Rakenteellinen turvallisuus sään ääriolosuhteissa: Miksi aurinkovoimala vaatii tarkkaa laskentaa

Ilmastonmuutoksen kiihtyessä sään ääri-ilmiöt yleistyvät Euroopassa. Kun aurinkovoimalan elinkaari on yli 30 vuotta, yleisiin arvioihin perustuva tuuli- ja lumikuormien mitoitus muodostaa merkittävän rakenteellisen riskin. Pitkän aikavälin luotettavuus saavutetaan vain kohdekohtaisella laskennalla, EN 1090 -sertifioidulla laadulla ja sykliseen kuormitukseen suunnitelluilla materiaaleilla.

Euroopan ympäristökeskuksen (EEA) raporttien mukaan säähän liittyvät ääri-ilmiöt ovat yleistymässä ja voimistumassa koko mantereella [1]. Aurinkoenergiateollisuudelle tämä asettaa haasteen: tänään asennettujen kiinnitysjärjestelmien on kestettävä 2030- ja 2040-lukujen sääolosuhteet.

Aurinkovoimalan pitkäikäisyyden varmistaminen ei ole arvailua. Se on tulos insinöörityöstä, joka perustuu kolmeen pilariin: tarkkaan laskentaan, materiaalin väsymiskestävyyteen ja valvottuun laatuun.

‍

1. Kohdekohtainen suunnittelu ja standardit: RAULI APPin rooli

Yleinen virhe aurinkosähköprojekteissa on käsitellä kiinnitysjärjestelmiä vain tarvikkeina (bulk hardware) eikä kriittisinä rakenteellisina komponentteina. Turvallinen asennus vaatii kuitenkin, että tuuli- ja lumikuormat on huomioitu paikallisten olosuhteiden mukaisesti.

RAULI APP on kehitetty poistamaan arvailu suunnitteluprosessista. Ohjelmisto toimii, joka varmistaa, että asennus on mitoitettu kestämään.

• Laskenta ja standardit: Ohjelmisto määrittää kuormitukset noudattaen eurooppalaisia laskentaperiaatteita. Kattokiinnitysjärjestelmämme noudattavat uusinta RT 103756 -ohjekorttia, joka asettaa tiukat vaatimukset kiinnitysjärjestelmille nimenomaan pohjoisissa olosuhteissa.

2. Materiaalitekniikka: SSAB Galfan® ja Xylan-pinnoitus

Tuulikuorma on harvoin staattinen; se on dynaaminen ja syklinen. Kiinnitysjärjestelmä kokee elinkaarensa aikana miljoonia kuormitussyklejä. Tämä korostaa kriittistä eroa materiaalien välillä.

• S-N -käyrä (Wöhler): Teräksellä on selkeä väsymisraja (fatigue limit). Mikäli jännitystaso pysyy tämän rajan alapuolella, materiaali kestää teoriassa äärettömän määrän syklejä murtumatta [2]. Useimmilla alumiiniseoksilla tätä ominaisuutta ei ole, mikä tekee niistä haavoittuvampia pitkäaikaisessa syklisessä rasituksessa.

• Huippuluokan korroosiosuoja: Hyödynnämme rakenteissa SSAB:n Galfan®- ja GreenCoat®-pinnoitettuja erikoislujia rakenneteräksiä [3]. Nämä tarjoavat ylivoimaisen korroosionkeston perinteiseen sinkitykseen verrattuna.

• Kiinnikkeiden kestävyys: Järjestelmä on vain niin vahva kuin sen heikoin lenkki. Siksi käytämme kiinnitysosissa karkaistua hiiliterästä Xylan-pinnoitteella sekä A2-luokan ruostumatonta terästä. Tämä takaa, etteivät ruuvit ja mutterit petä vaativissakaan olosuhteissa.

3. Lämpölaajenemisen hallinta

Aurinkosähköasennukset altistuvat suurille lämpötilanvaihteluille (-30°C...+70°C). Materiaalit laajenevat ja supistuvat eri tahtiin.

• Teräs vs. Alumiini: Alumiinin lämpölaajenemiskerroin on noin kaksinkertainen teräkseen verrattuna [4].

• Rakenteellinen rasitus: Pitkissä asennuskiskoissa suuri lämpölaajeneminen aiheuttaa leikkausvoimia kiinnikkeisiin. Teräspohjainen kiinnitysjärjestelmä minimoi nämä voimat, sillä teräksen lämpölaajeneminen on lähellä rakennuksen rungon (betoni/puu) arvoja.

4. Todennettu laatu: EN 1090, CE & Kansainväliset standardit

Luotettavuus ei ole vain lupaus, se on dokumentoitua faktaa. RAULI-tuotteiden valmistusprosessia valvotaan tiukimpien rakennusalan standardien mukaisesti.

• EN 1090 & CE-merkintä: Tuotantomme on sertifioitu noudattamaan EN 1090-1 -standardia vaativassa toteutusluokassa EXC2. Tämä oikeuttaa kantavien teräsrakenteiden CE-merkintään. RAULI WALL -kiskoilla on jo tuotekohtainen suoritustasoilmoitus (DoP), ja laajennamme CE-merkintää koko tuoteperheeseen tuotantoaikataulun mukaisesti.

• ISO 9001 & 14001: Toimintamme on sertifioitu ISO-laadunhallinta- ja ympäristöstandardien mukaisesti.

• Kansainväliset hyväksynnät: Tuotteemme on suunniteltu Euroopan laajuisille markkinoille. Osoituksena tästä tuotteille on myönnetty rakennusalan laadunvalvontaelin ÉMI:n tekninen hyväksyntä (National Technical Assessment). Lisäksi viimeistelemässä DiBT-hyväksyntää Saksan markkinoille sekä EPD-ympäristöselostetta, joka todentaa tuotteen hiilijalanjäljen.
‍

- - - - - -
Yhteenveto:

Rakenteellinen turvallisuus aurinkoenergiassa ei ole sattumaa; se on laskutoimitus.

Yhdistämällä RAULI APPin tarkan laskennan, SSAB:n erikoislujien terästen kestävyyden ja EN 1090 -sertifioidun tuotannon, tarjoamme ratkaisun, joka on todennettu kestämään paneelien koko elinkaaren ajan.

‍
- - - - - -

Lähteet

[1] European Environment Agency (EEA): Europe’s changing climate hazards. Katsaus sään ääri-ilmiöiden kehitykseen Euroopassa. https://www.eea.europa.eu/publications/europes-changing-climate-hazards-1

[2] Wikipedia: Fatigue Limit. Määritelmä materiaalien väsymisrajalle ja S-N -käyrälle (teräs vs. alumiini). https://en.wikipedia.org/wiki/Fatigue_limit

[3] SSAB: Coated Steel Products. Tietoa SSAB:n pinnoitetuista teräksistä (mm. Galfan ja GreenCoat), jotka tarjoavat erinomaisen korroosiosuojan vaativiin olosuhteisiin. https://www.ssab.com/en/brands-and-products/steel-categories/coated-steel

[4] The Engineering ToolBox: Linear Thermal Expansion Coefficients. Vertailevaa dataa eri metallien lämpölaajenemisesta. https://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion-coefficients-d_95.html

‍