Structures de montage solaire au sol en ballast de béton
structures de montage solaire au sol en ballast de béton,Une solution clé pour les projets solaires commerciaux et industriels où le montage sur toiture est impossible et où la pénétration dans le sol est indésirable. Que sont les systèmes de montage au sol sur ballast en béton ?
Un système de montage sur ballast en béton est une fondation non pénétrante et lestée pour panneaux solaires. Au lieu d'être ancrée dans le sol par des pieux battus ou des piliers en béton, la structure entière est maintenue en place par le poids des blocs de béton.
Ces systèmes sont principalement utilisés dans deux scénarios :
Sur les toits plats ou à faible pente : notamment sur les grands bâtiments commerciaux dotés de toitures à membrane (EPDM, TPO, PVC) non pénétrables. (Nous nous concentrerons sur les applications au sol, mais le principe est identique.)
Français : Au sol : Lorsque les conditions du site rendent le forage ou le battage traditionnel difficile, coûteux ou interdit. Composants principaux d'un système de montage au sol lesté 1. Blocs de ballast en béton : Ce sont les "foundation." Ils peuvent être : • Blocs préfabriqués : Blocs de béton standard (comme de gros parpaings) achetés auprès d'un fournisseur. • Auges coulées sur mesure : De longues auges en béton en forme de U dans lesquelles reposent les rails de rayonnage. Celles-ci sont courantes et répartissent le poids uniformément. • Blocs coulés sur site : Béton coulé dans des coffrages sur site, ce qui peut être plus rentable pour les très grands projets.
2. Structure du rayonnage : Fabriquée principalement en aluminium (pour la résistance à la corrosion et le gain de poids) ou parfois en acier galvanisé. Elle comprend les rails, les pannes et les pieds.
3. Plateaux/berceaux/pieds de ballast : Ce sont les composants d'interface essentiels. Il s'agit généralement de cadres ou de paniers métalliques (acier ou aluminium) qui : • Retiennent les blocs de ballast ; • Se fixent directement aux pieds ou aux rails du rayonnage ; • Sont conçus pour répartir efficacement le poids du ballast.
4. Tissu géotextile (facultatif mais recommandé) : Posé directement sur le sol avant la mise en place des blocs de ballast, il empêche la végétation de traverser le réseau et contribue à la stabilisation du sol.
Fonctionnement des systèmes ballastés : principe d'ingénierie Le système résiste au soulèvement par le vent ou au déplacement par d'autres forces grâce au poids du ballast plutôt qu'à la profondeur des fondations. • Soulèvement par le vent : la principale force à surmonter. Lorsque le vent passe sous et au-dessus des panneaux inclinés, il crée une force de levage. Le poids total du ballast en béton doit être considérablement supérieur à la force de soulèvement calculée pour le site. • Moment de renversement : le vent tente également de pousser le réseau. Le poids du ballast, combiné à la large base des plateaux de ballast, crée un moment de stabilisation qui résiste à cette force de basculement. • Facteur de sécurité : les ingénieurs conçoivent ces systèmes avec un facteur de sécurité élevé (par exemple, 1,5 ou plus).
Cela signifie que le poids du ballast est calculé comme étant supérieur de plus de 50 % à la force de soulèvement maximale prévue. Principaux avantages des supports au sol ballastés
1. Aucune pénétration du sol (principal avantage) : • Idéal pour les terrains contaminés ou assainis : Peut être construit sur des friches industrielles avec des couvercles inviolables. • Évite les services publics souterrains : Aucun risque de contact avec les conduites d'électricité, de gaz ou d'eau. • Protège les décharges : Parfait pour les installations solaires sur des couvercles de décharge fermés. • Simplifie l'obtention de permis : Le processus d'obtention de permis est souvent plus simple que celui des systèmes pénétrants, car il n'est pas considéré comme une structure permanente dans certaines juridictions.
2. Rapidité et facilité d'installation : • Équipement lourd minimal : Ne nécessite ni fonçeuse, ni foreuse, ni bétonnière pour les piliers. L'installation peut souvent être réalisée avec un chariot élévateur ou un petit chariot télescopique pour placer les blocs. • Construction plus rapide : Le processus consiste principalement en l'assemblage et la mise en place, et non en l'excavation et le forage, qui peuvent être plus rapides dans des conditions favorables.
3. Réversibilité et impact minimal sur le site : • Le système n'est pas permanent. À la fin de sa durée de vie, les blocs peuvent être retirés et souvent recyclés, et le terrain retrouve son état d'origine avec un minimum de perturbations.
4. Rentabilité sur les sites appropriés : • Sur les sites présentant un sol problématique (rocheux, nappe phréatique élevée) ou les contraintes mentionnées ci-dessus, les systèmes de ballast peuvent être nettement moins chers que des excavations complexes ou des forages spécialisés.
Principaux inconvénients et défis de conception
1. La portance du sol est cruciale : il s'agit de la contrainte technique la plus importante. Le sol doit pouvoir supporter l'énorme poids du béton sans se tasser de manière irrégulière. Un ingénieur géotechnicien doit tester le sol pour déterminer sa portance admissible (par exemple, 2 500 livres par pied carré). Un sol pauvre (par exemple, remblai meuble, argile) peut rendre les systèmes ballastés impossibles ou excessivement coûteux.
2. Coûts élevés des matériaux et du transport : • Le béton est extrêmement lourd. Le transport de milliers de blocs de béton sur un chantier est coûteux et complexe sur le plan logistique. • Le système utilise une quantité beaucoup plus importante d'aluminium/acier pour les rayonnages afin de créer une base large et stable.
3. Ne convient pas aux terrains en pente : Les systèmes lestés sont conçus pour les terrains très plats (pentes généralement inférieures à 3 à 5 degrés). Ils sont peu pratiques à flanc de colline.
4. Évacuation du vent : Dans les régions à fort vent, la conception doit être soigneusement étudiée pour empêcher le vent de s'infiltrer sous le réseau et de le soulever. Cela nécessite souvent un angle d'inclinaison très faible ou des déflecteurs de vent.
5. Potentiel de croissance de la végétation : Sans une préparation adéquate du site (géotextile et gravier), la végétation peut pousser et soulever les bacs à ballast, compromettant ainsi la stabilité. Le processus de conception et d'installation 1. Étude géotechnique : Une première étape indispensable pour déterminer la capacité portante du sol. 2. Analyse des charges de vent et de neige : Un ingénieur calcule les charges de soulèvement dues au vent et à la neige spécifiques au site du projet en utilisant les codes locaux (par exemple, ASCE 7).
3. Calcul du lest : Le fabricant ou l'ingénieur du rayonnage calcule la quantité exacte de lest nécessaire par module ou par table pour résister aux charges, avec un coefficient de sécurité. Cela détermine la taille et le nombre de blocs.
4. Préparation du terrain : Le sol est nivelé pour être parfaitement plat. Un géotextile est posé, souvent recouvert d'une couche de gravier pour le drainage et la suppression des mauvaises herbes.
5. Implantation et montage : Les pieds de crémaillère et les pannes transversales sont assemblés au sol.
6. Placement du ballast : Les blocs de béton sont soigneusement placés dans les plateaux ou berceaux de ballast conformément au plan d'ingénierie.
7. Installation des modules : Les panneaux solaires sont fixés à la structure désormais lestée. Principales marques et types de systèmes • Terrasmart : Acteur majeur sur le marché américain, connu pour ses solutions lestées pour les montages au sol et sur toit, utilisant souvent un système "split-rail" pour une installation plus facile. • GameChange Solar : Propose le système "Genius Ballast", qui utilise des blocs de lest préfabriqués et une structure de rack hautement configurable. • Schletter : Fabricant allemand présent dans le monde entier, proposant des systèmes lestés robustes pour divers terrains. • Unirac : Fournit des solutions lestées pour les toits plats commerciaux, dont les principes sont similaires àsupports au sol.
Conclusion : Quand choisir un support au sol lesté Choisissez un système lesté lorsque : • Le site a une capacité portante du sol élevée. • La pénétration est interdite (décharges, friches industrielles, sites recouverts). • Le sol est très plat. • Les conditions du sous-sol sont difficiles (roche, nappe phréatique élevée), ce qui rend le forage plus coûteux. Évitez un système lesté lorsque : • Le sol est faible ou a une faible capacité portante. • Le site est en pente. • Le site est éloigné et le coût du transport de quantités massives de béton est prohibitif.
En résumé,supports au sol pour ballast en bétonsont une solution d’ingénierie hautement spécialisée et inestimable qui permet le développement solaire à grande échelle sur des sites où les méthodes traditionnelles échouent, transformant des terres autrement inutilisables en une source d’énergie propre.