Nie da się zaprzeczyć, że panele fotowoltaiczne, zwłaszcza te, montowane na dachach, nie wzbudzają już żadnego zdziwienia. Jest to praktyczne i zalecane rozwiązanie, biorąc pod uwagę stale rosnące ceny energii elektrycznej, także w Polsce.
Wielu właścicieli takich instalacji zastanawia się jednak, czy przetrwają bez uszkodzeń ekspozycję na działanie zmiennych warunków atmosferycznych. Zagrożenie mogą stanowić między innymi takie siły natury jak deszcz, śnieg i przede wszystkim porywiste wiatry.
Coraz częściej przecież mamy do czynienia z huraganami, a nawet wcześniej niespotykanymi u nas tornadami. Dlatego warto zadać sobie kilka ważnych pytań. Czy takie silne wiatry są w stanie zerwać panele fotowoltaiczne? Jakie mechanizmy fizyczne mogą do tego doprowadzić i jak się przed tym zabezpieczyć?
W pigułce:
- Panele fotowoltaiczne to urządzenia służące do produkcji prądu z promieniowania Słońca, krzemowe ogniwa zamknięte w szczelnej obudowie.
- Panele można montować na dachu skośnym, płaskim lub na gruncie, zgodnie z zasadami ekspertów w tej dziedzinie.
- Wiatr może zerwać źle zamontowaną instalację PV, np. poluźnić trzymające ją klemy, dlatego nie warto oszczędzać na ich zakupie.
- Montując panele, trzeba uwzględnić strefy wiatrowe w Polsce, zakupić certyfikowane komponenty, zadbać o balast na dachach płaskich i pamiętać o regularnych przeglądach.
Czym są panele fotowoltaiczne?
Analizą oddziaływania wiatru na panele PV zajmiemy się za chwilę, najpierw powinieneś pokrótce dowiedzieć się, czym właściwie są. Panele fotowoltaiczne, nazywane także panelami słonecznymi, to urządzenia, których zadaniem jest konwersja promieniowania słonecznego na energię elektryczną.
Panel składa się z ogniw krzemowych, zamkniętych w szczelnej, aluminiowej obudowie ochronnej. Całość jest zabezpieczona szkłem hartowanym, mającym, według specyfikacji producenta, oprzeć się także silnym podmuchom wiatru.
Zobacz naszą fotowoltaikę dla domów
W jaki sposób należy zamontować panele fotowoltaiczne?
Twoja instalacja PV ma bezpiecznie przetrwać nawet ekstremalne warunki, w tym masy powietrza poruszające się z prędkością przekraczającą 100 km/h. Jednym z najważniejszych czynników, od których to zależy, jest prawidłowe wykonanie montażu poszczególnych jej elementów.
Rozróżniamy trzy podstawowe sposoby montażu i warto zapoznać się z nimi bliżej:
I. Montaż na dachu skośnym
Zdecydowanie najczęściej spotykany, gdzie panele układa się równolegle do płaszczyzny pokrycia dachowego. Do konstrukcji więźby dachowej montuje się specjalne śruby lub tzw. haki dachowe, a do nich przykręca profile aluminiowe, tzw. szyny.
Dopiero na takiej solidnej podstawie mocuje się panele, za pomocą odpowiednio dobranych klem montażowych. Używa się ich dwóch rodzajów:
- klem środkowych: do łączenia ze sobą dwóch sąsiednich paneli, z zachowaniem pomiędzy nimi stałego odstępu wynoszącego 2 cm;
- klem bocznych, mocujących skrajne panele w rzędzie, zamykających układ i dociskających panele tylko z jednej, zewnętrznej strony.
Aby silny wiatr nie doprowadził do zerwania paneli słonecznych, musisz je mocno zakotwiczyć w krokwiach i innych elementach konstrukcyjnych budynku. Jeśli przykręcisz je tylko do pokrycia dachu, to możesz się spodziewać, że oderwą się nawet przy stosunkowo słabych podmuchach.
II. Montaż na dachach płaskich
Przykładowo na domach jednorodzinnych ze stropodachem, o bryle, której górna część, czyli dach, ma minimalny spadek, ułatwiający tylko prawidłowy odpływ wody. W tym przypadku należy zastosować odpowiednie wsporniki, dzięki którym moduły PV będą nachylone pod optymalnym kątem od 15° do 35°.
To właśnie one mogą stanowić problem przy wichurach czy huraganach, dlatego konieczne jest odpowiednie obciążenie wsporników, dwoma najczęściej stosowanymi metodami:
- metodą bezinwazyjną (balastową): stelaże podtrzymujące panele są obciążane specjalnie dobranym balastem, np. bloczkami betonowymi, bez naruszania pokrycia dachu;
- metodą inwazyjną (mechaniczną): stelaże są zakotwiczone bezpośrednio w konstrukcji nośnej dachu, co daje odporność na zerwanie przez wiatr, lecz wymaga profesjonalnie wykonanych przewierceń i ich dokładnego uszczelnienia.
III. Montaż wolnostojący na gruncie
Gdy zespoły paneli wraz z niezbędnym osprzętem są montowane na stelażach stojących bezpośrednio na gruncie. W tym przypadku również musisz zadbać o ich zabezpieczenie przed siłą wiatru, oddziałującą na moduły tak, jak na żagiel czy skrzydło.
Należy właściwie dobrać sposób kotwiczenia stalowych profili ocynkowanych, z uwzględnieniem tzw. strefy wietrzności oraz nośności gruntu na Twojej działce, a stosuje się:
- profile wbijane: mechanicznie za pomocą kafara, przeważnie na głębokość 2-4 metrów, co sprawdza się wyłącznie na zwartych, np. gliniastych gruntach;
- śruby gruntowe: stosowane na mniej stabilnych gruntach, piaszczystych czy podmokłych, łatwe do montażu i ewentualnego demontażu;
- fundamenty betonowe: liniowe albo punktowe: tradycyjny, sprawdzony sposób mocowania stelaży pod panele na gruncie, zapewniający najwyższą stabilność i oparcie się najsilniejszym wiatrom.
W jakich przypadkach wiatr może zerwać panele fotowoltaiczne?
To kolejne, tak samo często zadawane pytanie, na które odpowiedź jest bardzo prosta. Silne podmuchy wiatru mogą zerwać panele w sytuacji, gdy cała instalacja została niewłaściwie zaprojektowana lub wykonana niestarannie.
Jak już wspomnieliśmy, wiatr oddziałuje na panele w wielu płaszczyznach, podobnie jak na żagiel lub skrzydło samolotu. Nie tylko może je przesuwać poziomo, ale napiera na nie również od dołu, gdzie wytwarza się różnica ciśnień (podciśnienie).
Wynikiem tego jest siła ssąca, naciskające na panele i w skrajnych przypadkach mogąca oderwać je od stelaża czy konstrukcji dachu. Wszystko zależy oczywiście od siły porywów wiatru, lecz jeśli przekracza on normy wytrzymałości mocowań instalacji, albo została źle zamontowana, to można się spodziewać:
- wygięcia lub złamania profili stalowych, lub aluminiowych, z których zrobiono stelaże;
- poluzowania się lub zerwania klem montażowych;
- zerwania pojedynczych modułów lub całych ich zespołów, co stanowi zagrożenie nie tylko dla mienia, ale i zdrowia oraz życia osób znajdujących się w ich pobliżu.
Kolejną przyczyną tego, że Twoje panele znajdą się na ziemi, jest też oszczędność na zakupie materiałów, przede wszystkim elementów mocujących. Nie wolno też oszczędzać na wykonaniu prac montażowych, co jest zadaniem dla wykwalifikowanych fachowców.
Oferta fotowoltaiki Kozienice
Jak zabezpieczyć panele przed destrukcyjną siłą wiatru?
To wszystko brzmi nieco strasznie, lecz niszczącemu działaniu wiatru można niemal w 100% przeciwdziałać. Podstawą jest przestrzeganie określonych standardów, budowlanych i inżynierskich, dotyczących montażu instalacji fotowoltaicznych.
Musisz przestrzegać następujących zasad bezpiecznej budowy instalacji PV:
I. Uwzględnienie stref wiatrowych w Polsce
Wiatry w naszym kraju nie wszędzie wieją tak samo. Dlatego terytorium Polski podzielone na trzy główne strefy wiatrowe:
- Strefa I (Centralna): większość (około 80%) powierzchni kraju, województwa centralne, wschodnie i zachodnie, gdzie wiatr wieje ze średnią prędkością 22 m/s;
- Strefa II (Nadmorska): obejmujące wybrzeże Morza Bałtyckiego, czyli wąską, północną część województwa pomorskiego i zachodniopomorskiego, gdzie wiatry mogą osiągać prędkość do 26 m/s;
- Strefa III (Górska): południowa Polska, część województw dolnośląskiego, opolskiego, śląskiego, małopolskiego i podkarpackiego, a tutaj wiatr może wiać nawet do 30 m/s.
Tak samo ważne jest wzięcie pod uwagę ukształtowania terenu oraz wysokości budynku, a im wyżej, tym silniejszy wiatr.
II. Certyfikowane, wysokiej jakości elementy instalacji
Nie możesz stawiać na półśrodki, bo takie oszczędności mszczą się bardzo szybko. Kupuj wyłącznie komponenty wysokiej jakości, renomowanych marek, unikając tanich zamienników niższej jakości.
To, co użyjesz do montażu instalacji PV, powinno posiadać certyfikaty wytrzymałości oraz atesty producenta, dające pewność, że cała konstrukcje nie odleci pod naporem wichury.
III. Właściwy dobór balastu na dachach płaskich
Pamiętaj o zastosowaniu tzw. właściwej masy obciążnikowej (balastu), krytycznej dla bezpieczeństwa całej konstrukcji podtrzymującej elementy instalacji. Jeśli użyjesz zbyt lekkiego obciążenia, to ryzykujesz, że cała konstrukcja przesunie się i spadnie.
Jeśli zaś ułożysz zbyt dużo balastu, to zacznie on nadmiernie obciążać konstrukcję dachu, co w krótkim czasie może doprowadzić do jej uszkodzenia.
IV. Regularna konserwacja i przeglądy techniczne
Musisz na bieżąco monitorować stan instalacji i jej mocowania, która przez cały czas pracy doświadcza oddziaływania wielu niekorzystnych czynników. Powinieneś zlecić, przynajmniej raz na 2 lata, profesjonalny, specjalistyczny przegląd techniczny i wykonanie niezbędnych prac konserwacyjnych.
