Diseño de sistemas estructurales para plantas fotovoltáicas

Análisis en las fases de diseño de sistemas estructurales para calcular la generación de energía solar mediante placas fotovoltaicas en escenarios exigentes, como con viento o terremotos.


Período

2006-2023

Sector

Energías Renovables: eólica y solar

Servicio

Energía solar: diseño de sistemas estructurales para plantas fotovoltaicas
PDF

CONTEXTO

Las plantas de generación de energía solar mediante placas fotovoltaicas requieren de un cálculo estructural para las acciones más exigentes, como suelen ser las de viento y terremotos, según los casos. Abordar el diseño de estos escenarios críticos precisa de un enfoque en ocasiones multidisciplinar, como es el caso de la interacción entre el viento y estructura. En estos casos la simulación fluidodinámica CFD y la estructural por Elementos Finitos (FEM) deben interactuar en el intercambio de información, lo que lleva a precisar una metodología específica. En estos planteamientos, SOLUTE aporta el conocimiento en esos campos, para poder llevar a cabo los análisis en las fases de diseño de estos sistemas. Otros aspectos que precisan de un análisis más convencional son el análisis de uniones entre componentes, las estructuras de soporte, unión al terreno, entre otros.

Las plantas fotovoltaicas, al ser una fuente de energías renovables, están experimentando un crecimiento constante que requieren una labor ingenieril muy enfocada a obtener sistemas estructurales que cumplan con los requerimientos y que, al mismo tiempo, tengan un coste y un mantenimiento óptimo.

El objetivo consiste en la definición completa de la estructura mecánica de soporte de las plantas fotovoltaicas, de las uniones al terreno donde se asienta, así como de las uniones entre los componentes, siempre acorde a la normativa aplicable de cada país, para garantizar una vida útil y extensa, que minimice los gastos asociados de Operación & Mantenimiento (O&M).



RESULTADOS

El análisis se especifica en un diseño que puede ir concretado en geometrías 3D o planos constructivos, si es así requerido, además de un detallado informe de cálculo estructural.

EXPERIENCIA

Desde su fundación en 2006, SOLUTE acumula una amplia experiencia en cálculo de estructuras, que específicamente ha aplicado también a sistemas estructurales de placas fotovoltaicas. La resolución de este tipo de análisis se lleva a cabo con diversas herramientas, metodologías y enfoques, que con el dominio y conocimiento de SOLUTE de los mismos, permite proponer y definir la solución óptima para cada caso.

SOLUTE ofrece la capacidad de abordar un análisis de fluidodinámica mediante modelos CFD 3D y 2D, incluyendo la interacción con la respuesta estructural. 

METODOLOGÍA

El primer paso es estudiar en profundidad la normativa de acciones pertinentes y, tras evaluar los condicionantes del cliente, realizar una primera definición de la estructura, mediante la combinación de cálculo analítico y modelización por elementos finitos (FEM). Se presta especial atención a los cálculos de las uniones soldadas y atornilladas, o cualquier otro tipo de fijación de los paneles a la estructura. Asimismo, si el alcance cubre la unión al terreno a subestructura, se aborda este aspecto en las primeras fases. Este desarrollo evoluciona en los siguientes pasos de manera iterativa hasta encontrar una solución óptima.

En el caso de que el estudio haga referencia a las acciones del viento y no exista una simplificación de las situaciones a tratar, SOLUTE ofrece la capacidad de abordar un análisis de fluidodinámica mediante modelos CFD 3D y 2D, incluyendo la interacción con la respuesta estructural. Este enfoque supone la aproximación más realista, pero debido a su mayor coste computacional, se debe decidir la estrategia óptima según la circunstancia.

Estas metodologías de análisis pueden modularse a distintos tipos de requerimientos, desde prediseños y revisión de diseños existentes hasta otros completamente nuevos.

Eólica

Revisión de pares y análisis causa raíz del diseño de torres y cimentaciones para aerogeneradores

Evaluación detallada de datos para comprobar que los componentes cumplen la normativa vigente y los estándares de calidad definidos en el momento actual.

Software

Integración y despliegue continuos

Ramas de la ingeniería de software orientadas a aumentar la calidad y frecuencia de la iteración en las soluciones desarrolladas y a tener un mayor control sobre todas las etapas que comprenden el ciclo de vida del software.