Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie krok po kroku

Opublikowano: 01.12.2023Autor: Ludwika WykurzDrukujUdostępnij

Jaki grunt pod panele?

Mówiąc ogólnie grunt pod panele powinien być stabilny, w miarę płaski lub łatwy do wyrównania i mieć odpowiednią nośność. W praktyce w Polsce pod instalacje fotowoltaiczne można wybrać grunty orne IV klasy. Musi to być ziemia, która nie ma wysokiej wartości dla rolnictwa i nie należy do obszarów cennych przyrodniczo. Szczególnie jeżeli planujemy większą farmę fotowoltaiczną na gruncie.

Grunt pod panele nie może być ani zbyt sypki, ani za bardzo skalisty i zbity. W pierwszym przypadku konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie może nie wystarczyć do utrzymania instalacji. W drugim mogą być trudności z mocowaniem, a przede wszystkim woda może zalegać w szczelinach skalnych lub w gliniastych kałużach. To ostatnie wiąże się z całą gamą dodatkowych problemów (woda i prąd elektryczny to nie jest dobre połączenie).

Poza tym teren musi być dobrze nasłoneczniony i nie powinien być zarośnięty drzewami ani wysokimi krzewami. Warto zwrócić też uwagę na to co dzieje się na sąsiednich działkach. Czy sąsiedzi planują sadzenie szybko rosnących drzew lub budowę czegoś o wysokości grożącej zacienieniem naszych paneli? Ponieważ farma fotowoltaiczna na gruncie powinna się znajdować przynajmniej 100 m od budynków mieszkalnych, to raczej nie postawimy jej pośrodku osiedla domków jednorodzinnych.

Jak wygląda i z czego jest zrobiona konstrukcja pod panele na gruncie?

Podstawowe funkcje konstrukcji pod panele PV

Tradycyjne panele fotowoltaiczne, jakich używa się w farmach fotowoltaicznych i instalacjach przydomowych, ważą od kilkunastu do dwudziestu kilku kilogramów każdy. Ich wysokość zwykle mieści się w zakresie od 1 do 2 m. Do zbudowania większej instalacji potrzeba kilkanaście do kilkudziesięciu paneli. Z tych powodów konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie musi być wyjątkowo wytrzymała. Dodatkowo musi zapobiegać zerwaniu paneli przez wiatr i przegrzewaniu ich od spodu. W przypadku stelażu pod panele dwustronne musi dodatkowo umożliwiać odbijanie promieni słonecznych od gruntu.

Stelaż pod fotowoltaikę powinien być zrobiony z mocnych, ale nie za ciężkich materiałów. Część naziemna zwykle jest aluminiowa, wykonana z ocynkowanej stali lub ze stali nierdzewnej. Można też trafić na kombinacje tych materiałów w ramach jednej konstrukcji. Natomiast podziemne fundamenty to najczęściej betonowe bloki lub pylony. Niektóre konstrukcje po prostu zalewa się betonem.

Rodzaje konstrukcji pod panele na gruncie

Odpowiadając na pytanie co pod panele fotowoltaiczne na gruncie, bierzemy pod uwagę przede wszystkim rodzaj gruntu. Najczęściej używa się tego kryterium żeby nośność terenu zrównoważyć ewentualnie nośnością konstrukcji.

Oto kilka wariantów konstrukcji naziemnej i fundamentów pod fotowoltaikę na gruncie:

1. Konstrukcje wbijane – proste, tanie i szybkie, ale tylko przy odpowiednio nośnym gruncie. Zwykle są to konstrukcje wykonane z ocynkowanej stali, które po prostu wbija się w grunt w miejscu gdzie montujemy instalację. W przypadku słabiej nośnego gruntu można użyć kafarów do wydrążenia otworów pod dłuższe elementy konstrukcji (4 m).
2. Konstrukcje wkręcane – jeżeli z jakichś powodów ziemia nie nadaje się do wbicia wsporników konstrukcji, to można wybrać wariant wkręcany, bardziej stabilnie osadzony w gruncie.
3. Konstrukcje na fundamentach – tak naprawdę każdy rodzaj konstrukcji można osadzić na fundamentach lub płytach betonowych, ale najbardziej potrzebne są tam gdzie sam grunt nie utrzyma instalacji.
4. Konstrukcje dociążane – zamiast zalewania konstrukcji betonem można ją dociążyć betonowymi bloczkami. To jest rozwiązanie przede wszystkim dla mniejszych instalacji na gruncie.

Dodatkowo inwestor może wybrać między stelażem pod fotowoltaikę w układzie pionowym i poziomym. Ciekawym, chociaż nie tanim udoskonaleniem konstrukcji pod panele na gruncie są trackery solarne, jedno- i dwuosiowe. Pozwalają one „wędrować” panelom za słońcem, co zwiększa produkcję energii w ciągu dnia.

Ile kosztuje stelaż pod fotowoltaikę i cała konstrukcja?

Mówi się, że fotowoltaika na gruncie jest droższa niż ta na dachu. To oczywiście zależy od wielu czynników. Tutaj postaramy się powiedzieć w przybliżeniu ile kosztuje konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na grunt i od czego ta cena zależy.

Duża konstrukcja naziemna może wymagać dodatkowych prac przygotowawczych, takich jak wyrównanie terenu, wycięcie roślinności i prawdopodobnie osadzenie fundamentów. Do tego doliczamy koszt konstrukcji naziemnej. Cena zależy między innymi od materiału i techniki wykonania. Najdroższa jest aluminiowa, trochę tańsza – ze stali ocynkowanej.

Cenę można policzyć za moduł, np. stelaż pod fotowoltaikę na trzy panele powinien kosztować około 500-600 zł. Można też kupić gotowy zestaw pod kilkanaście lub więcej paneli. Ceny konstrukcji pod 20 paneli wahają się w granicach 3,5-4,5 tysiąca. Zgodnie z kosztem materiałów, droższa będzie konstrukcja aluminiowa, tańsza z materiałów mieszanych. Do tego dochodzi oczywiście koszt montażu, który w dużej mierze zależy od ilości włożonej pracy i trudności wykonania. Takie wyceny trzeba przeprowadzić indywidualnie.

Osobnym zagadnieniem jest cena trackerów. Na rynku istnieją różne rodzaje tych urządzeń, które znacząco różnią się między sobą konstrukcją, wytrzymałością i jakością. Na pewno możemy się spodziewać odpowiednio wyższych cen. Tracker Ecoflow, pod jeden panel 2,5x1,5 m kosztuje ponad 12 tys. zł, ale już niemarkowy tracker pod 15 paneli będzie kosztował 27 tys. zł. To tylko orientacyjne przykłady, ale widać duża jest różnica między nieruchomą konstrukcją a systemami podążającymi za słońcem. Jeśli szukasz więcej porad i informacji, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły na temat fotowoltaiki.

Konstrukcja pod panele PV na gruncie w praktyce 

Wybór konstrukcji pod fotowoltaikę na gruncie może być ograniczony budżetem. Jeżeli mamy trochę swobody finansowej warto jednak rozważyć trackery lub panele dwustronne i odpowiednie stelaże. Dzięki temu rzeczywiście wykorzystamy zalety instalacji fotowoltaicznej na gruncie, która zrównoważy zalety fotowoltaiki na dachu.

Jak ustawić panele?

Zanim powiemy jak może być ustawiona nieruchoma konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie jeszcze kilka słów o trackerach. Istnieją dwa rodzaje trackerów ze względu na funkcję: jedno- i dwuosiowe. Jednoosiowe pozwalają obracać panele za słońcem tylko wokół jednej osi. Dwuosiowe śledzą optymalne nasłonecznienie zarówno wokół osi horyzontalnej jak i wertykalnej. Jest to najlepsza opcja pod względem efektywności, chociaż wypada najdrożej.

Jeżeli nie zdecydujemy się na trackery, to trzeba wiedzieć pod jakim kątem panele fotowoltaiczne na gruncie będą najbardziej wydajne. Tu też mamy wiele możliwości, zwłaszcza jeżeli zdecydujemy się na moduły dwustronne. Te ostatnie można ustawić pod kątem 90°. Dzięki temu optymalizuje się pozyskiwanie energii po obu stronach paneli. Dla większości ogniw w naszej szerokości geograficznej optymalny kąt mieści się jednak między 30 a 40 stopni. Jeżeli mamy możliwość modyfikowania nachylenia w ciągu roku, to zwiększamy kąt do 40° na zimę i zmniejszamy do 30° na lato. Można też go wyśrodkować i ustawić panele na stałe pod kątem 35°.

Jeżeli chodzi o azymut, czyli kierunek w którym ustawimy naszą instalację, to optymalne są te, gdzie promienie słoneczne padają najdłużej – wschód, południe i południowy wschód. Dobre wyniki uzyskamy też na południowym zachodzie i zachodzie, ale trzeba trochę zmodyfikować kąt ustawienia płaszczyzny paneli. Zawiera się on między 25 a 40 stopni. Różnica między latem i zimą jest też trochę większa.

Inwerter do paneli na gruncie

Jedna z podstawowych zasad montowania inwertera jest taka, że nie powinien się znajdować dalej niż 10 m od instalacji. Wynika to z właściwości zastosowanych kabli. Odległość między instalacją, falownikiem i następnie falownikiem i siecią AC jest bezpieczna, jeżeli nie przekroczy tej odległości. Inaczej będziemy musieli montować dodatkowe zabezpieczenia przepięciowe i skrzynkę elektryczną w biegu linii stałoprądowej. Mówiąc krócej – jest to ekonomicznie i energetycznie nieopłacalne.

W konstrukcjach pod panele na gruncie możemy użyć specjalnych falowników o dużej mocy, które powinny być wyposażone w zabezpieczenia przed wyładowaniami elektromagnetycznymi i funkcje optymalizacji. Tego typu falowniki nadają się zwykle do użytku na zewnątrz. Nie jest potrzebny osobny stelaż falownika. Można je montować na stelażu pod panelami. Mikrofalowniki – jeżeli takie wybierzemy – na pewno trzeba będzie zamontować na stelażu lub w pobliżu.

Zabezpieczenie i ubezpieczenie instalacji na gruncie

Konstrukcję na gruncie można umieścić w szczerym polu, ale w ten sposób zawsze narażamy się na zniszczenia i kradzieże. Ponieważ cała instalacja jest droga, to warto pamiętać o ubezpieczeniu poszczególnych części lub całości. Poza tym można zastosować ogrodzenie i kamerki, które zmniejszą zainteresowanie złodziei, a w razie czego umożliwią ich identyfikację lub złapanie na miejscu. To dodatkowy koszt, ale np. właściciele farm fotowoltaicznych i tak muszą się z nim liczyć. Do instalacji na gruncie nie warto wybierać inwerterów wewnętrznych. Warto jednak pamiętać, że ich zaletą jest dodatkowa ochrona przed kradzieżą i uszkodzeniami. Pamiętajmy, że inwertery wewnętrzne trzeba chronić przed wilgocią, pyłem i duchotą, nie mogą też pracować w pełnym słońcu. Są to urządzenia które się nagrzewają i wymagają dobrej wentylacji.

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie to wyzwanie dla inwestora. Mimo wszystko umożliwia różne dodatkowe sposoby pozyskiwania energii, jest łatwiejsza do rozbudowy i bardziej mobilna. Jeżeli dobierzemy ją optymalnie do naszych potrzeb, to powinna posłużyć przez długie lata. Chociaż takie rozwiązanie jest raczej przeznaczone dla inwestorów w farmy fotowoltaiczne, czasami okazuje się też lepszą opcją dla osób chcących zasilić domową sieć.