En primer lugar, a partir de las especificaciones y modelos de los módulos fotovoltaicos, el número de módulos y la configuración en serie del conjunto, se pueden determinar las dimensiones estructurales del conjunto. En segundo lugar, según la latitud de la ubicación del proyecto y el principio de maximizar la generación anual de energía del sistema fotovoltaico, se puede determinar el ángulo de inclinación óptimo y el espaciado de los conjuntos. En tercer lugar, a partir de los recursos eólicos y la velocidad máxima del viento en la ubicación del proyecto, se puede determinar la carga máxima de viento que soportará el conjunto. En consecuencia, se analiza la cimentación y la estructura de soporte del conjunto para determinar las tensiones y se diseña siguiendo los principios de diseño mecánico. Además, al diseñar el conjunto fotovoltaico, el borde inferior del conjunto debe mantenerse a una altura de 30 a 50 cm sobre el suelo o el techo para evitar la obstrucción por maleza y el enterramiento bajo la nieve durante el invierno.
Base (o Cimentación) del conjunto
La cimentación se construye generalmente con hormigón vertido sobre el suelo o la capa estructural del tejado, y en las azoteas también se utilizan estructuras reticulares (con bloques de lastre). La estructura de soporte del conjunto se fija habitualmente a la cimentación mediante bridas y componentes empotrados, o bien perforando agujeros en la base de hormigón y fijándola con pernos de expansión. En las azoteas, la cimentación debe ubicarse en posiciones como muros o vigas de la estructura principal, según lo requiera el diseño, garantizando una fijación segura a la misma. Cabe destacar que una instalación incorrecta de la estructura de soporte del conjunto sobre la cimentación puede provocar desviaciones, afectando a la tensión en la estructura principal.
Requisitos de diseño para la estructura de cimentación y soporte.
Al diseñar la cimentación y la estructura de soporte del conjunto, se deben considerar detenidamente la capacidad de carga, la resistencia al viento y los factores sísmicos. En zonas costeras, es necesario considerar adicionalmente la resistencia a tifones, la impermeabilización y la resistencia a la corrosión por niebla salina. Antes de instalar la estructura de soporte, se deben aplicar recubrimientos anticorrosivos, y los componentes metálicos expuestos deben someterse a un tratamiento anticorrosivo y antioxidante para evitar daños y pérdida de resistencia. Los elementos de fijación utilizados para conectar la estructura de soporte del conjunto deben ser de acero inoxidable. Si se utilizan elementos de fijación galvanizados, deben cumplir con las normas nacionales para garantizar su vida útil y resistencia a la corrosión. Los pernos, tuercas, arandelas planas y arandelas elásticas deben cumplir con los requisitos de diseño en cuanto a cantidad, especificaciones y modelos. Después de apretar los pernos, la parte expuesta debe tener una longitud equivalente a dos tercios del diámetro del perno.
Pasos específicos para una central eléctrica fotovoltaica instalada en tierra
Según las condiciones reales del lugar:
1. Marcar las posiciones y excavar los pozos de cimentación en el terreno nivelado.
2. Coloque los componentes empotrados, posicione el molde y vierta el hormigón. Tras un curado de 48 horas, instale la estructura de soporte del conjunto.
3. Instale los módulos fotovoltaicos, tiende el cableado, instala la conexión a tierra y la protección contra rayos, y construye las zanjas para los cables.
Sensibilidad de los módulos fotovoltaicos a la deformación
Es bien sabido que los módulos fotovoltaicos, al contener vidrio, son muy sensibles a la deformación. Esto se debe principalmente a que el vidrio es un material frágil que puede dañarse fácilmente por asentamientos irregulares de los soportes y por la dilatación y contracción térmica dentro del plano del módulo.
Debido a la diferencia en los coeficientes de dilatación entre el acero y el vidrio, cuando la rigidez de la restricción en el componente de vidrio es elevada, pueden surgir fuerzas de dilatación entre el vidrio y la estructura de acero, afectando negativamente al vidrio. Por lo tanto, el uso de perfiles de pared delgada conformados en frío como estructura de soporte para módulos fotovoltaicos supera los efectos adversos de la rigidez de las estructuras de acero. Esto ayuda a mitigar la deformación estructural, el asentamiento de la cimentación y la deformación por dilatación, convirtiéndola en una estructura de soporte ideal para módulos solares fotovoltaicos. La optimización del diseño estructural del soporte y la cimentación no solo satisface los requisitos de instalación y operación de los módulos, sino que también reduce significativamente la inversión en soportes y cimentaciones.
