Napelem tartószerkezetek: erre érdemes figyelni!
A 21. századra a Nap energiájának többféle hasznosítási módja vált lehetővé. Ennek egyik leginkább terjedő lehetősége a fotóvillamos úton, azaz napelemekkel történő felhasználás. Köztudott, hogy a napelem a napsugárzás átalakításával villamos áram előállítására alkalmas, ráadásul a Föld bármely pontján hozzáférhető. Tudományos szakmai írásokban és egyéb fejtegetésekben rengeteg szó esik a fotóvillamos úton előállított elektromos energia környezetbarát tulajdonságairól, illetve arról, hogy a piacon fellelhető napelemek csaknem 90%-a szilíciumból készül. A minőségi alkatrészekből és persze a megfelelő gyártási technológiával felépülő napelem panel több évtized elteltével is garantáltan termelni fog. Az inverterekhez valamint az AC/DC kiegészítőkhöz hasonló kiegészítőkkel ellentétben meglehetősen kevés információt találunk a napelem által termelt elektromos energia előállításához szükséges olyan nélkülözhetetlen komponensekről, mint amit például a napelem rögzítéséhez szükséges tartószerkezetek jelentenek.
Tetőre szerelt vagy földi telepítésű napelemes rendszerek?
A napelemek tartószerkezeteiről általában…
A napelem tartószerkezete garantálja azt, hogy a talajra vagy éppen családi házunkra telepített napelemes rendszerünk akár fél évszázad elmúltával is stabilan tartsa a napelem paneleket. Mindezt a kívánt pozícióban. A napelem paneleknek ugyanis akár szélsőséges időjárási körülmények között is stabilan, a megfelelő szögben kell állniuk. A tartószerkezetekkel szemben támasztott legelemibb igény tehát, hogy anyagukat tekintve teljes mértékben rozsdamentesek legyenek, illetve a várható hőtágulást szem előtt tartva ne legyen nagy különbség az egyes alkotóelemek között.
Első ránézésre úgy tűnhet, hogy egy napelem tartórendszer szerkezeti felépítése egyáltalán nem bonyolult. Egy teljesen átlagos cseréptetővel rendelkező családi ház esetén a napelemek rögzítéséhez a cserép alá helyezett szarufahorgon kívül – amely lényegében a szerkezetet tartó síneket stabilizálja a tetőhöz – csupán a szóban forgó alumínium sínekre van szükség. Ehhez rögzítik a napelemeket. Az eltérő kivitelben gyártott cserepekhez viszont már különböző szarufa horgok kellenek, nem is szólva a zsindely vagy éppen a lemeztetős szerkezetekről. Lapos tetőkre telepített napelemek felszereléséhez többféle tartószerkezet alkalmazható. Nem mindegy ugyanis, hogy milyen a tető anyaga, szigetelése, illetve – figyelembe véve az esetleges szél- és hóterhelést – súlyozható-e a tetőszerkezet egyáltalán. A földi telepítésű napelemes rendszerek telepítésére is több megoldás létezik. Földi telepítésű rendszereknél a tartószerkezeteket rendszerint betonozzák, vagy talajcsavarokkal rögzítik a felszínre. A telepítés összetettsége és a helyi adottságokból adódó speciális igények miatt ezeket a napelem rendszereket a kivitelezők alaposabban megtervezik.
Napelem tartószerkezetek kicsit közelebbről…
K2 tetőkampó napelem tartószerkezet
A klimatikus viszonyok szélsőséges ingadozásainak a napelem tartószerkezetének minden körülmények között ellen kell állnia. Már a napelem panelek tartószerkezetét alkotó alkatrészek minimális rozsdásodása is megengedhetetlen. Nem léphet fel továbbá korrózió sem az érintkező komponensek között, megakadályozva ezzel bárminemű nem kívánatos elektrokémiai folyamat megindulását. A tartószerkezetek alapanyagául – a fenti kritériumokat és persze a gazdaságosság szempontjait is figyelembe véve – leginkább az alumínium, illetve annak valamilyen ötvözete felel meg. A napelem rendszerekhez szükséges csavarokhoz, tartókampókhoz, leszorítókhoz hasonló rögzítő elemek rendszerint rozsdamentes acélból készülnek, míg a sínek – mindenekelőtt szintén a költséghatékonyság szempontjainak figyelembevételével – általában húzott alumíniumból. Közismert, hogy az alumíniumból készült használati tárgyak levegővel érintkezve egyáltalán nem rongálódnak a felületüket borító igen vékony, ám annál tömörebb oxidrétegnek köszönhetően. A kifejezetten vékony oxidréteg ugyanis a fém felületére tapad és mivel elzárja azt az oxigéntől, egyúttal meg is akadályozza a korróziót. A korrózióállóság mellett a napelem tartószerkezet ideális alapanyagaként az alumínium további előnyös tulajdonsága nemcsak a telepítést megkönnyítő csekély térfogatsúly, de más fémekkel ellentétben az aránylag egyszerű alakíthatóság, a kiváló alaktartás valamint az igen magas szilárdság is. A napelem panelek alumínium kerete mechanikailag és vegyileg is tökéletesen ellenállóvá tehető. Utóbbit segíti elő a szerkezet ráégetett porfestékkel történő kezelése és persze igény esetén színezhetősége.
Statikai méretezés, tájolás és rögzítéstechnika…
A napelem tartószerkezet kivitelezői a telepítést megelőző munkálatok egyik első lépéseként rendszerint statikailag méretezik a tartószerkezetet. Függetlenül a napelemes panelek felhasználási helyétől a szerkezet statikai méretezése a várható szél- és hóterhelés miatt megspórolhatatlan eljárás. Nem elhanyagolható kívánalom az sem, hogy a napelem panelek tartószerkezete egyszerűen szerelhető, összeilleszthető és ezáltal felhasználóbarát legyen. Kevesen tudják, de a napelemes rendszer nem kizárólag fix telepítésű lehet, hanem un. „napkövető” kialakítású is, amely a teljesítményt szolgáló mozgathatóságot teszi lehetővé. A fix telepítésű napelemes paneleket az épület tetőszerkezetéhez rögzítik egy előre – általában a legoptimálisabb déli irányú és nagyjából 30 fokos dőlésszöggel – meghatározott pozícióban. A fix telepítésű napelemes rendszer dőlésszöge és az ezt megelőző tájolása tehát állandó, így az évszakok változásainak és a napszakoknak köszönhetően a napsütés mindig váltózó irányból és szögből éri a napelemet. Ez természetesen nem állandó teljesítményt és hatékonyságot eredményez. Mivel a telepítés során – a helyszín adottságait figyelembe véve – a fenti értéktől időnként szükséges az eltérés, így a tartószerkezeteknek kulcsszerep jut. Felhasználásukkal törekedni tudunk a helyi adottságokhoz igazodó legideálisabb elhelyezésre. Az un. „napkövető” tartószerkezetek alkalmazása esetén – mint elnevezésük is utal rá – a napelem modulokat valamilyen mozgatható egységre telepítik. Az egységek általában elektronikus vezérlésűek, amelyek motoros mozgatással teszik lehetővé mind a dőlésszög, mind az égtáj szerinti tájolás legideálisabb pozícióba történő beállítását.
A kétségtelenül költséghatékonyabb fix telepítésű tartószerkezetekkel ellentétben utóbbiak előnye a legjobb hatásfok állandó fenntartása, míg hátránya értelemszerűen a valamivel magasabb bekerülési költség. Nem árt azt sem figyelembe vennünk, hogy a szerkezet mozgatásához is energia szükséges.
A napelem tartószerkezetek gyártására specializálódott legjobb cégek előre gyártott komponenseikből gyakorlatilag bármilyen talajra és a legkülönbözőbb épületek tetejére is rögzíthetők a napelemek maximális biztonsággal.
