Photovoltaik-Bolzen: Leitfaden zur Materialauswahl und Korrosion

Die entscheidende Rolle von Photovoltaik-Bolzen für die Systemlebensdauer

Photovoltaik-Bolzen sind die unbesungenen Helden der Solarenergie-Infrastruktur und sichern Module an Montagestrukturen gegen Wind, Schnee und seismische Belastungen. Das ist die wichtigste Schlussfolgerung für jedes Solarprojekt Das Versagen von Befestigungselementen ist die Hauptursache für strukturelle Schäden in den ersten fünf Betriebsjahren. Die Auswahl des richtigen Materials und der richtigen Beschichtung ist nicht nur eine Kostenentscheidung, sondern auch ein entscheidendes Sicherheitsaspekt.

In diesem Artikel werden die spezifischen Anforderungen an Photovoltaikschrauben detailliert beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf Korrosionsbeständigkeit in rauen Umgebungen, mechanischen Festigkeitsstandards und bewährten Installationsmethoden liegt. Durch die Einhaltung dieser Richtlinien können Ingenieure Folgendes sicherstellen: 25 Jahre Lebensdauer im Einklang mit den Garantien für Solarmodule.

Materialauswahl und Korrosionsbeständigkeit

Solaranlagen befinden sich häufig in Küsten-, Industrie- oder Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, sodass Korrosion die größte Bedrohung für Photovoltaik-Bolzen darstellt. Die Wahl zwischen Edelstahl und beschichtetem Kohlenstoffstahl hängt von den spezifischen atmosphärischen Bedingungen und Budgetbeschränkungen ab.

Edelstahlsorten: A304 vs. A316

Austenitische Edelstähle sind der Standard für PV-Verbindungselemente. A304 (SS304) bietet eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit und ist für Installationen im Binnenland geeignet. Allerdings für Küstengebiete innerhalb 5 Kilometer vom Meer entfernt , A316 (SS316) ist aufgrund seines Molybdängehalts zwingend erforderlich, der eine hervorragende Beständigkeit gegen chloridbedingte Lochfraßbildung bietet. Der Einsatz von A304 in Meeresumgebungen kann zu einem vorzeitigen Ausfall führen 3-5 Jahre .

Feuerverzinkung (HDG)

Für größere Strukturbolzen, die Montageschienen mit Bodenschrauben oder Betonfundamenten verbinden, wird häufig feuerverzinkter Kohlenstoffstahl verwendet. HDG bietet eine dicke Zinkbeschichtung (normalerweise). >65 µm ), das Opferschutz bietet. Obwohl sie kostengünstig sind, sind HDG-Schrauben voluminöser und erfordern möglicherweise ein erneutes Gewindeschneiden nach dem Verzinken, um den richtigen Sitz zu gewährleisten.

Mechanische Festigkeits- und Belastungsanforderungen

Photovoltaik-Bolzen müssen hohen statischen und dynamischen Belastungen standhalten. Windauftrieb und Schneefall belasten das Montagesystem kontinuierlich. Für die Auswahl der geeigneten Schraubenklasse ist das Verständnis der Zugfestigkeit und Streckgrenze von entscheidender Bedeutung.

Eigenschaftsklassen verstehen

Edelstahlschrauben werden typischerweise als A2-70 oder A4-70 klassifiziert, wobei „70“ eine Mindestzugfestigkeit von angibt 700 MPa . Für Regionen mit starkem Wind können Ingenieure höhere Qualitäten spezifizieren, obwohl rostfreier Stahl selten 800 MPa überschreitet, ohne an Korrosionsbeständigkeit zu verlieren. Schrauben aus Kohlenstoffstahl, z. B. Klasse 8.8 oder 10.9, bieten eine höhere Festigkeit, erfordern jedoch robuste Beschichtungen, um Rost zu verhindern.

Überlegungen zur Wind- und Schneelast

In Gebieten mit höheren Windgeschwindigkeiten 120 km/h , müssen Anzahl und Durchmesser der Photovoltaikbolzen erhöht werden. Zur Bestimmung des optimalen Schraubenmusters wird häufig die Finite-Elemente-Analyse (FEA) eingesetzt. Die Verwendung unterdimensionierter Schrauben kann zu einem Scherversagen führen, während ein zu starkes Anziehen dazu führen kann, dass sich Gewinde lösen oder Aluminium-Montageschienen zerbrechen.

• Scherfestigkeit: Stellen Sie sicher, dass die Schrauben über eine ausreichende Scherfestigkeit verfügen, um seitlichen Windkräften standzuhalten.
• Zugfestigkeit: Entscheidend für den Widerstand gegen Auftriebskräfte, die versuchen, die Platten vom Dach zu ziehen.
• Ermüdungsfestigkeit: Schrauben müssen einer zyklischen Belastung durch Windvibrationen standhalten, ohne sich zu lösen.

Best Practices für die Installation und Drehmomentkontrolle

Selbst die hochwertigsten Photovoltaik-Bolzen können bei falscher Montage versagen. Die Anwendung des richtigen Drehmoments und die Verwendung kompatibler Unterlegscheiben sind für die Aufrechterhaltung der Klemmkraft über die gesamte Lebensdauer des Systems von entscheidender Bedeutung.

Drehmomentangaben

Für jede Schraubengröße und jedes Schraubenmaterial ist ein bestimmtes Drehmoment erforderlich. Beispielsweise erfordert eine M8 A2-70-Schraube typischerweise ein Drehmoment von 15-20 Nm . Ein zu hohes Drehmoment kann dazu führen, dass die Schraube über ihre Streckgrenze hinaus gedehnt wird, was letztendlich zum Bruch führt, wohingegen ein zu niedriges Drehmoment Bewegungen ermöglicht, die zu Passungsrost führen. Verwenden Sie bei der Installation immer einen kalibrierten Drehmomentschlüssel.

Verhinderung galvanischer Korrosion

Bei der Verbindung unterschiedlicher Metalle, wie zum Beispiel Edelstahlbolzen mit Aluminiumschienen, kann es zu galvanischer Korrosion kommen. Benutzen Unterlegscheiben aus EPDM oder Nylon isoliert die Metalle und verhindert so den Fluss von elektrischem Strom, der die Korrosion beschleunigt. Dieser einfache Schritt kann die Lebensdauer des Gelenks unter feuchten Bedingungen erheblich verlängern.