Installation von Solarenergiesystemen in Erdbebengebieten: Ein Leitfaden für sichere Planung und Umsetzung

Türkiye topraklarının %96’sı deprem bölgesinde yer alıyor. Peki, bu coğrafyada kurulan güneş enerjisi santrallerinin montaj sistemleri gerçekten depreme dayanıklı mı? Doğru tasarlanmamış bir GES, sadece enerji kaybı değil — ciddi bir güvenlik riski demek.

Die Erdbebenrealität in der Türkei und Investitionen in Solarkraftwerke

Die Türkei liegt im alpidisch-himalayischen Erdbebengürtel, einer der seismisch aktivsten Regionen der Welt. Verheerende Ereignisse wie das Marmara-Erdbeben von 1999 und das Kahramanmaraş-Erdbeben von 2023 haben uns immer wieder die entscheidende Bedeutung der strukturellen Widerstandsfähigkeit vor Augen geführt.

Andererseits zählt die Türkei mit durchschnittlich 2.640 Sonnenstunden pro Jahr zu den Ländern mit dem größten Solarenergiepotenzial. Die in den letzten Jahren rasant gestiegenen Investitionen in Solarkraftwerke haben die Bedeutung der Qualität von Installationssystemen, insbesondere bei Freiflächenanlagen, unterstrichen. Das Installationssystem eines in einem Erdbebengebiet errichteten Solarkraftwerks muss so ausgelegt sein, dass es sowohl seismischen Kräften als auch Wind- und Schneelasten standhält.

Die entscheidende Frage ist hier: Ist Ihr Montagesystem nur für sonnige Tage ausgelegt oder verfügt es über die technische Infrastruktur, um auch einem Erdbeben standzuhalten?

Erdbebenvorschriften und Standards für Solarkraftwerke

Die Planung von Solaranlagen in Erdbebengebieten erfordert die Einhaltung zahlreicher nationaler und internationaler Normen. In der Türkei sind die wichtigsten Referenzquellen folgende:

• TBDY 2018 (Türkische Bau-Erdbebenvorschriften): Sie legt den grundlegenden Rahmen für die Berechnung seismischer Lasten im Tragwerksentwurf fest. Montagesysteme für Solaranlagen sollten im Anwendungsbereich dieser Regelung ebenfalls als “nichttragende Bauteile” betrachtet werden.
• IEC 62817: Es definiert die Konstruktions- und Prüfanforderungen für Montagesysteme von Solarmodulen gegenüber mechanischen Belastungen.
• Eurocode 8 (EN 1998): Es dient Herstellern, die auf den europäischen Markt exportieren, als Referenz für erdbebensicheres Bauen.
• ASCE 7: Es handelt sich um einen international anerkannten Standard zur Berechnung von Wind-, Erdbeben- und anderen Umweltbelastungen.

Die gemeinsame Botschaft dieser Normen ist eindeutig: Für ein Solarkraftwerk in einem Erdbebengebiet reichen statische Lastberechnungen allein nicht aus. dynamische Lastanalyse Dies erfordert die Berücksichtigung seismischer Beschleunigungskoeffizienten, der Bodenklasse und der Eigenschwingungsperiode des Bauwerks.

Insbesondere für Kraftwerke, die sich in Gebieten mit hoher Erdbebenbeschleunigung (PGA > 0,4 g) gemäß der türkischen Erdbebengefahrenkarte befinden, ist es zu einer entscheidenden Voraussetzung für den Hersteller des Montagesystems geworden, seismische Lastberechnungen durchführen zu können.

Fundamentarten und Bodenmechanik

Bei bodenmontierten Solarkraftwerken hängt die Leistungsfähigkeit des Montagesystems maßgeblich von der korrekten Wahl des Fundamenttyps ab. Diese Wahl ist in Erdbebengebieten noch wichtiger, da die Wechselwirkung zwischen Boden und Bauwerk das seismische Verhalten direkt beeinflusst.

Drei Haupttypen lassen sich erkennen:

Rammpfahl

C- oder Sigma-Profil-Stahlpfähle werden mithilfe eines selbstfahrenden Rammgeräts mit Barriere in den Boden gerammt. Dies ist die gängigste und wirtschaftlichste Methode. In Erdbebengebieten liegt ihr Vorteil in der Haftung im Boden durch Reibungswiderstand und ihrer elastischen Verformungsfähigkeit. Ihre Anwendbarkeit ist jedoch bei felsigen oder sehr lockeren Böden eingeschränkt.

Schraubpfahl

Es wird durch Einschrauben von Stahlpfählen mit spiralförmigen Rippen an den Enden in den Boden hergestellt. Im Vergleich zu Rammpfählen bietet es eine höhere Zugfestigkeit. Es erweist sich als überlegene Lösung gegen Auftriebskräfte, die bei Erdbeben auftreten können. Es eignet sich besonders für weiche Ton- und Schluffböden.

Stahlbetonfundament

Hierbei handelt es sich um Stahlbetonkonstruktionen, die mit Punkt- oder Streifenfundamenten errichtet werden. Sie kommen in felsigen Böden oder dort zum Einsatz, wo Rammen/Schrauben nicht möglich ist. Sie weisen eine hohe Erdbebensicherheit auf, sind jedoch im Vergleich zu anderen Bauweisen teurer und zeitaufwändiger.

Bodenuntersuchungen sind bei der Auswahl des Fundamenttyps unerlässlich. SPT (Standard Penetration Test) und Bodenklassifizierung Die Bestimmung des Fundamenttyps ohne vorherige Prüfung stellt in einem Erdbebengebiet ein inakzeptables Risiko dar.

 

Ausziehversuche

Ungeachtet seiner grundlegenden Art ist es in diesem Bereich absolut unverzichtbar. Ausziehtest Dieser Test sollte durchgeführt werden. Mit diesem Test wird die Fähigkeit des Pfahls überprüft, sich unter realen Feldbedingungen im Boden zu verankern.

Das moderne Auszugsprüfungsverfahren umfasst folgende Schritte:

• Pfähle oder Schrauben in die vorgesehenen Testpunkte einschlagen
• Anbringen der digital gesteuerten hydraulischen Zugprüfvorrichtung am Pfahl.
• Installation von drahtlosen digitalen Wegsensoren.
• Stufenweise Lastaufbringung und gleichzeitige Aufzeichnung von Kraft-Weg-Daten.
• Feldbeurteilung in Echtzeit über Live-Grafiken auf einem Laptop.

Die Testergebnisse werden mit den Sicherheitsfaktoren der Bemessungslasten verglichen. Dies ist in Erdbebengebieten im Allgemeinen der Fall. Mindestsicherheitsfaktor 1,5x Das ist das Ziel. Wenn die Auslegungslast also 10 kN beträgt, muss der Pfahl einer Zugkraft von mindestens 15 kN standhalten.

Die Installation vor Ort ohne vorherige Auszugstests zu beginnen, stellt einen schwerwiegenden Konstruktionsfehler dar, insbesondere in erdbebengefährdeten Gebieten. Wir bei ISOTEC betonen daher die Notwendigkeit von Vor-Ort-Tests in jedem Projekt.

Montagehinweise und Befestigungselemente

Ein erdbebensicheres Solarkraftwerk benötigt mehr als nur ein solides Fundament. Auch die Verbindungselemente der Tragkonstruktion müssen mit gleicher Sorgfalt ausgelegt werden. Die am stärksten beanspruchten Stellen bei einem Erdbeben sind die Pfahl-Schienen-Verbindung und die Modulklemmen.

Kritische Anschlusspunkte und Anforderungen:

• Pfahl-Schienen-Verbindung: Um ein Lösen durch Vibrationen zu verhindern, sollten bei Schraubverbindungen selbstsichernde Muttern verwendet werden.
• Paneelklemmen: Die Abmessungen der Mittel- und Endklemmen müssen dem Profil des Paneelrahmens entsprechen. Eine falsche Klemmenwahl kann bei einem Erdbeben zu einer Paneelverschiebung führen.
• Drehmomentsteuerung: Alle Schraubverbindungen müssen mit einem kalibrierten Drehmomentschlüssel angezogen werden, und die Drehmomentwerte müssen notiert werden.
• Entspannungskontrolle: Drehmomentmarkierungen (Farbmarkierungen) sollten an den Verbindungsstellen angebracht werden, um die Überwachung auf Lockerung nach der Montage zu erleichtern.
• Materialverträglichkeit: Um dem Risiko galvanischer Korrosion vorzubeugen, sollten zwischen verschiedenen Metallen geeignete Isolationselemente verwendet werden.

Die dynamische und zyklische Natur seismischer Belastungen bedeutet nicht, dass eine Verbindung, die statischen Belastungen standhält, auch einem Erdbeben trotzt. Daher müssen die Verbindungsdetails des Montagesystemherstellers sorgfältig geprüft werden. Ermüdungsbeständigkeit und zyklische Belastbarkeit Sie müssen in der Lage sein, ihre Informationen anzugeben.

ISOTEC-Ansatz und Praxiserfahrung

ISOTEC fertigt seit über 13 Jahren Montagesysteme für Solarenergie. Als Hersteller, der in 48 Länder exportiert und Systeme für mehr als 1.000 Projekte liefert, bildet die Erfahrung, die wir in Projekten in Erdbebengebieten gesammelt haben, die Grundlage unserer Konstruktionsphilosophie.

Der Ansatz von ISOTEC in Bezug auf Erdbebenzonen basiert auf folgenden Prinzipien:

• Interne statische Berechnung: Alle statischen Analysen des Montagesystems werden vom ISOTEC-Ingenieurteam projektbezogen durchgeführt. Es bestehen keine externen Abhängigkeiten.
• Integration seismischer Lasten: Bei erdbebengefährdeten Projekten werden seismische Lastberechnungen gemäß TBDY 2018 und einschlägigen internationalen Normen in den statischen Bericht aufgenommen.
• Unterstützung bei Feldtests: Für jedes Projekt wird ein Ausziehtestprotokoll bereitgestellt, und bei Bedarf wird technischer Support vor Ort angeboten.
• Mehr als 40 Systemvarianten: Die ISOGROUND Feldserie bietet Lösungen, die für unterschiedliche Bodenverhältnisse und Erdbebenzonen geeignet sind.
• Qualitätssicherung: Die Produktionsqualität wird durch die Zertifizierungen ISO 9001, CE und TSE gewährleistet.

Unsere Einzigartigkeit zeigt sich nicht bei Sonnenschein – sie wird erst bei Stürmen, Schnee und Erdbeben deutlich. Das ist nicht nur ein Slogan; es fasst unseren ingenieurtechnischen Ansatz zusammen.

Schlussfolgerung und Empfehlungen

Bei Investitionen in Solarkraftwerke in Erdbebengebieten ist die Wahl des Montagesystems ein entscheidender Faktor für den Erfolg und die Sicherheit des Projekts. Zusammenfassend sind folgende Punkte zu beachten:

• Erkundigen Sie sich nach der Fähigkeit des Herstellers des Montagesystems, seismische Lastberechnungen durchzuführen.
• Entscheiden Sie sich nicht für eine Fundamentart ohne eine Bodenuntersuchung.
• Bestehen Sie auf der Durchführung eines Herausziehtests im Feld.
• Prüfen Sie die dynamische Belastbarkeit der Verbindungselemente.
• Stellen Sie sicher, dass das Montageteam die Drehmomentkontroll- und Qualitätssicherungsverfahren einhält.
• Entscheiden Sie sich für einen Hersteller, der technischen Support bietet, anstatt für ein billiges System.

Investitionen in Solarenergie sind auf eine jahrzehntelange Nutzung ausgelegt. In der Türkei ist die Wahrscheinlichkeit eines Erdbebens in diesem Zeitraum recht hoch. Die Wahl des richtigen Montagesystems schützt Ihre Investition und gewährleistet deren Sicherheit.

Für die sichere Installation von Solarkraftwerken in Erdbebengebieten wenden Sie sich bitte an ISOTEC.

ISOTEC Solar Mounting Systems unterstützt Sie bei sicheren und langlebigen Solarenergieprojekten in Erdbebengebieten. Kontaktieren Sie uns für technische Beratung zu Ihrer Projekt-Seismikanalyse, der Wahl des Fundamenttyps und den Montagedetails.