O futuro da indústria de energia solar está em rápida expansão, com os sistemas fotovoltaicos — uma tecnologia que converte a luz solar diretamente em eletricidade utilizando painéis solares compostos por várias células solares — desempenhando um papel crucial nessa transformação. À medida que a procura por energia solar continua a crescer, engenheiros estão cada vez mais encarregados de projetar sistemas robustos que não sejam apenas eficientes, mas também seguros e confiáveis. Esses desafios são ainda mais importantes para painéis solares em edifícios industriais e sistemas de energia solar industriais. Os engenheiros devem considerar cuidadosamente uma variedade de fatores estruturais e ambientais para garantir o sucesso dessas instalações em grande escala.
Este artigo explora sete dos mais importantes desafios e demonstra como as soluções de software da Dlubal podem ajudar a superá-los, garantindo projetos de sistemas de energia solar seguros, eficientes e confiáveis.
1. Consideração das cargas externas (forças de vento, neve e sísmicas)
O dimensionamento de sistemas de energia solar deve ter em consideração as cargas externas como vento, neve e forças sísmicas, que podem ter um influenciar significativamente a estabilidade e segurança das estruturas. Essas cargas são altamente variáveis e dependem da localização geográfica, elevação e outros fatores ambientais. Por exemplo, a neve pode-se acumular de forma desigual nos painéis, levando a pressões localizadas, enquanto as forças do vento variam em direção e intensidade, afetando a orientação da estrutura. Da mesma forma, as forças sísmicas devem ser consideradas pelo seu impacto em todo o sistema, adicionando complexidade ao processo de dimensionamento. Os engenheiros precisam de modelar e analisar de forma cuidadosa todos esses fatores para garantir a estabilidade e segurança da estrutura sob uma ampla gama de condições.
Solução da Dlubal:
O software da Dlubal oferece ferramentas avançadas para enfrentar esses desafios, incluindo a ferramenta Geo-Zone, um mapa interativo que fornece importantes parâmetros de carga globalmente. Os engenheiros podem rapidamente determinar os valores para a carga de neve, velocidade do vento, zonas sísmicas e mais, personalizados para um local em específico. Ao integrar os dados locais, o software da Dlubal garante que as estruturas solares e o sistemas de montagem sejam dimensionados para suportar condições regionais, melhorando a segurança e a confiabilidade.
2. Avaliação das fundações e sistemas de apoio para as instalações solares
O dimensionamento de instalações solares também deve ter em consideração o sistema de apoio e as fundações, que são cruciais para a estabilidade do sistema. Para sistemas fotovoltaicos de telhado, a estrutura do edifício deve suportar a carga adicional, enquanto para sistemas montados no solo, devem ser consideradas as condições do solo e tipos de fundação apropriados. Avaliar com precisão a adequação do sistema de suporte é essencial para prevenir falhas estruturais e garantir a longevidade da instalação.
Solução da Dlubal:
O RFEM 6 (e RSTAB 9) oferece um ambiente de modelação gratuito e versátil, permitindo que engenheiros dimensionem a estrutura solar principal, assim como a simulação e avaliação do sistema de suporte subjacente. Isso inclui a modelação/simulação da estrutura do telhado para instalações de telhado e o projeto de fundações para sistemas montados no solo. O software da Dlubal também oferece ferramentas para otimizar o desempenho da fundação com base em condições específicas do local, garantindo que tanto a estrutura principal quanto o sistema de suporte sejam dimensionados adequadamente para segurança e estabilidade.
3. Otimização dos sistemas de transferência de carga para estruturas solares
Um aspecto crítico do dimensionamento de sistemas de energia solar é determinar o sistema de transferência de carga ideal, que distribui cargas dos módulos solares, sistemas de montagem e outros componentes para a fundação. Os engenheiros devem garantir que todos os componentes se encontram devidamente apoiados e minimizar concentrações de tensões ou deformações para manter a integridade estrutural.
Solução da Dlubal:
Com ferramentas como RFEM 6 e RSTAB 9, os engenheiros podem modelar diferentes cenários de carga e configurações de dimensionamento numa única plataforma. Essa capacidade permite que os engenheiros testem vários cenários e configurações, otimizando o sistema de transferência de carga para máxima eficiência — garantindo que o sistema seja estruturalmente sólido e económico, melhorando, em última análise, o desempenho geral da instalação solar.
4. Consideração de Seções de Aço Formadas a Frio
As seções de aço formadas a frio são amplamente utilizadas em estruturas solares devido ao seu custo-benefício e facilidade de produção. No entanto, essas seções exigem análise cuidadosa devido à sua susceptibilidade a encurvarem e outras formas de rotura sob certas condições de carga, especialmente em sistemas de energia solar industriais maiores. Os engenheiros devem ter em consideração essas características para prevenir roturas estruturais.
Solução da Dlubal:
O RFEM 6 contém ferramentas específicas para analisar seções de aço formadas a frio, permitindo que os engenheiros avaliem a encurvadura, estabilidade e outros modos de rotura de acordo com as normas de dimensionamento relevantes. Além disso, o programa autónomo RSECTION da Dlubal suporta a modelação de várias seções, incluindo aquelas de alumínio extrudido, permitindo uma análise detalhada e otimização antes de exportar para o RFEM 6 posterior dimensionamento. Essa abordagem integrada permite uma avaliação abrangente e precisa de todos os tipos de seções e garante que cumpre as normas estruturais e de desempenho necessárias.
5. Avaliação de dimensionamento de módulos únicos e cenários de carga
Os módulos solares vêm em vários tipos, incluindo dimensionamentos especializados, como painéis de vidro, cada um exigindo avaliações personalizadas da capacidade de carga. Os engenheiros devem considerar as propriedades únicas dos materiais desses módulos, bem como cenários de carga especiais que possam surgir, como acumulação desigual de neve ou forças adicionais de atividades de manutenção. Essas funcionalidades de dimensionamento únicas e as condições de carga exigem uma avaliação cuidadosa para garantir a integridade estrutural e o desempenho geral do sistema em várias circunstâncias.
Solução da Dlubal:
O software da Dlubal oferece uma gama abrangente de módulos de dimensionamento, como o módulo Dimensionamento de vido, para ajudar os engenheiros no dimensionamento de módulos solares únicos. O software fornece capacidades avançadas de análise de carga, permitindo que os utilizadores simulem vários cenários de carga, tudo numa única plataforma. Esta abordagem integrada garante que, tanto as características distintas dos dimensionamentos de módulos únicos quanto as condições de carga especiais sejam abordadas de forma eficaz, otimizando a segurança e o desempenho do sistema.
6. Gestão eficiente e reutilização de modelos de dimensionamento
Em instalações solares de grande escala, como sistemas de energia solar industriais, os engenheiros devem gerir vários modelos semelhantes de forma eficiente. O mesmo se aplica a projetos que apresentam dimensionamentos semelhantes aos de trabalhos anteriores. Sem as ferramentas certas, armazenar, adaptar e reutilizar modelos pode se tornar difícil, levando a inconsistências, ineficiências e tarefas demoradas.
Solução da Dlubal:
Os programas da Dlubal fornecem ferramentas poderosas para gerir vários modelos de forma eficiente, permitindo que engenheiros criem modelos para estruturas semelhantes. Isso permite uma rápida replicação e ajustes fáceis sem começar do zero. O software também suporta processamento em grupo, agilizando projetos de grande escala e facilitando a adaptação dos modelos para condições específicas do local, mudanças de carga ou variações de dimensionamento. Assim, ao armazenar e gerir projetos de forma eficiente, os engenheiros podem economizar tempo e reduzir esforços redundantes, garantindo a consistência nos dimensionamentos e melhorando a eficiência e precisão geral do projeto assim como o cumprimento dos prazos de entrega.
7. Garantia de conformidade com as normas e documentação eficiente para sistemas fotovoltaicos
Assegurar a conformidade com as normas e a documentação apropriada é um aspecto crítico, embora desafiador, do dimensionamento de instalações solares. Isso envolve a geração de relatórios detalhados, cálculos e materiais de apoio que devem ser precisos, bem organizados e facilmente acessíveis para referência futura ou auditorias. A natureza repetitiva dessas tarefas, combinada com a necessidade de atenção meticulosa dos detalhes, pode ser demorada e difícil de gerir de forma eficiente sem as ferramentas certas.
Solução da Dlubal:
O software da Dlubal suporta a conformidade com as numerosas normas de dimensionamento internacionais, incluindo Eurocódigos, ANSI e outros. Os programas geram automaticamente relatórios detalhados em vários idiomas, garantindo que os dimensionamentos cumprem as regulamentações locais. O relatório de impressão do RFEM 6 funciona em paralelo com o programa principal, permitindo que os engenheiros façam modificações interativas e gerem rapidamente os relatórios. Isso reduz significativamente o tempo de documentação manual, garantindo conformidade total e melhorando a eficiência geral.
Conclusão
Em conclusão, o dimensionamento estrutural de instalações solares apresenta uma gama diversificada de desafios, desde a abordagem de cargas externas variáveis até a garantia de conformidade com as normas e a gestão de dimensionamentos complexos. As soluções de software da Dlubal oferecem ferramentas poderosas que simplificam esses processos, fornecendo aos engenheiros a capacidade de modelar, analisar e otimizar dimensionamentos de forma eficiente para máxima segurança e desempenho. Ao integrar o dimensionamento e a análise de carga, a gestão de modelos de forma eficaz e garantir conformidade com as normas internacionais, a Dlubal ajuda engenheiros a produzir instalações solares que são não apenas confiáveis e seguras, mas também econômicas e eficientes.