Ten eerste kunnen, op basis van de specificaties en modellen van de PV-modules, het aantal modules en de configuratie van de serieschakeling, de structurele afmetingen van de installatie worden bepaald. Ten tweede kunnen, rekening houdend met de breedtegraad van de projectlocatie en het principe van maximale jaarlijkse energieopwekking van het fotovoltaïsche systeem, de optimale hellingshoek en de afstand tussen de panelen worden vastgesteld. Ten derde kan, op basis van de windbronnen en het maximale windniveau op de projectlocatie, de maximale windbelasting die de installatie kan dragen worden bepaald. Vervolgens worden de fundering en de draagconstructie van de installatie geanalyseerd op spanning en ontworpen volgens de principes van mechanisch ontwerp. Bovendien moet bij het ontwerpen van de PV-installatie de onderrand van de installatie 30-50 cm boven de grond of het dak uitsteken om te voorkomen dat onkruid de installatie belemmert en deze in de winter onder de sneeuw bedekt raakt.
Arrayfundament (of basis)
De fundering wordt over het algemeen gemaakt met beton dat op de grond of de dakconstructie wordt gestort. Op daken worden ook rasterconstructies (met ballastblokken) gebruikt. De draagconstructie van de zonnepanelen wordt meestal aan de fundering bevestigd met behulp van flenzen en ingebouwde componenten, of door gaten in de betonnen fundering te boren en deze vast te zetten met expansiebouten. Bij daken van gebouwen moet de fundering, zoals vereist door het ontwerp, op plaatsen zoals muren of balken van de hoofdconstructie worden geplaatst, zodat een veilige bevestiging aan de hoofdconstructie gegarandeerd is. Tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat een onjuiste plaatsing van de draagconstructie op de fundering afwijkingen kan veroorzaken die de belasting van de hoofdconstructie beïnvloeden.
Ontwerpeisen voor fundering en draagconstructie
Bij het ontwerpen van de fundering en de draagconstructie van de zonnepanelen moet rekening worden gehouden met draagvermogen, windbestendigheid en seismische factoren. In kustgebieden zijn bovendien overwegingen met betrekking tot tyfoonbestendigheid, vochtwering en corrosiebestendigheid tegen zoutnevel noodzakelijk. Voordat de draagconstructie wordt geïnstalleerd, moeten anticorrosiecoatings worden aangebracht en moeten blootliggende metalen ingebedde componenten een anticorrosie- en roestwerende behandeling ondergaan om schade en sterkteverlies te voorkomen. De bevestigingsmiddelen die worden gebruikt om de draagconstructie van de zonnepanelen te verbinden, moeten van roestvrij staal zijn. Indien gegalvaniseerde bevestigingsmiddelen worden gebruikt, moeten deze voldoen aan de nationale normen om hun levensduur en corrosiebestendigheid te garanderen. De bouten, moeren, platte ringen en veerringen moeten voldoen aan de ontwerpvereisten voor hoeveelheid, specificaties en modellen. Na het vastdraaien van de bouten moet het zichtbare gedeelte twee derde van de lengte van de boutdiameter bedragen.
Specifieke stappen voor een op de grond gemonteerde PV-energiecentrale
Afhankelijk van de feitelijke omstandigheden ter plaatse:
1. Markeer de posities en graaf funderingskuilen uit op het geëgaliseerde terrein.
2. Plaats de ingebedde componenten, positioneer de mal en giet het beton. Installeer na 48 uur uitharding de draagstructuur van de array.
3. Installeer de PV-modules, leg de bedrading aan, zorg voor aarding en bliksembeveiliging en graaf de kabelgoten.
Gevoeligheid van PV-modules voor vervorming
Het is algemeen bekend dat zonnepanelen, als glashoudende componenten, zeer gevoelig zijn voor vervorming. Dit komt voornamelijk doordat glas een bros materiaal is dat gemakkelijk beschadigd kan raken door ongelijkmatige zetting van de steunen en door thermische uitzetting en krimp binnen het vlak van de module.
Door het verschil in uitzettingscoëfficiënten tussen staal en glas kunnen er, wanneer de stijfheid van de ophanging van het glascomponent groot is, uitzettingskrachten ontstaan tussen het glascomponent en de staalconstructie, wat het glas nadelig kan beïnvloeden. Het gebruik van koudgevormde dunwandige profielen als draagstructuur voor PV-modules ondervangt daarom de nadelige effecten van de stijfheid van staalconstructies. Dit helpt structurele vervorming, funderingsverzakking en uitzettingsvervorming te beperken, waardoor het een ideale draagstructuur is voor zonnepanelen. Het optimaliseren van het structurele ontwerp van de ondersteuning en fundering voldoet niet alleen aan de installatie- en operationele eisen van de modules, maar verlaagt ook de investering in ondersteuning en fundering aanzienlijk.
