Moduły fotowoltaiczne najczęściej montowane są na dachach budynków lub bezpośrednio na gruncie. W obu przypadkach konieczne jest zastosowanie odpowiedniej konstrukcji nośnej.

W przypadku instalacji na dachach są to specjalne uchwyty i profile dostosowane do konkretnego rodzaju pokrycia takiego, jak blacha stalowa (blachodachówka) czy dachówki ceramiczne i betonowe. W przypadku konstrukcji na gruncie także mamy do czynienia z profilami, do których mocujemy moduły oraz z całym systemem nośnym lub balastowym. Oferta konstrukcji tego typu jest bardzo bogata i opiera się głównie na profilach i elementach stalowych lub aluminiowych. W pierwszym przypadku mamy do czynienia ze stalą cynkowaną. Oba materiały – stal i aluminium – zapewniają odpowiednią wytrzymałość oraz trwałość (przy właściwym wykonaniu i zabezpieczeniu) liczoną w dziesiątkach lat. Oba materiały są dominującymi na runku. Podczas targów Energy Expo 2023 jedną z liczniejszych grup stanowiły oferty firm zajmujących się konstrukcjami nośnymi dla instalacji fotowoltaicznych. Prezentowano typowe rozwiązania dla montażu na gruncie lub dachach budynków oparte o konstrukcje i elementy stalowe ale także systemy balastowe, jednoosiowe układy śledzące a nawet konstrukcje wykonane z kompozytów. 

Mimo swojej ogromnej popularności nie są to jedyne materiały z jakich można wykonać konstrukcję nośną. Oprócz stali i aluminium mogą to być tworzywa sztuczne. 

Innowacyjne kompozytowe systemy nośne dla fotowoltaiki prezentowano na targach Energy Expo 2023

Elementy wykonane z kompozytów są znane i stosowane od lat w górnictwie ale są nowością jeśli chodzi o zastosowanie ich w typowych konstrukcjach nośnych dla modułów PV. Konstrukcje tego typu były prezentowane na ENERGY EXPO 2023 (Rys. 1) przez firmę KG Construction z Zabrza. Jak dowiedzieliśmy się od przedstawiciela firmy celem producenta jest wprowadzenie na rynek polski i światowy materiału konstrukcyjnego i montażowego będącego alternatywą do obecnie stosowanych wyrobów hutniczych stalowych oraz aluminiowych, do których wytwarzania niezbędne są technologie brudne oparte na węglu kamiennym, a także zamienienie ich na technologię czystszą zapewniającą mniejszy ślad węglowy.

Rys. 1. Kompozytowe konstrukcje nośne dla modułów PV - KG CONSTRUCTION

Opisywane profile kompozytowe wytwarzane są metodą pultruzji. Pultruzja jest metodą wytwarzania sposobem ciągłym profili termoutwardzalnych, wzmacnianych włóknem szklanym. Termin ten pochodzi od angielskiego pull (ciągnąć́) i extrusion (wyciskać́), a oznacza wytwarzanie profili poprzez przeciąganie włókien szklanych nasączonych żywicami przez system form nadających odpowiedni kształt, a następnie ich termo-utwardzenie. Produkcja metodą pultruzji jest zautomatyzowana, natomiast faza opracowania odpowiedniej mieszanki  dla określonych wymogów technicznych i przygotowanie form może zająć nawet kilka miesięcy lub lat. Profile kompozytowe wytwarzane metodą pultruzji składają̨ się z żywic poliestrowych, które wzmacniane są włóknami szklanymi z dodatkiem uniepalniaczy, antystatyzatora i nano rurek grafenowych [1]. 

Ponadto oferowane konstrukcje kompozytowe mogą swoimi parametrami wytrzymałościowymi przewyższać wyroby hutnicze. Profile mają czterokrotnie mniejszy ciężar od stali, są odporne na korozję, a także na działanie UV i mogą być barwione w masie. Ze względu na materiał, z którego je wykonano nie wymagają konserwacji ani malowania.

Podstawowe parametry techniczne profili kompozytowych to: 

• niewielka masa właściwa (1,75 g/cm3),
• izolacyjność́ termiczna,
• izolacyjność́ elektryczna,
• wysoka odporność́ chemiczna (nie utlenia się i jest bardzo odporny na działanie kwasów),
• nie wytwarza iskier podczas szlifowania i cięcia,
• możliwość́ barwienia w masie (pełna kolorystyka RAL),
• odporność́ na promieniowanie UV, trwałość́ kolorów.

Dzięki temu kompozytowe profile jako materiał konstrukcyjny i nośny dla modułów PV umożliwiają budowanie farm fotowoltaicznych nie tylko na lądzie ale także na wodzie. W tym przypadku niższa masa i odporność na działanie wody jest kluczowa. 

Firma KG Construction nie tylko prezentowała w tym roku swoje wyroby na Targach Energy Expo ale już w 2021 roku wykonała w Rybniku pierwszą farmę fotowoltaiczną o mocy 50 kW. Cała instalacja nośna zabudowana została na profilach kompozytowych. 

Rys. 2. Moduły fotowoltaiczne zamontowane z użyciem kompozytowej konstrukcji nośnej - KG CONSTRUCTION [1]

Aby móc konkurować z rozwiązaniami stalowymi i aluminiowymi elementy kompozytowe muszą charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością mechaniczną oraz wieloletnią trwałością. Jak wynika z materiałów udostępnionych przez firmę KG Construction kompozyty spełniają te warunki. Najciekawszą, a być może największą zaletą kompozytów, jest jednak to, iż tego typu materiał ma niższy ślad węglowy niż konstrukcje stalowe czy aluminiowe. Fotowoltaika to alternatywne źródło energii ale przede wszystkim czyste źródło energii. Rozwój technologii wytwarzania ogniw, modułów i całych systemów fotowoltaicznych jest nakierowany na obniżenie kosztów, podnoszenie sprawności ale także na to aby ich produkcja była jak najbardziej ekologiczna. 

W artykule wykorzystano materiały własne autora z targów Solar Energy Expo 2023, informacje przekazane przez przedstawiciela firmy KG Construction oraz materiałów firmy KG Construction. 

1. KG Construction – www.kgc.com.pl