如何建造一个抵御飓风的光伏系统？

飓风“艾尔玛”过后，荷属安的列斯群岛的 Schletter 系统：树木和附属建筑受损，但光伏系统完好无损。

照片：旭乐德集团

1. 遵守当地标准

大多数国家/地区都有与该地区作用的风荷载相关的地方标准。这些标准构成了系统静态计算的基础。例如，室外机架的柱间距以及组件夹具和许多其他因素导致的，都需要计算论证。

2. 检查地面状况

然而，如果系统实际上是“建在沙子上”，那么最好的静态计算就会被浪费掉。因为作用在系统上的所有力都必须被立柱吸收并转移到地面上。在高风速下，地面通常是链条中最薄弱的环节。如果飓风扫过太阳能模块，就会产生吸力效应——类似于飞机机翼。巨大的拉力和杠杆作用在系统的基础上，这可能导致它们松动甚至被拉出地面。

因此，任何认真规划的基础都是对土壤条件的精确检查。这通常通过地质报告来完成，其中分析土壤的结构、成分和孔隙度。专业服务提供商或组装制造商准备报告 – 只要他们有适当的经验。这将生成系统整体静力学的规格表，包括必要的证据。

3. 静态计算 – 了解基础知识

在系统的后续静态计算中，重要的是准确了解所谓的负载侧：风荷载作用于何处，最重要的是如何作用。当地技术标准所预期的风速只是硬币的一方面。他们说哪些力可以发生，但没有说这些力实际上是如何作用于单个组件的。调查是组装供应商的工作。因此，对于高质量系统的制造商而言，广泛的风洞测试是产品开发不可或缺的一部分。借助以这种方式获得的数据，可以准确地计算出力。重要的是要考虑所有组件。在实践中，它一次又一次地发生，例如，只检查以下内容

计算的第二个重要参数是所谓的组件阻力侧，即单个组件的承载能力。在这里，仅仅计算模型是不够的；必须进行测试。因为：在规划光伏系统时，建筑行业通常的标准和计算方法都达到了极限。背景是光伏系统不是安装在完美条件下的装配车间，而是安装在户外。因此，例如在不平坦的地形中设置夯实基础时，容差不可避免地大于经典建筑结构中的容差。

因此，供应商在产品开发过程中进行彻底的组件测试非常重要。认真的供应商在产品开发过程中使用所谓的有限元方法检查和计算组件电阻，在这种方法中，组件在负载下的物理行为被广泛模拟和计算。此外，理想情况下还有真实的压力测试。这增加了开发工作量。然而，即使在极端条件下，装配系统也能持续计划的 25、30 甚至 40 年，这是一个重要的先决条件。

4. 精确组装说明

为了让计算出来的东西在实践中也能发挥作用，系统当然必须专业地安装在施工现场。精确而全面的文档和装配说明以及相应的技术图纸对此至关重要 – 特别是因为装配通常由外部公司进行。这些图纸不仅包括详细的装配说明。他们还指出了错误的来源，例如螺钉的正确拧紧扭矩。

5. 在施工现场：即兴发挥 – 但要做好

几乎没有一个户外光伏项目可以100%准确地执行工地规划。几乎总是有不可预见的困难迫使你在某些地方偏离计划。例如，您经常遇到地面上的巨石，因此无法按计划放置一些夯实基础。

因此，重要的是要有一定的在施工现场即兴发挥的能力——但以这样的方式仍然可以保证静力学。这是由组装制造商提供的快速反应和经验丰富的“售后支持”确保的。理想情况下，已经参与规划的技术人员负责替代解决方案的计算和实施。

6. 可以成为静态问题：腐蚀

热带地区不仅是可能风荷载的极端地区。与地球上几乎任何其他地方相比，大气对钢部件的影响也更大。一方面，沿海地区的空气中氯化物含量非常高，极大地促进和加速了腐蚀。此外，湿度高，早晚经常在组件上形成冷凝水。这两种现象同时发生在靠近海岸的地方——金属部件的极端负载。

在如此恶劣的条件下，传统的腐蚀保护只能持续几年。一旦涂层“脱落”，就会存在点蚀甚至单个部件失效的风险。这表明稳定性意味着在热带地区比其他任何地方都更耐用。因此，在热带强风地区，能够应对这些侵蚀性条件的特别持久和抗腐蚀保护是强制性的。

稳固的装配系统确保投资

热带地区的光伏系统盈利高于平均水平。与此同时，他们面临着高于平均水平的风险——来自旋风、大雨、潮湿和腐蚀。因此，投资者和项目开发商在选择和规划安装系统时应非常仔细。一个简单的计算示例说明了为什么这是值得的：装配系统仅占总投资的 10% 左右，模块约占 70%。如果您在这里设置错误的优先级，您可能会面临代价高昂的混乱。

– 作者 Cedric Zapfe 是一名土木工程师，也是金属结构领域的公开宣誓专家。在学习结构工程并获得钢结构和复合结构博士学位后，Zapfe 于 2001 年至 2007 年在慕尼黑担任合伙人和工程办公室负责人，专注于桥梁建设和结构动力学。2008 年，他转到 Schletter 集团，并创立了工程办公室 Dr. Zapfe GmbH，除其他外，专门从事全球光伏系统的静态设计。Zapfe 自 2018 年起担任 Schletter Group 的 CTO，在此职位上负责产品开发、软件开发和项目工程。——