まず、PVモジュールの仕様とモデル、モジュール数、および直列アレイ構成に基づいて、アレイの構造寸法を決定します。次に、プロジェクト設置場所の緯度と太陽光発電システムの年間発電量を最大化する原則に基づいて、最適な傾斜角とアレイの間隔を決定します。さらに、プロジェクト設置場所の風力資源と最大風速に基づいて、アレイが耐えられる最大風荷重を決定します。これに基づき、アレイの基礎と支持構造の応力解析を行い、機械設計の原則に従って設計します。また、PVアレイを設計する際には、冬季に雑草による障害や積雪による埋没を防ぐため、アレイの下端を地面または屋根から30～50cmの高さに保つ必要があります。
配列の基礎（またはベース）
基礎は一般的に、地面または屋根の構造層にコンクリートを流し込んで構築され、屋上では、格子状の枠組み（バラストブロック付き）も使用されます。アレイ支持構造は通常、フランジと埋め込み部材を使用するか、コンクリート基礎に穴を開けて拡張ボルトで固定することにより、基礎に固定されます。建物の屋上においては、基礎は設計で定められた位置、例えば主構造の壁や梁などに設置し、主構造への確実な固定を確保する必要があります。同時に、アレイ支持構造の基礎への設置位置が不適切だと、ずれが生じ、主構造への応力に影響を与える可能性があることに注意が必要です。
基礎および支持構造物の設計要件
アレイ基礎および支持構造の設計においては、耐荷重、耐風性、および耐震性を十分に考慮する必要があります。沿岸地域では、台風耐性、防湿性、および塩水噴霧に対する耐腐食性についても追加的に考慮する必要があります。支持構造を設置する前に、防食コーティングを施し、露出した金属埋め込み部品は、損傷や強度低下を防ぐために防食および防錆処理を施す必要があります。アレイ支持構造を接続するために使用する締結具は、ステンレス鋼で設計する必要があります。亜鉛メッキ締結具を使用する場合は、耐用年数と耐腐食性を確保するために、国家規格に準拠する必要があります。ボルト、ナット、平ワッシャー、およびばね座金は、数量、仕様、および型式に関する設計要件を満たす必要があります。ボルトを締め付けた後、露出部分はボルト径の3分の2の長さである必要があります。
地上設置型太陽光発電所の具体的な手順
実際の現場状況に応じて：
1. 整地した敷地に位置をマークし、基礎用の穴を掘削する。
2. 埋め込み部品を配置し、型枠を所定の位置にセットしてコンクリートを流し込みます。48時間養生した後、アレイ支持構造を取り付けます。
3. 太陽光発電モジュールを設置し、配線を敷設し、接地と避雷設備を設置し、ケーブル溝を敷設する。
太陽光発電モジュールの変形に対する感度
ガラスを含む部品である太陽光発電モジュールは、変形に対して非常に敏感であることがよく知られています。これは主に、ガラスが脆い材料であり、支持部の不均一な沈下やモジュール面内の熱膨張・収縮によって容易に損傷を受けるためです。
鋼材とガラスの熱膨張係数の違いにより、ガラス部材にかかる拘束の剛性が高い場合、ガラス部材と鋼構造の間に膨張力が生じ、ガラスに悪影響を及ぼす可能性があります。そのため、PVモジュールの支持構造として冷間成形薄肉部材を使用することで、鋼構造の剛性による悪影響を克服できます。これにより、構造変形、基礎沈下、膨張変形を軽減できるため、太陽光発電モジュールにとって理想的な支持構造となります。支持構造と基礎の構造設計を最適化することで、モジュールの設置および運用要件を満たすだけでなく、支持構造と基礎への投資を大幅に削減できます。
