structures de montage solaire au sol en béton ballast
structures de montage solaire au sol avec ballast en béton,Une solution essentielle pour les projets solaires commerciaux et de grande envergure où le montage sur toiture est impossible et le perçage du sol indésirable. Que sont les systèmes de montage au sol avec lest en béton ?
Un système de ballast en béton est une fondation non pénétrante, lestée vers le bas, pour les 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 simple poids des blocs de béton.
Ces systèmes sont principalement utilisés dans deux scénarios :
Sur les toitures plates ou à faible pente : notamment sur les grands bâtiments commerciaux dotés de toitures à membrane (EPDM, TPO, PVC) inviolables. (Nous nous concentrerons sur les applications au sol, mais le principe est identique.)
Au sol : Lorsque les conditions du site rendent le forage ou le battage traditionnels difficiles, coûteux ou interdits. Composants principaux d'un système de montage au sol lesté : 1. Blocs de lestage en béton : Ils constituent la base de la structure. Ils peuvent être : • Blocs préfabriqués : Blocs de béton standard (comme de gros parpaings) achetés auprès d'un fournisseur. • Caniveaux coulés sur mesure : Longs caniveaux en béton en forme de U dans lesquels reposent les rails de support. Ils sont courants et répartissent le poids uniformément. • Blocs coulés sur place : Béton coulé dans des moules sur place, ce qui peut être plus rentable pour les très grands projets.
Comment fonctionnent les systèmes de ballast :Principe d'ingénierie : Le système résiste au soulèvement par le vent ou à d'autres forces grâce au poids du lest, et non à la profondeur des fondations. • Soulèvement dû au vent : Force principale à vaincre. Lorsque le vent souffle sous et sur les panneaux inclinés, il crée une force de soulèvement. Le poids total du lest en béton doit être nettement supérieur à la force de soulèvement calculée pour le site. • Moment de renversement : Le vent tend également à faire basculer le système. Le poids du lest, combiné à la large base des bacs de lestage, crée un moment stabilisateur qui s'oppose à cette force de basculement. • Coefficient de sécurité : Les ingénieurs conçoivent ces systèmes avec un coefficient de sécurité élevé (par exemple, 1,5 ou plus).
Cela signifie que le poids du ballast est calculé à plus de 50 % de la force de soulèvement maximale prévue.
Principaux avantages des supports au sol lestés
Absence de pénétration du sol (principal avantage) : • Idéal pour les terrains contaminés ou réhabilités : Peut être installé sur des friches industrielles recouvertes de couvertures étanches. • Protection des réseaux souterrains : Aucun risque d’endommager les conduites d’électricité, de gaz ou d’eau. • Protection des décharges : Parfait pour les installations solaires sur les couvertures de décharges fermées. • Simplification des autorisations : La procédure d’autorisation est souvent plus simple que pour les systèmes pénétrants, car il ne s’agit pas d’une structure permanente dans certaines juridictions.
Réversibilité et impact minimal sur le site :• Ce système n'est pas permanent. À la fin de la durée de vie du parc photovoltaïque, les blocs peuvent être retirés et souvent recyclés, et le terrain retrouve son état initial avec un minimum de perturbations.
Rentabilité sur les sites appropriés• Sur les sites présentant des sols problématiques (rocheux, nappe phréatique élevée) ou les contraintes mentionnées ci-dessus, les systèmes de ballast peuvent être nettement moins coûteux que de procéder à des excavations complexes ou à des forages spécialisés.
Principaux inconvénients et défis de conception
La portance du sol est essentielle : il s’agit de la contrainte d’ingénierie la plus importante. Le sol doit pouvoir supporter le poids considérable du béton sans se tasser de manière inégale. Un ingénieur géotechnicien doit effectuer des essais de sol afin de déterminer sa portance admissible (par exemple, 2 500 lb/pi²). Un sol de mauvaise qualité (par exemple, remblai meuble, argile) peut rendre les systèmes lestés impossibles ou excessivement coûteux.
Coûts élevés des matériaux et du transport :Le béton est extrêmement lourd. Transporter des milliers de blocs de béton sur un chantier est coûteux et complexe sur le plan logistique. Le système utilise une quantité bien plus importante d'aluminium et d'acier pour la structure de rayonnage, afin de créer une base stable et large.
Ne convient pas aux terrains en pente : les systèmes lestés sont conçus pour les terrains très plats (pentes généralement inférieures à 3-5 degrés). Ils sont inadaptés aux terrains en pente.
Protection contre le vent : Dans les régions venteuses, la conception doit être soigneusement étudiée afin d’empêcher le vent de s’engouffrer sous le panneau et de le soulever. Cela nécessite souvent un angle d’inclinaison très faible ou des déflecteurs de vent.
Potentiel de croissance de la végétation :Sans une préparation adéquate du site (géotextile et gravier), la végétation peut pousser et soulever les plateaux de ballast, compromettant ainsi la stabilité. Processus de conception et d'installation
Étude géotechnique : une première étape indispensable pour déterminer la capacité portante du sol.
Analyse des charges de vent et de neige : Un ingénieur calcule les charges spécifiques de soulèvement par le vent et de neige pour l'emplacement du projet en utilisant les codes locaux (par exemple, ASCE 7).
Calcul du ballastLe fabricant ou l'ingénieur en charge du rayonnage calcule le poids exact de lestage nécessaire par module ou par table pour résister aux charges, en tenant compte d'un coefficient de sécurité. Ce poids détermine la taille et le nombre de blocs.
Préparation du site :Le terrain est nivelé. Une toile géotextile est posée, souvent recouverte d'une couche de gravier pour le drainage et la limitation de la pousse des mauvaises herbes.
Agencement et assemblageLes montants de rayonnage et les pannes transversales sont assemblés au sol.
Mise en place du ballast : Les blocs de béton sont soigneusement placés dans les bacs ou les berceaux de ballast conformément au plan d'ingénierie.
Installation du module :Les panneaux solaires sont fixés à la structure désormais lestée. Principales marques et types de systèmes : • Terrasmart : Acteur majeur du marché américain, reconnu pour ses solutions de lestage pour installations au sol et sur toiture, utilisant souvent un système de rails divisés pour une installation simplifiée. • GameChange Solar : Propose le système Genius Ballast, qui utilise des blocs de lestage préfabriqués et une structure de montage hautement configurable. • Schletter : Fabricant allemand présent à l’international, offrant des systèmes de lestage robustes pour différents types de terrains. • Unirac : Fournit des solutions de lestage pour toitures plates commerciales, dont les principes sont similaires à ceux de…supports au sol.
ConclusionQuand choisir un système de fondation lesté ? Optez pour un système lesté lorsque : • Le sol présente une portance élevée. • Le forage est interdit (décharges, friches industrielles, sites recouverts). • Le terrain est parfaitement 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 meuble ou a une faible portance. • Le terrain est en pente. • Le site est isolé et le coût du transport de grandes quantités de béton est prohibitif.
En résumé,supports de ballast au sol en bétonsont une solution d'ingénierie hautement spécialisée et précieuse qui permet un développement solaire à grande échelle sur des sites où les méthodes traditionnelles échouent, transformant des terres autrement inutilisables en une source d'énergie propre.