione Dlubal:
Il software di Dlubal offre strumenti avanzati per affrontare queste sfide, incluso il Geo-Zone Tool, una mappa interattiva che fornisce parametri di carico a livello globale. Gli ingegneri possono determinare rapidamente i valori per il carico di neve, velocità del vento, zone sismiche e altro, adattandoli a una posizione specifica. Integrando dati locali, il software di Dlubal garantisce che le strutture solari e i sistemi di montaggio siano progettati per resistere alle condizioni regionali, aumentando la sicurezza e l'affidabilità.
2. Valutazione delle fondamenta e dei sistemi di supporto per gli impianti fotovoltaici
La progettazione degli impianti fotovoltaici deve anche tenere conto del sistema di supporto e delle fondazioni, che sono cruciali per la stabilità del sistema. Per i sistemi fotovoltaici sul tetto, la struttura dell'edificio deve sostenere il carico aggiuntivo, mentre per i sistemi montati a terra, devono essere considerati le condizioni del terreno e i tipi appropriati di fondazione. Valutare accuratamente l'idoneità del sistema di supporto è essenziale per prevenire il cedimento strutturale e garantire la longevità dell'impianto.
Soluzione Dlubal:
RFEM 6 (ed RSTAB 9) offre un ambiente di modellazione gratuito e versatile, permettendo agli ingegneri di progettare la struttura primaria e di simulare e valutare il sistema di supporto sottostante. Ciò include la modellazione/simulazione della struttura del tetto per le installazioni sul tetto e la progettazione delle fondazioni per i sistemi a terra. Il software di Dlubal offre anche strumenti per ottimizzare le prestazioni delle fondazioni in base alle condizioni specifiche del sito, garantendo che sia la struttura primaria che il sistema di supporto siano propriamente progettati per sicurezza e stabilità.
3. Ottimizzazione dei sistemi di trasferimento del carico per le strutture per pannelli fotovoltaici
Un aspetto critico della progettazione di un sistema di impianti a energia solare è determinare il sistema ottimale di trasferimento del carico, che distribuisce i carichi dei pannelli solari, sistemi di fissaggio e altri componenti alla fondazione. Gli ingegneri devono garantire che tutti i componenti siano adeguatamente supportati e minimizzare le concentrazioni di tensioni e deformazioni per mantenere l'integrità strutturale.
Soluzione Dlubal:
Con strumenti come RFEM 6 e RSTAB 9, gli ingegneri possono modellare diversi scenari di carico e configurazioni di design in un'unica piattaforma. Questa capacità permette agli ingegneri di testare vari scenari e configurazioni, ottimizzando il sistema di trasferimento del carico per la massima efficienza e assicurando che il sistema sia strutturalmente sicuro che economico, migliorando in definitiva le prestazioni complessive dell'impianto fotovoltaico.
4. Considerazione delle sezioni saldate a freddo
Le sezioni d'acciaio saldate a freddo sono ampiamente utilizzate negli impianti fotovoltaici grazie alla loro economicità e facilità di fabbricazione. Tuttavia, questi elementi richiedono un'analisi accurata a causa della loro suscettibilità all'instabilità e ad altre forme di cedimento sotto determinate condizioni di carico, in particolare nei grandi impianti solari industriali. Gli ingegneri devono tenere conto di queste caratteristiche per evitare il rischio di cedimento strutturale.
Soluzione Dlubal:
RFEM 6 include strumenti specifici per l’analisi delle sezioni in acciaio saldate a freddo, consentendo agli ingegneri di valutare instabilità, stabilità e altre modalità di cedimento in conformità alle norme tecniche di progettazione vigenti. Inoltre, il programma stand-alone RSECTION di Dlubal supporta la modellazione di diverse sezioni, comprese quelle in alluminio estruso, permettendo un’analisi dettagliata e l’ottimizzazione prima dell’esportazione in RFEM 6 per la progettazione finale. Questo approccio integrato consente una valutazione completa e precisa di ogni tipo di sezione, garantendo il rispetto degli standard strutturali e prestazionali richiesti.
5. Valutazione di design unici dei pannelli e scenari di carico
I pannelli solari sono disponibili in vari tipi, inclusi design specializzati come i pannelli di vetro, ciascuno dei quali richiede una valutazione personalizzata della capacità portante. Gli ingegneri devono tenere conto delle proprietà specifiche dei materiali utilizzati in questi pannelli, nonché considerare scenari di carico particolari che possono verificarsi, come l’accumulo irregolare di neve o le sollecitazioni aggiuntive derivanti da attività di manutenzione. Queste caratteristiche progettuali particolari e le condizioni di carico non standard richiedono un’analisi accurata per garantire l’integrità strutturale e le prestazioni complessive dell'impianto in condizioni operative variabili.
Soluzione Dlubal:
Il software di Dlubal offre una gamma di add-on per la verifica, come l'add-on Verifica vetro, per assistere gli ingegneri nella progettazione di pannelli solari unici. Il software fornisce capacità avanzate di analisi del carico, permettendo agli utenti di simulare vari scenari di carico, tutto in un'unica piattaforma. Questo approccio integrato garantisce che, sia le caratteristiche distintive dei design unici dei pannelli, che le condizioni di carico speciali, siano affrontate efficacemente, ottimizzando sicurezza e prestazioni del sistema.
6. Gestione efficiente e riutilizzo dei modelli di verifica
In impianti fotovoltaici su larga scala, come gli impianti di energia solare industriale, gli ingegneri devono gestire efficacemente multipli modelli simili. Lo stesso vale per i progetti che presentano verifiche simili a quelle di lavori precedenti. Senza gli strumenti giusti, memorizzare, adattare e riutilizzare i modelli può diventare arduo, portando a incongruenze, inefficienza e compiti che richiedono tempo.
Soluzione Dlubal:
I programmi di Dlubal offrono potenti strumenti per gestire efficacemente più modelli, consentendo agli ingegneri di creare modelli di riferimento per strutture simili. Questo permette una rapida replicazione e facili modifiche senza dover partire da zero. Il software supporta inoltre l’elaborazione in blocco, ottimizzando la gestione di progetti su larga scala e facilitando l’adattamento dei modelli a condizioni specifiche del sito, variazioni dei carichi o modifiche progettuali. Di conseguenza, grazie a una gestione efficiente e all’archiviazione dei progetti, gli ingegneri possono risparmiare tempo e ridurre sforzi ripetitivi, garantendo coerenza tra i progetti e migliorando complessivamente l’efficienza, la precisione e la puntualità delle consegne.
7. Garanzia della conformità ai codici e documentazione efficiente per gli impianti fotovoltaici
Garantire la conformità ai codici e una documentazione adeguata è un aspetto critico ma impegnativo della progettazione delle installazioni solari. Questo implica generare rapporti dettagliati, calcoli e materiali di supporto che devono essere accurati, ben organizzati e facilmente accessibili per riferimenti futuri o audit. La natura ripetitiva di questi compiti, combinata con la necessità di un'attenzione meticolosa ai dettagli, può essere dispendiosa in termini di tempo e difficile da gestire in modo efficiente senza gli strumenti giusti.
Soluzione Dlubal:
Il software di Dlubal supporta la conformità a numerosi codici di progettazione internazionali, inclusi Eurocodici, ANSI e altri. I programmi generano automaticamente rapporti dettagliati in più lingue, garantendo che i progetti rispettino le norme tecniche locali. Il rapporto di stampa di RFEM 6 lavora in parallelo con il programma principale, permettendo agli ingegneri di fare modifiche interattive e generare rapidamente rapporti. Questo riduce significativamente il tempo di documentazione manuale, garantendo piena conformità e migliorando l'efficienza complessiva.
Conclusione
In conclusione, la progettazione strutturale degli impianti solari presenta una serie di sfide, dal trattare carichi esterni variabili al garantire la conformità ai codici e la gestione di progetti complessi. Le soluzioni di Dlubal offrono potenti strumenti che snelliscono questi processi, fornendo agli ingegneri la capacità di modellare, analizzare e ottimizzare efficacemente le verifiche per massimizzare sicurezza e prestazioni. Integrando la verifica e l'analisi del carico, gestendo efficacemente i modelli e assicurando la conformità ai codici internazionali, Dlubal aiuta gli ingegneri a realizzare impianti fotovoltaici che non sono solo affidabili e sicuri, ma anche economici ed efficienti.