Aspecte privind calculul încărcării din vânt la panourile fotovoltaice

Evaluarea incarcarii date de actiunea vantului pe suprafata panourilor fotovoltaice creeaza unele dificultati date pe de o parte de interpretarea normativului de calcul si pe de alta parte de particularitatile acestor tipuri de structuri. Potrivit codului romanesc de calcul, panourile fotovoltaice trebuie considerate ca fiind structuri de tipul copertinelor. Copertinele sunt insa structuri distincte, individuale sau atasate constructiei principale, avand o durata de exploatare medie, in timp ce panourile fotovoltaice sunt structuri dezvoltate pe suprafete mari si cu o durata de exploatare redusa.

The wind action load evaluation for the photovoltaic panels is generating some difficulties by the interpretation of the wind action evaluation code and on the other hand, by this type of structures particularities. Due to the code prescriptions, the photovoltaic panels must be considered as canopy type structures. The canopies are individual or secondary structures attached to the principal structure, with medium time serviceability, but the photovoltaic panels are grouped structures with short time serviceability.

1. Introducere

Calculul incarcarii din vant pentru panouri fotovoltaice se face conform codului de calcul intrat recent in vigoare, CR 1-1-4-2011 [5]. Acesta inlocuieste vechiul cod de proiectare "Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului" avand indicativul NP-082-04 [4]. Noua versiune a codului de proiectare nu elimina insa toate dificultatile de interpretare din vechiul cod. Potrivit codului de proiectare, evaluarea incarcarii din vant pentru acest tip de structuri se incadreaza in categoria copertinelor.

Investitiile in parcuri de panouri fotovoltaice, ca si in alte tipuri destinate producerii de energie verde cum sunt parcurile eoliene, au avut in ultimii ani o crestere importanta. Potrivit datelor de la Transelectrica, in 2013 este estimat a se ajunge la o putere totala instalata de 140 MW in parcuri fotovoltaice. Tendinta de crestere in urmatorii ani este evidentiata de previziunile Autoritatii Nationale de Reglementare in domeniul Energiei, care considera ca la sfarsitul anului 2016 puterea totala instalata in parcuri fotovoltaice va ajunge la 1500 MW, depasind cu 100 de MW puterea celor doua reactoare nucleare de la Cernavoda. La un cost estimat de instalare de 2-3 milioane de euro pentru a produce un MW prin panouri fotovolatice, valoarea investitiilor in acest tip de energie poate ajunge la 4 miliarde de euro. Este vorba asadar de sume foarte mari, din care o parte deloc neglijabila este cea a structurii metalice de sustinere. Aceste costuri sunt determinate de nivelul incarcarilor, in special de cele din vant si zapada. Pe de alta parte, durata de viata a panourilor fotovoltaice este estimata la doar 20 de ani.

2

2. Evaluarea incarcarii din actiunea vantului. Dificultati de interpretare a normativului

Evaluarea incarcarii din vant conform prescriptiilor din normativ prezinta unele incoerente. Astfel nu rezulta suficient de clar cand se folosesc presiunile distribuite we=cpe?qp ze pe suprafetele exterioare ale copertinei si/sau fortele globale pe directia vantului Fw=cd?cf?qp ze ?Aref. Pe de alta parte, la paragraful 3.3 "Forte din vant" se precizeaza la aliniatul (3) ca Aref este aria de referinta orientata perpendicular pe directia vantului pentru cladiri/structuri (rel. 3.3) sau elementele sale (rel. 3.4). Ca urmare, conform textului, pentru calculul unor copertine la care panta este ?=0 ar trebui ca Aref=0 si ca urmare, forta rezultanta din vant Fw rezulta nula. In realitate Aref?0 cu toate ca forta globala nu este pe directia vantului decat in cazuri particulare (pereti verticali, steaguri, etc.). Confuzia din textul codului provine de la traducerea eronata a textului codului original EN1991-1-4:2005 [2], in care:

[1] STAS 10101/20-90 Actiuni in constructii. Incarcari din vant;

[2] EN 1991-1-4 Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-4: General actions. Wind action;

[3] SR EN 1991-1-4 Eurocod 1: Actiuni asupra structurilor. Partea 1-4: Actiuni generale - Actiuni ale vantului (ASRO octombrie 2001);

[4] NP-082-04 Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului (Monitorul Oficial al Romaniei partea I nr. 784/29.08.2005);

[5] CR-1-1-4/2011 Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului (revizuire NP 082-04);

[6] DIN 1055-4:2005-03 Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 4: Windlasten;

[7] ASCE 7-05 Minimum Design Loads for Buildings and other Structures (2006);