Poiché la domanda globale di energia rinnovabile continua a crescere, i progetti di energia solare sono diventati una parte fondamentale della transizione energetica. Tuttavia, molti proprietari di progetti e installatori spesso trascurano un collegamento fondamentale: la scelta delle fondazioni solari. Le fondamenta solari sono la 'radice' dell'intero sistema solare, responsabile del supporto dei pannelli solari, degli inverter e di altri componenti e della resistenza alle pressioni esterne come vento, neve, attività sismica e assestamento del suolo. Una scelta sbagliata può non solo comportare un aumento dei costi di costruzione e ritardi nei programmi, ma anche comportare potenziali rischi per la sicurezza del funzionamento a lungo termine del sistema solare (di solito 25 anni o più).
Tra i numerosi tipi di fondazioni solari, le fondazioni in calcestruzzo, le fondazioni su pali elicoidali e le fondazioni con zavorra sono le opzioni più utilizzate e mature. Ogni tipo ha le proprie caratteristiche, scenari applicabili e ambito di applicazione. Per aiutarti a fare la scelta giusta fornendo contenuti preziosi e originali, questo articolo condurrà un'analisi completa e un confronto di questi tre tipi di fondazioni e fornirà una guida pratica alla selezione.
1. Panoramica dei tre principali tipi di fondazioni solari
Prima di approfondire il metodo di selezione, è necessario comprendere le caratteristiche di base di ciascun tipo di fondazione solare, compresi i principi strutturali, i vantaggi principali e le limitazioni intrinseche. Ciò contribuirà a gettare le basi per la successiva selezione.
La fondazione solare in calcestruzzo è un tipo di fondazione tradizionale e ampiamente utilizzato, suddiviso in fondazione in calcestruzzo gettato in opera e fondazione in calcestruzzo prefabbricato. Viene realizzato versando calcestruzzo (solitamente di grado C20-C30) in modelli pre-progettati e incorporando bulloni di ancoraggio per il collegamento con le staffe solari. Il tipo gettato in opera viene colato in loco, mentre il tipo prefabbricato viene prodotto in fabbrica e trasportato in cantiere per l'installazione, il che è più efficiente.
Vantaggi principali : ha un'eccellente capacità di carico e stabilità, può sopportare grandi carichi di vento e neve ed è adatto a varie condizioni geologiche complesse. La durata è lunga (in linea con il sistema solare, fino a 25-30 anni) e i costi di manutenzione sono estremamente bassi. È particolarmente adatto per impianti solari centralizzati di grandi dimensioni, dove i requisiti di stabilità sono elevati.
Svantaggi : il processo di costruzione è relativamente complesso e richiede scavi in loco, montaggio della cassaforma, getto di calcestruzzo e stagionatura (il periodo di stagionatura di solito non è inferiore a 7 giorni e 10 giorni in inverno), il che porta a un lungo ciclo di costruzione. I lavori di scavo disturberanno l’ambiente circostante, distruggeranno la vegetazione e genereranno una certa quantità di rifiuti edili. Inoltre, i costi dei materiali e della manodopera sono relativamente elevati e anche il costo del trasporto del calcestruzzo rappresenta una parte importante del costo del progetto.
Scenari applicabili : centrali solari centralizzate, grandi progetti solari commerciali, siti con buona capacità portante del suolo (come terreno coeso, terreno sabbioso) e aree con carichi di vento e neve elevati. È adatto anche per progetti senza requisiti rigorosi sul ciclo di costruzione e con basse restrizioni di protezione ambientale.
La fondazione solare su pali a vite, nota anche come fondazione su pali elicoidali, è un nuovo tipo di fondazione che si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni. È composto da un corpo in palo di acciaio e lame elicoidali. Viene installato ruotando il corpo del palo nel terreno tramite un battipalo professionale, senza necessità di scavo, getto di calcestruzzo o stagionatura. Il corpo del palo è solitamente realizzato in acciaio zincato (spessore dello strato di zinco ≥86μm in aree saline-alcaline) per migliorare la resistenza alla corrosione.
Vantaggi principali : l'efficienza della costruzione è estremamente elevata: ogni palo può essere installato in 15 minuti o meno, il che può ridurre notevolmente il ciclo di costruzione e realizzare 'la battitura e l'installazione nello stesso giorno'. Non richiede scavi, quindi ha un impatto minimo sull'ambiente circostante, nessun rifiuto di costruzione ed è adatto ad aree sensibili dal punto di vista ambientale come praterie e zone umide. Il processo di installazione è semplice, richiede solo attrezzature professionali per la battitura di pali e, in molti scenari, il costo è inferiore a quello delle fondazioni in calcestruzzo gettate in opera. Può anche essere riciclato e riutilizzato, il che è più rispettoso dell'ambiente.
Svantaggi : La capacità portante è fortemente influenzata dalla qualità del terreno. Non è adatto per roccia dura, ghiaia spessa o altre condizioni geologiche, perché è difficile da ruotare e inserire e anche il corpo del palo potrebbe danneggiarsi. Nelle aree con forte corrosione (come le aree costiere saline-alcaline), il corpo del palo in acciaio necessita di un ulteriore trattamento anticorrosivo, altrimenti ciò influirà sulla durata. Il costo di ammortamento iniziale dell'attrezzatura è relativamente elevato.
Scenari applicabili : centrali solari distribuite, progetti complementari agricoli-solari, progetti complementari pesca-solare, aree con terreno soffice (come limo, loess), aree sensibili dal punto di vista ambientale (praterie, zone umide) e progetti con tempi di costruzione serrati. È adatto anche per progetti in cui lo scavo non è conveniente o vietato.
Il fondotinta solare di zavorra, noto anche come fondotinta basato sul peso, è un fondotinta non penetrante che non necessita di essere inserito nel terreno. Si basa sul peso proprio di materiali pesanti (come blocchi di cemento prefabbricati, pesi di acciaio o persino materiali riciclati) per fissare le staffe solari, garantendo la stabilità del sistema solare. Solitamente viene prefabbricato in fabbrica e installato a terra o sul tetto tramite sollevamento.
Vantaggi principali : la costruzione è estremamente semplice, non sono necessari scavi o palificazioni e la velocità di installazione è elevata. Non danneggia la struttura originale del terreno o del tetto, quindi è adatto per progetti solari su tetto (tetti piani), progetti solari temporanei e siti in cui è vietata la penetrazione nel terreno (come le discariche coperte). Il costo è relativamente basso, soprattutto per progetti solari su piccola scala, e il successivo smontaggio e riposizionamento sono convenienti. Non ha quasi alcun impatto sull'ambiente e non disturba il suolo o la vegetazione.
Svantaggi : la stabilità è relativamente scarsa e si basa interamente sul peso proprio per resistere al vento e alle forze di sollevamento, quindi non è adatto per aree con carichi di vento elevati. Richiede una superficie di installazione piana e rigida; in caso contrario, è facile inclinarlo o spostarlo. Per i progetti solari su larga scala, è necessario un gran numero di materiali pesanti, che aumenteranno i costi di trasporto e installazione e occuperanno anche una vasta area. La capacità antiribaltamento è debole e non è adatta per zone con forti nevicate o terreno irregolare.
Scenari applicabili : progetti solari su tetto (tetti piani residenziali e commerciali), progetti solari a terra su piccola scala, progetti solari temporanei, siti in cui è vietata la penetrazione nel terreno e aree con bassi carichi di vento e terreno pianeggiante. È adatto anche per progetti che necessitano di essere smontati e ricollocati in una fase successiva.
2. Fattori chiave per la scelta delle fondazioni solari
Per scegliere la tipologia di fondazione solare più adatta non è sufficiente comprendere soltanto le caratteristiche di ciascuna tipologia. È inoltre necessario considerare in modo completo i seguenti fattori chiave, che determinano direttamente la razionalità, l'economia e la sicurezza della scelta della fondazione. Questi fattori sono anche i punti fondamentali che gli utenti spesso cercano, il che può migliorare la pertinenza dell’articolo.
2.1 Condizioni geologiche
Le condizioni geologiche sono il fattore principale che determina il tipo di fondazione solare. Innanzitutto, è necessario condurre indagini geologiche in loco per comprendere il tipo di terreno, la capacità portante, il livello delle acque sotterranee e se sono presenti strati di roccia dura o spessi strati di ghiaia. Ad esempio, se la capacità portante del terreno è buona (≥150 kPa), è possibile selezionare una fondazione in cemento o una fondazione su pali a vite; se il terreno è soffice (come il limo), la fondazione su pali a vite è più adatta (può penetrare nello strato di terreno soffice per raggiungere lo strato di terreno stabile sottostante); se il sito è in roccia dura, è più adatta una fondazione in calcestruzzo gettato in opera (fissata mediante inserimento nella roccia); se il livello dell'acqua sotterranea è alto, è necessario selezionare una fondazione su pali a vite o una fondazione in calcestruzzo prefabbricato per evitare l'impatto dell'acqua sulla stagionatura del calcestruzzo.
2.2 Scala e tipologia del progetto
Le centrali solari centralizzate su larga scala hanno elevati requisiti di stabilità e capacità di carico, quindi le fondamenta in cemento sono solitamente la prima scelta; gli impianti solari distribuiti (residenziali, commerciali) hanno requisiti elevati e su piccola scala per l'efficienza costruttiva e la protezione ambientale, quindi le fondazioni su pali a vite o le fondazioni di zavorra sono più adatte. I progetti solari sul tetto possono scegliere solo fondazioni di zavorra (non penetranti) per evitare di danneggiare la struttura del tetto; I progetti complementari agricolo-solare e pesca-solare richiedono un impatto minimo sul territorio, quindi le fondazioni su pali a vite sono la scelta migliore.
2.3 Ciclo di costruzione ed efficienza
Se il progetto ha un programma di costruzione serrato e deve essere messo in funzione rapidamente, dovrebbero essere selezionate fondazioni su pali a vite o fondazioni con zavorra, perché la loro velocità di costruzione è molto più veloce di quella delle fondazioni in calcestruzzo (nessun periodo di stagionatura). Se il ciclo di costruzione non è serrato e la stabilità è la considerazione principale, è possibile scegliere una fondazione in calcestruzzo. Ad esempio, in alcuni progetti di emergenza di energia solare, le fondazioni su pali a vite possono ridurre il periodo di costruzione del 50% rispetto alle fondazioni in calcestruzzo.
2.4 Requisiti di protezione ambientale
Nelle aree sensibili dal punto di vista ambientale come le riserve naturali, le praterie e le zone umide, gli scavi e la costruzione sono severamente limitati. In questo momento, per ridurre al minimo l'impatto sull'ambiente ecologico, dovrebbero essere selezionate fondazioni su pali elicoidali (senza scavo) o fondazioni con zavorra (senza danni al terreno). Le fondamenta in cemento richiedono scavi su larga scala, che distruggeranno la vegetazione e la struttura del suolo, quindi non sono adatte a tali aree. Inoltre, le fondazioni su pali a vite possono essere riciclate, il che è più in linea con il concetto di sviluppo verde.
2.5 Budget dei costi
Il costo è un fattore importante per la maggior parte dei progetti. In generale, il costo delle fondazioni di zavorra è il più basso, seguito dalle fondazioni su pali a vite e le fondazioni in calcestruzzo sono le più alte. Tuttavia, va notato che il costo è influenzato dalla scala del progetto, dalle condizioni geologiche e dal costo della manodopera regionale. Ad esempio, in aree con costi elevati di trasporto del calcestruzzo, le fondazioni su pali a vite possono essere più economiche; per i progetti su larga scala, il costo delle fondazioni in calcestruzzo può essere ridotto attraverso la costruzione in lotti. Nel ciclo operativo di 25 anni, sebbene in alcuni progetti l’investimento iniziale per le fondazioni su pali a vite sia superiore del 22% rispetto a quello delle fondazioni in calcestruzzo, il tasso di rendimento totale dell’investimento è superiore di 0,8 punti percentuali grazie alla connessione alla rete più rapida e ai costi ridotti di livellamento del terreno.
2.6 Condizioni climatiche
Anche le condizioni climatiche come la velocità del vento, le nevicate e la temperatura influiscono sulla scelta delle fondazioni. Nelle aree con carichi di vento elevati (come le aree costiere), dovrebbero essere selezionate fondazioni in cemento o fondazioni con pali a vite con forte capacità anti-sollevamento; la fondazione di zavorra non è adatta a causa della sua debole capacità antivento. Nelle zone fredde con permafrost, le fondamenta in cemento devono essere interrate al di sotto della linea di gelo (2,1 metri nel nord-est della Cina) e adottare una sezione trapezoidale per prevenire il sollevamento del gelo; La fondazione su pali a vite può evitare il sollevamento del gelo attraverso l'ancoraggio profondo, ma il corpo del palo in acciaio deve aumentare lo spessore della parete per resistere alla frattura fragile a bassa temperatura. Nelle aree saline-alcaline, le fondazioni in calcestruzzo devono utilizzare cemento Portland con scorie (grado di resistenza ai solfati ≥ KS90) e le fondazioni su pali a vite devono rafforzare il trattamento anticorrosivo.
3. Guida pratica alla selezione
Per aiutarvi a selezionare rapidamente il tipo di fondazione solare appropriato, abbiamo preparato una pratica guida alla selezione basata sui fattori sopra indicati, che può essere utilizzata direttamente nella pratica del progetto:
Scegli una fondazione in calcestruzzo se : stai costruendo una centrale solare centralizzata su larga scala, il sito ha una buona capacità portante del terreno, il ciclo di costruzione non è serrato, i requisiti di protezione ambientale non sono elevati e sono richiesti stabilità a lungo termine e bassi costi di manutenzione.
Scegli una fondazione su pali a vite se : stai costruendo una centrale solare distribuita, un progetto complementare agricolo-solare/pesca-solare, il sito ha terreno soffice o aree sensibili dal punto di vista ambientale, il programma di costruzione è serrato ed è necessario ridurre al minimo l'impatto ambientale e realizzare un'installazione rapida.
Scegli la fondazione Ballast se : stai costruendo un progetto solare sul tetto, un progetto solare temporaneo su piccola scala, il sito vieta la penetrazione nel terreno, il terreno è pianeggiante, il carico del vento è basso e hai bisogno di una costruzione semplice e a basso costo.
4. Errori comuni da evitare nella scelta del fondotinta
Nel progetto vero e proprio, molti proprietari del progetto fanno scelte sbagliate a causa della comprensione insufficiente dei tipi di fondazione o dell'ignoranza dei fattori chiave, il che porta a perdite inutili. Ecco alcuni errori comuni da evitare, che possono migliorare il valore pratico dell'articolo e attirare più clic da parte degli utenti:
Errore 1: perseguire ciecamente il basso costo e scegliere fondazioni di zavorra in aree con vento forte, che comporta il rischio di ribaltamento del pannello solare in caso di vento forte.
Errore 2: ignorare le indagini geologiche e scegliere fondazioni su pali a vite in aree rocciose dure, il che comporta difficoltà di installazione e aumento dei costi.
Errore 3: trascurare il ciclo di costruzione e scegliere fondamenta in cemento per progetti che devono essere messi in funzione rapidamente, il che porta a ritardi nella connessione alla rete e alla perdita dei benefici della produzione di energia.
Errore 4: ignorare i requisiti di protezione ambientale e scegliere fondamenta in cemento in aree sensibili dal punto di vista ambientale, il che porta al mancato superamento della valutazione di impatto ambientale.
5. Conclusione
La selezione dei tipi di fondazioni solari (cemento, pali elicoidali, zavorra) non è una questione 'valida per tutti', ma deve essere considerata in modo globale in base alle condizioni geologiche, alla scala del progetto, al ciclo di costruzione, ai requisiti di protezione ambientale, al budget dei costi e alle condizioni climatiche. Ogni tipo di fondazione ha i suoi vantaggi e scenari applicabili: la fondazione in cemento è stabile e durevole, adatta a progetti su larga scala; la fondazione su pali a vite è efficiente ed ecologica, adatta a progetti distribuiti e sensibili all'ambiente; la fondazione di zavorra è semplice ed economica, adatta per tetti e progetti temporanei.
Comprendendo le caratteristiche di ciascun tipo di fondazione e seguendo la guida alla selezione contenuta in questo articolo, puoi scegliere la fondazione solare più adatta al tuo progetto, garantire il funzionamento sicuro e stabile a lungo termine del sistema solare, ottimizzare i costi del progetto e l'efficienza della costruzione e promuovere lo sviluppo sostenibile del settore dell'energia solare. Se hai altre domande sulla selezione del fondotinta solare, puoi contattare il nostro team di professionisti per una consulenza individuale.
