Solar Profil Seçimi: C, U, Sigma ve W Kazık, Aşık ve Ray Seçim Kriterleri

Arazi tipi bir güneş enerjisi santralinde (GES) modülleri taşıyan çelik konstrüksiyon dört eleman grubundan oluşur: zemine çakılan kazıklar, modül eğimini veren kiriş ve mertekler, modülleri taşıyan aşık ve raylar ile bunları birleştiren bağlantı elemanları. Tüm elemanlar 25–30 yıllık tasarım ömrü boyunca açık havada rüzgâr, kar ve korozyon etkisi altında çalışır. Yetersiz seçilen bir kesit yapısal risk oluşturur; gereğinden büyük seçilen bir kesit ise tonajı ve maliyeti artırır.

Bu rehberde profil seçimini, bir projede izlediğimiz mühendislik sırasıyla ele alıyoruz. Profillerin teknik aralıkları ve kesit tabloları için solar enerji profilleri sayfamıza bakabilirsiniz.

Profil seçimi katalogdan değil, saha verilerinden başlar. Gerekli girdiler: rüzgâr (temel rüzgâr hızı ve arazi kategorisi; TS EN 1991-1-4 / Eurocode 1 veya ASCE 7), kar (zemin kar yükü; TS EN 1991-1-3), deprem (Türkiye'de TBDY 2018, yurt dışında Eurocode 8 veya yerel yönetmelik), zemin (geoteknik etüt: zemin sınıfı, taşlılık, yeraltı suyu, korozif özellikler) ve korozyon ortamı (ISO 9223 atmosferik korozyon kategorisi ve zeminin korozifliği).

Rüzgâr eğimli modüllere yalnızca bastırma kuvveti uygulamaz; arka yüzde oluşan emme kazığı zeminden çekmeye çalışır. Bu çekme (uplift) kuvveti çoğu sahada kazık derinliğini, dizi kenarlarındaki daha yüksek rüzgâr basınçları da kenar ve köşe masalarının kesitini belirler.

Masa düzeni, profil ihtiyacını en çok etkileyen tasarım kararıdır. 1V (tek sıra dikey modül) masalar alçaktır ve kazık başına yük düşüktür, ancak MW başına daha fazla kazık gerektirir. 2V (iki sıra dikey modül) masalar daha az kazıkla daha fazla güç taşır; buna karşılık kazık başına moment ve arka kazık boyu artar. Yatay yerleşimli düzenler de aynı yaklaşımla değerlendirilir.

Eğim açısı da yükleri değiştirir: açı büyüdükçe rüzgâra maruz yüzey ve arka kazık yüksekliği artar. Bu nedenle aynı saha için 1V ve 2V ön boyutlandırması yapılıp toplam tonajın karşılaştırılması, çoğu zaman en ekonomik çözümü ortaya koyar — tonaj hesabı için 1 MW GES kaç ton çelik rehberimize bakın.

Kesit seçiminde amaç, gereken eğilme ve çekme kapasitesini en az çelik ağırlığıyla sağlamaktır. Kesitlere ait ayrıntılar: C kazık, U kazık, sigma kazık, W profil kazık.

Aynı kesitte et kalınlığını artırmak kapasiteyi artırır, ancak tonajı da doğru orantılı olarak büyütür. Çoğu durumda daha verimli yol malzeme sınıfını yükseltmektir: EN 10346 kapsamındaki S350GD yerine S420GD veya S450GD ile aynı yük daha ince et kalınlığında taşınabilir. Soğuk şekillendirilmiş profillerin tasarımı EN 1993-1-3'e göre yapılır; ince cidarlı kesitlerde yerel burkulma nedeniyle brüt kesit yerine etkin kesit özellikleri hesaba katılır.

Et kalınlığını yalnızca taşıma kapasitesi belirlemez: sert zeminde çakılan kazığın ucunun hasar görmemesi ve bazı projelerde zemin korozyonu için eklenen korozyon payı (EN 1993-5 yaklaşımı) da kalınlık kararına girer.

Kazığın zemin üstündeki kısmı atmosfere, gömülü kısmı zemine maruzdur; korozyon genellikle en yoğun hâliyle zemin yüzeyinin hemen altındaki, nem ve oksijen koşullarının değiştiği geçiş bölgesinde görülür. Bu nedenle kaplama sınıfı yalnızca atmosferik korozyon kategorisine (ISO 9223) göre değil, zeminin korozifliğine göre de seçilir.

Zn-Al-Mg (ZM) kaplama, kesim ve delik kenarlarında kendini onarması ve aynı kaplama ağırlığında galvanizden uzun ömürlü olmasıyla GES profillerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kaplama sınıfları, korozyon hızları ve ön ömür tahmini ZM kaplama rehberimizde yer almaktadır.

Aşık ve rayların kesiti; modül boyutu, modül üreticisinin izin verdiği kelepçeleme bölgeleri ve açıklıkla belirlenir. C aşık sade ve yaygındır; Z aşıklar mesnette bindirilerek uzun sıralarda sürekli kiriş gibi çalışır ve tonajı düşürür; omega raylar simetrik kesitleriyle modül kelepçeleri için geniş bir montaj yüzeyi sağlar. Ayrıntılar: aşık ve ray profilleri.

Sahada delme, kesme ve kaynak hem işçiliği artırır hem kaplamaya zarar verir. Bu nedenle tüm bağlantı delikleri ve ayar kanalları üretimde, roll-form hattında açılmalıdır. Kanal (slot) boyları, kazık çakma toleranslarını — düşeylik, kot ve sıra hizası — karşılayacak uzunlukta tasarlanmalıdır; aksi hâlde sahada kazık bazında düzeltme gerekir. İmalat EN 1090 kapsamında yürütülür.

Tek kesitin tüm sahaya uygulanması. Kenar ve köşe masaları iç masalardan daha yüksek rüzgâr yükü alır; bölgesel boyutlandırma tonajı düşürür.

Kazık derinliğinin testsiz belirlenmesi. Çekme testi yapılmadan seçilen derinlik ya yetersizdir ya da gereğinden uzundur — bkz. kazık çakma ve çekme testi.

Kaplamanın yalnızca atmosferik koşullara göre seçilmesi. Gömülü kısımda zemin korozifliği belirleyicidir.

Deliklerin sahaya bırakılması. Sahada açılan her delik hem zaman kaybı hem kaplama hasarı demektir.

Boy listesinin sevkiyat planından bağımsız hazırlanması. Kamyon ve konteyner ölçüleri boy listesini etkiler; paketleme planı tasarım aşamasında yapılmalıdır.

Doğru ve hızlı bir teklif için aşağıdaki verilerin iletilmesi gerekir. Bu verilerle kesitleri ve tonajı birlikte boyutlandırıyoruz; Türkiye genelindeki projelere ve Avrupa, Orta Doğu ve ABD'deki (Mona Steel şubemiz üzerinden) projelere tedarik ediyoruz. Dosyalarınızı teklif formundan gönderebilirsiniz.