FOTOVOLTAICO GALLEGGIANTE
3.2. Configurazione della struttura di supporto dei modul
I moduli saranno sorretti e mantenuti nella posizione desiderata da una struttura metallica in acciaio inox e alluminio, molto simile a quella impiegata dalla 4C solar, visibile in Figura 29; essa non si discosta molto da quelle impiegate per la realizzazione di impianti fotovoltaici su coperture piane, se non per la mancanza delle zavorre e per il fatto che non viene fissata a terra, bensì ai tubi.
Al fine di poter effettuare una stima del peso complessivo dell’intera piattaforma fotovoltaica galleggiante, necessaria al successivo dimensionamento dei tubi, e quindi alla previsione dei costi di investimento, si prevede l’utilizzo di pezzi disponibili in commercio: in caso di diffusione della tecnologia in esame si potrebbe tuttavia pensare di realizzare elementi ad hoc.
3.2.1. Soluzione A
In caso di posizionamento dei moduli in orizzontale (soluzione A) si ricorre all’utilizzo di due travi in acciaio inox caratterizzate da profilo a U per ogni colonna di moduli, per un totale quindi di 14 travi. Dovendo esse essere fissate ai tubi in HDPE a loro perpendicolari con l’ausilio di appositi collari per tubi, la loro lunghezza sarà pari a quella degli stessi tubi.
Si riportano di seguito le caratteristiche geometriche del profilo scelto [38]; per comprendere la simbologia adottata si osservi il disegno tecnico riportato in Figura 59.
Tabella 8: Caratteristiche geometriche del profilo a U delle travi in acciaio inox selezionate
Profilo UPN 50x25x5
G [𝑘𝑔𝑚] h [mm] b [mm] tw [mm] tf [mm] r1 [mm] r2 [mm]
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Figura 59: Nomenclatura delle caratteristiche geometriche del profilo a U
Ogni trave deve essere fissata a ciascuno dei tubi che interseca perpendicolarmente, nella fattispecie a 8 tubi. Tale collegamento è reso possibile da collari per ancoraggio tubi disposti in due modi diversi: per il fissaggio ai tubi interni i collari vengono disposti come in Figura 60, mentre per il fissaggio ai tubi perimetrali vengono ruotati di 90°. La necessità di ruotare i collari in questo secondo caso è legata al fatto che utilizzando solo collari disposti come in figura ogni trave dovrebbe avere una lunghezza:
𝑙𝑡𝑟𝑎𝑣𝑒 = 𝑙𝑡𝑢𝑏𝑖+ 2 ∙ 𝐷𝑒,𝑡𝑢𝑏𝑖 = 12 𝑚 + 2 ∙ 𝐷𝑒,𝑡𝑢𝑏𝑖
ma la lunghezza massima delle travi, così come quella dei tubi, risulta essere 12 m per motivi di trasporto.
La trave con profilo a U, opportunamente forata e disposta in modo che il lato h (in riferimento alla nomenclatura di Figura 59) sia rivolto verso il cielo, viene assicurata ai collari di ancoraggio dei tubi mediante bulloneria. Poiché il numero di tubi incontrati da ciascuna trave è pari a 8 e il numero di travi è pari a 14, saranno necessari 112 collari, di cui 84 per fissaggio a tubi centrali e 28 per fissaggio a tubi perimetrali.
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Per conferire ai moduli l’inclinazione desiderata, si utilizzano le classiche strutture triangolari impiegate anche per le installazioni a terra e su coperture piane. Nella fattispecie, prevedendo la soluzione A il ricorso a moduli disposti orizzontalmente e con angolo di tilt pari a 25°, è possibile utilizzare i supporti TL085 in alluminio estruso grezzo commercializzati da GeoBios e mostrati in figura:
Figura 61: Supporti triangolari per moduli orizzontali con tilt di 25° prodotti da GeoBios
Questi supporti, costituiti da profilati a L opportunamente assemblati tra loro a formare un triangolo, sono pensati per moduli disposti orizzontalmente e caratterizzati da dimensioni del tutto analoghe a quelle dei moduli SHARP selezionati per la realizzazione della piattaforma flottante. Si noti infatti che la larghezza di tali moduli, pari a 994 mm, differisce di soli 4 mm da quella prevista dalla GeoBios.
L’azienda costruttrice non riporta nella scheda tecnica informazioni circa il peso del supporto; è tuttavia possibile risalirvi note le caratteristiche del profilo angolare a lati uguali, le lunghezze dei lati del triangolo e della staffa antivento e il materiale, consistente in alluminio grezzo (𝜌 = 2′700 𝑘𝑔
𝑚3 [39]).
Tabella 9: Caratteristiche geometriche dei supporti triangolari GeoBios TL085
Caratteristiche profilo angolare Lunghezze caratteristiche del supporto triangolare
Lato l [mm] Spessore s [mm] Base b [mm] Altezza h [mm] Ipotenusa i [mm] Staffa antivento a [mm] 40 4 620 358 716 200
𝐿𝑡𝑜𝑡 = 𝑏 + ℎ + 𝑖 + 𝑎 = 1,894 𝑚
𝑆 = 2𝑙 ∙ 𝑠 = 3,2 ∙ 10−4𝑚2
𝐺 = 𝐿𝑡𝑜𝑡∙ 𝑆 ∙ 𝜌 = 1,64 𝑘𝑔
In questa configurazione si ricorre all’utilizzo di due supporti triangolari per ciascun modulo, per un totale quindi di 98. La base dei supporti triangolari può essere fissata alle
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travi a U mediante bulloneria, mentre per il fissaggio dei moduli ai supporti si ricorre ad appositi binari, che vengono fissati all’ipotenusa dei supporti stessi e ai quali i moduli vengono assicurati mediante morsetti.
Figura 62: Assemblaggio della struttura metallica e dei moduli sulla piattaforma galleggiante
In questo caso si ricorre a binari a C in alluminio commercializzati dalla Solar Tech: la lunghezza massima disponibile da catalogo è pari a 6 m, con relativo peso pari a 3,84 kg. Si osservino in le caratteristiche geometriche della sezione in Figura 63 [40]:
Figura 63: Caratteristiche geometriche della sezione dei binari a C realizzati da Solar Tech
Nella configurazione in esame si rendono necessari 49 binari da 1,652 𝑚 ciascuno (pari cioè alla larghezza di un modulo), da 1,06 𝑘𝑔 ciascuno.
3.2.2. Soluzione B
In caso di posizionamento dei moduli in verticale (soluzione B), gli elementi impiegati per la realizzazione della struttura di sostegno e delle passerelle sono gli stessi previsti per la soluzione A; si hanno tuttavia variazioni in termini di numero di elementi e, in alcuni casi, in termini di dimensioni.
La prima differenza è nel numero di travi con profilo a U impiegate, che risultano adesso pari al numero di moduli per fila (12 travi contro le 14 della soluzione A). Diminuisco di
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conseguenza anche il numero di collari di ancoraggio tubi, che passa da 112 a 72, e il numero di supporti triangolari che scende da 98 (due per modulo della soluzione A) a 60 (uno per modulo della soluzione B).
Per quanto riguarda i supporti triangolari, la variazione non riguarda soltanto il numero complessivo, bensì anche le dimensioni dovendo ora provvedere al supporto di moduli disposti verticalmente con inclinazione di 15° rispetto all’orizzontale. La soluzione stavolta è offerta dalla Wurth: si tratta di triangoli ancora una volta in alluminio grezzo con inclinazione variabile tra 10° e 15°, dei quali si riportano le caratteristiche d’interesse [41]:
Figura 64: Supporti triangolari per moduli verticali con tilt di 15° prodotti da Wurth Tabella 10: Caratteristiche meccaniche dei supporti triangolari Wurth
Ipotenusa [mm] Base [mm] Larghezza [mm] Angolo predefinito [°] Range inclinazione possibile [°] Indicazione materiale Peso per pezzo [kg] 1'300 1'230 50 10 10 - 15 EN-AW-6063 T6 2,572
I binari usati per il fissaggio dei moduli all’ipotenusa dei supporti triangolari sono gli stessi previsti per la soluzione A, pertanto si rimanda a pag. 64 per le loro caratteristiche geometriche. In questo caso si ricorrerà a 30 binari da 2,058 𝑚 e 1,32 𝑘𝑔 ciascuno: tuttavia, essendo il numero di file di moduli della soluzione B in esame inferiore rispetto a quello della soluzione precedente, la lunghezza complessiva di binari necessari risulterà inferiore rispetto a quella della soluzione A.