Fotopríbeh - Atmanova bifaciálna pergola

[Atman]

Zdravím Vás, fandovia svojpomocnej fotovoltiky.
Po cca 4 rokoch spokojného využívania plnohodnotnej fotovoltiky, pravidelne prerušovaného nezvládnuteľnou nutkavou potrebou realizovať nejaké ďalšie rozšírenie, raz ďalší aku set 16x280Ah, potom zase ďalšie 4,4kWp pole panelov na dome (8x550Wp) ma zase začali svrbieť prsty a dumal som, čo vymyslieť.
Do budúcna (až zlacnejú hahahaha) chcem kúpiť menší elektromobil na pravidelné manželkino dochádzanie 2x40km do práce a predstava jazdiť pol roka úplne zadara je strašne lákavá. Tak som v prvom kole na začiatku leta urobil prípravu na nabíjanie auta a dotiahol som pred dom, kde parkujem vývod 3f 5x4 z DS a aj z dielne kde sú meniče 1f 3x4 z FVE a pri tej príležitosti som DS 3f 5x4 potiahol dozadu do dielne, kde mám týmto konečne trvalo 3f DS pre sústruh a iné 3f motory paralelne s domom v ostrove.
Nakoľko všetky zmysluplné strechy mám už obsadené, pýtalo sa jedno miesto medzi domom a dielňou, toto:

Tak som to pomeral, veľa nocí v hlave všetko plánoval, predstavoval si a riešil detailíky a keď bolo všetko pred vnútorným zrakom dokonale premyslené, sadol k autocadu, navrhol ľahkú zváranú konštrukciu z oceľových profilov IPE 80 (I 80 má šikmé vnútorné steny a bol by problém so skrutkami cez profily) a lešenárskych rúr, nejakú obrázky a rozmeráky nakreslil a ohlásil to ako drobnú stavbu na stavebný úrad. Zmestilo by sa tam viac panelov, ale nemohol som prekročiť 25m2, aby to bolo na ohlášku a nelozili mi úradníci po dvore, tak som to navrhol na 9x575Wp z bifaciálnych panelov. Šalamúnsky som to v žiadosti nazval „Strieška nad chodníkom a bazénom so sklolaminátovým prekrytím“ čo je v podstate naprosto správne a bez zavádzania. Kým došiel súhlas, pokupoval som materiál a v najväčších letných horúčavách som sa pustil do práce.

Kopanie základov a betónovanie som zavrhol hneď na začiatku, mám tu ťažké íly a spraše tvrdé ako betón a mám dobré skúsenosti pri rozširovaní altánu so zemnými skrutkami, Takže základy som robil zemnými skrutkami https://zemnevruty.com/detail/c6--profi ... 171/type/3 dlhým 1500mm. Všetko na pergole som robil sám, ale posledných 50cm na každom vrute som musel zapriahnuť aj manželku, hoci som zem poriadne pár dní predtým polieval a prvých 50cm predvŕtal príklepkou. Zatočil som vruty s trojmetrovým ramenom tak, že mi s nimi už nešlo ani pohnúť, nohy prešmykovali a bol som pekne v strese, že to už nepôjde,, ale keď na druhej 3m tyči zabrala aj žena, po kúskoch (metódou dynamického prevedenia hybnosti dvoch telies na impulz sily: hó-rup, hó-rup) sme to dali úplne do zeme.

Potom už prišli na radu príjemné tvorivé činnosti, kedy dielo rástlo pod rukami. Stojky z lešenárskych rúr som narezal a ukotvil, navrchu s navarenými styčníkovými doskami pod uhlom 9 stupňov, čo je sklon pergoly kopírujúci sklon altánku a prišlo k montáži pozdĺžnych 6m nosníkov. Hore na vrchu rúr som dal dočasné zarážky, aby sa na šikmej ploche postavené íčka neprevrátili a nespadli dolu kým sa neprivaria a pomocou prúsikových slučiek na rúre https://www.kstst.sk/pages/vht/uzly/uzprus.htm sám ich pekne po kúskoch umiestnil navrch. Pol metra zdvihnúť na jednej strane, posunúť dohora prúsik, presunúť rebrík, pol metra na druhej strane a boli za chvíľu hore. Po zameraní a vycentrovaní som to komplet pozváral a základ bol hotový.

[Atman]

Potom som nakrájal a nadvaril ďalšie priečne íčka, na všetkých vyvŕtal v presne vymeraných vzdialenostiach otvory na uchytenie panelov. Tu sa zastavím, to som dlho riešil, ako upevniť panely, nakoniec zvíťazilo upevnenie panelov pomocou príložiek v mieste maximálnej nosnosti, umožňovalo to posun panelov cca 10mm na každú stranu, lebo oceľová konštrukcia takýchto rozmerov sa takto svojpomocne s milimetrovou presnosťou proste spraviť nedá a robiť to opačne – položiť panely, označiť otvory, dať preč a potom vŕtať by bola príšerná robota. Potom išli priečne nosníky hore, vymerali sa, usadili, privarili a bolo hotovo.

Keď bolo všetko spolu pozvárané, tak sa ale ukázalo, že pružnosť takejto konštrukcie je vo vodorovnom smere značná a hoci dynamické zaťaženie vetrom pri jej tvare je prakticky nulové, dala sa manuálne značne rozkývať do vlastnej frekvencie. Zavetrenia klasické uhlopriečne z ocele som nechcel žiadne, cieľom bolo opticky úplne vzdušná ľahká strieška pod ktorou sa dá chodiť bez rizika úderu do hlavy, tak som to celé 4mm nerezovými lankami (pevnosť 800kg v ťahu) zavetril horizontálne do X na oboch stranách o dom a altán a konštrukcia sa už ani nepohne. Perfektne som tu využil lisovacie kliešte na káblové oká na lisovanie puzdier na spájanie a ukončovanie oceľových laniek..

Potom prišiel nudný týždeň akrobacie na rebríku, natierania a schnutia a natierania a schnutia, medzitým som porobil rozvody, mppt a veci okolo toho a prišlo vyťahovanie panelov na konštrukciu.
To bola pekná pakáreň, ťahať hore 31kg obludy a nosiť ich po pár doskách v 3,2m výške. Nemám chuť to ani nejako rozpisovať.

Zvládlo sa to a konečne som videl, ako to vlastne bude vyzerať. Musím povedať, že som bol veľmi spokojný, pergola nepôsobila rušivo a už nasledovalo len zakáblovanie, pospojovanie a uzemnenie panelov a prvé pripojenie.
Následne som ešte natrel pás chodníka pod pergolou na bielo na zvýšenie bifaciálneho efektu. Tiež ma napadlo, že uzemnenie takýmito zemnými skrutkami s veľkým povrchom závitov pri bazéne kde je stále vlhko je mimoriadne kvalitné, tak som celý systém prepojil na úrovni zeme guľatinou FeZn s bleskozvodmi na dome aj na dielni, čím mám obrovskú 50m dlhú sústavu s asi 12timi zemniacimi bodmi a celý pozemok a zem v rozvodoch na jednom potenciáli.
Jednu vec som ešte nedorobil, panely sú kladené s 7mm medzerou, do ktorej som chcel dať 10mm EPDM tesnenie zarovno s hornou hranou, aby to nekvapkalo medzi panelmi, ale keďže je to vonku a na chodník to kvapká len v dvoch medzerách vzdialených 2,3m a vôbec to nevadí a ešte som sa k tomu nedokopal. Zatiaľ to nechám tak, tesnenie je nachystané, možno na jar.

Spomínané upevnenie príložkami:

[Atman]

Niečo k samotnej pergole, má 4,6kWp, je vo výške 3,2m, sklon 9 stupňov a azimut 20 stupňov na západ, bifaciálne panely Jinko solar 575W a k elektrickej časti: je zapojená divoko, nechcel som systém 3s3p, lebo na 150V Mppt by to nevyšlo s Voc, ale 250/85 MPPT Victron Smartsolar by sa potácal v lete len niekde okolo 100V, bolo by viac vodičov, poistiek, zvodičov pepätia, takže nakoniec som to zapojil 2s4p a zvyšný panel naľavo hore, ktorý poobede chytá prvý tieň od šikmých východných panelov na altáne je paralelne zapojený k susednému panelu, takže jeho zatienenie preberie ten panel a string dáva ďalej. Viem je to sedlácke riešenie, lebo tá dvojica panelov dáva každý iba polovicu potenciálneho výkonu, panel je v podstate nevyužitý, ale mám to aj ako zálohu, keby došlo k nejakému poškodeniu niektorého panelu, Dodatočne po pár rokoch zohnať panel rovnakých rozmerov a parametrov je prakticky nemožné.
Takto to vyzerá hotové:

Mesiac prevádzky a porovnávanie okamžitých výkonov s poľom na dome ktoré nie je bifaciálne a ktoré má 4,4kWp, rovnaký azimut a sklon 23^o, po zohľadnení a prepočítaní pomeru výkonov a prepočítaní rozdielnych sklonov ukázalo, že bifaciálne panely v takto postavenej pergole majú pri čiastočnom výkone od 100W do cca 3600W cca 10-15% bifaciálny faktor.
(viac ako 3600W som z toho pri porovnávaní nedostal, lebo spotrebovať viem iba 10kW, uvidíme v zime, keď okrem spotreby to bude tlačiť aj pekné kW do aku). Keď som odpojil manuálne všetky ostatné polia, dala pergola deklarovaný nominál okolo 4600W v lete, takže potenciál v chlade je určite cez 5kW. Mňa zaujímalo hlavne zmeranie, aký má reálny vplyv bifacialita. Paradoxne to vyzerá, že v priamom slnku je skôr 10% a pri difúzii ide až ku 15%.
V každom prípade je to drsný nárast výkonového potenciálu mojej elektrárne a už sa teším na zimu, keď bude dobrý watt dobý.
Ak máte ešte otázky, rád ich zodpoviem...

Ešte som spozoroval jednu zaujímavú vec. Tri mppt mám zapojené do Victron CC GX cez nenapájaný usb hub, funguje to napriek varovania Victron teamu absolútne spoľahlivo, ale keď som pridal na hub usb wifi adaptér, aby som nebol s CC GX na kábli na sieti (ochrana pri búrkach) tak wifina každú chvíľu vypadávala a blblo to. Keď som mal teraz všetko rozobrané, pridal som do druhého usb na CC GX externe napájaný ďalší usb hub a napojil tam všetky 4 mppt a wifi adaptér. Po troch dňoch som spozoroval výpadky jednotlivých mppt, prestalo ich CC GX vidieť niekedy po 5 sekundách, niekedy po dvoch hodinách sa to „samoopravilo“. Bol som z toho nervózny, čo sa deje, maturoval som s tým, rozmýšľal nad feritmi na usb káble a podobne a nakoniec správne riešenie bolo všetky mppt vrátiť do nenapájaného USB hubu a wifiadaptér zostal na napájanom hube. Odvtedy všetko šlape ako hodinky. Neviem, či zdroj hubu robí nejakú elmag. neplechu, alebo ten wifiadaptér, ale to už je jedno, som rád že som to vyliečil.

[JozefSK]

... Potom išli priečne nosníky hore, vymerali sa, usadili, privarili a bolo hotovo...

Atman, kde si zohnal toho pomocnika "sa", tiez by sa mi vela krat zisiel ...

Ale pekna praca.
Tiez o niecom podobnom uvazujem, na podobny ucel a tiez uz si v mysli premietam, ze co a ako. Mozno nieco z tvojich napadov by som vyuzil. Akurat to urobit bez zavetrenia ocelovej konstrukcie by som sa obaval. Zvlast, ked to mas takto otvorene. Vietor byva malokedy homogenny a vie prekvapit ...

[stano22]

Pekny projekt, no váha tých Ičiek s panelmi voči tým špáradlám zo zeme keď nasneží a zafúka... držím palce.

[Mex]

Pěkné vlákno a pěkná konstrukce.
To použití zemních vrutů je inspirativní. Řeším jak co nejsnadněji postavit nohy přístřešku aniž bych musel rozkopat kus dvora pro nějaké patky, a tohle je pěkné řešení.
Takže díky za tip.

Problém vidím v tom bazénu. Pokud je na tom místě celoročně a nestěhuješ ho na léto třeba na trávník před tím přístřeškem, tak jsi ho tím podle mě tak trochu zabil.
Takže ještě druhé kolo - dodělat tam možnost odsouvání těch panelů.

[ChlapeczDediny]

Keď máš to prepojenie bleskozvodu a zemných vrutov na úrovni zeme, neobávaš sa kročajového napätia?

[glottis]

Keď máš to prepojenie bleskozvodu a zemných vrutov na úrovni zeme, neobávaš sa kročajového napätia?

Kdyz to ma cele propojene naopak by to tim mel pri uderu blesku eliminovat.

Ale ono to nekdy nekoho zabilo v posledni dobe? O kravach jsem slysel.

[Vitek]

Mel bys pridelat sikme vyztuhy. Jinak foukne a sleti to. Jen ty icka jspu tezke jak blazen.

No zvaz zavetrovanim kazda pergola ma na kazde stojne zavetrovani?

[Atman]

K jednotlivým otázkam:
Ad 1 - Zaťaženie vetrom - je to prakticky úplne plochá strecha, keby bol sklon väčší, riešil by som to ináč, výškový rozdiel 20cm medzi spodnou a hornou hranou. Horizontálny tlak vetra 26m/s na dosku 20cm vysokú a 6m dlhú je v desiatkach kg, pri 26m/s a turbulenciách môže dosiahnuť okolo 100kg, To je prakticky bezpredmetné zaťaženie, ktoré zachytávajú dvojice nerezových laniek.
Zaťaženie zvislé - tam už sú poriadne sily, jednak vztlak alebo tlak vetra podľa smeru, či fúka na spodnú alebo na hornú hranu, ale hlavne sneh. Problém je stabilita prúta.
Trocha matematiky a statiky prútových konštrukcií:
Pergola má 23,6m², maximálne zaťaženie panelov 3600Pa. Takže maximálne 360kg/m, čo je 8496kg. V reáli sa panely lámu pri 1,5 násobku dovoleného zaťaženia. (12,7 tony) Hmotnosť konštrukcie s panelmi je do 600kg, to je zanedbatelné.
Viac zaťažené sú predné (nižšie) prúty, nesú 2/3 hmotnosti, medzi sebou rovnomerne rozloženej. Takže predná rada prútov nesie pri lámaní panelov 12700kg/3x2= 8467 kg, čo je 2822kg na jeden prút.
Moje prúty 48,3x2,9 dlhé 3000mm sú hore spoľahlivo votknuté (obvarené kútové zvary, dole upevnené v dvoch rovinách trojicami M12 dotiahnutými na krv, takže tiež votknuté, 1500mm kotva sa v zemi teoreticky môže o milimetrík posunúť, tak nech nežerem, dole dáme teda kľbové spojenie - staticky horší stav)
Podľa https://e-konstrukter.cz/technicke-vypo ... imych-tyci
môj prút pri zaťažení mí 0,7 - druhý obrázok sprava dolu hlavou (to nehrá rolu) má kritickú vzpernú silu 50,288kN, čo je 5,2 tony na jeden prút, takže v pohode vydržia.
(kvadr. moment prierezu profilu je 107000mm⁴ https://online.ferona.sk/vyrobok/41404/ ... r-48-3x2-9, E oceli = 210 GPa)
Problém je nedovoliť vybočeniu konštrukcie ako celku, lebo ak by neboli laná zabraňujúce akýkoľek horizontálny posuv, bol by to prípad prvý zprava mí=2 a potom na stratu stability prúta už stačí len 6,16kN (616kg), čo je pri 6 prútoch zaťaženie 3396kg. To je len teoretická hodnota, v skutočnosti je únosnosť vyššia, lebo skupina prútov s rozostupmi je omnoho pevnejšia ako jeden osamote.
Takže záver - nemám obavy.
Ad 2 - zabitie bazéna
bazén mám vyhrievaný fototermikou a aj 3kW špirálou z prebytkov. V lete nám vadilo že tam pečie priame slnko, bazén ohrievam na 32 - 33 stupňov a vegetíme v ňom, takže priame slnko je na škodu.
Ad 3 - krokové napätie. Krokové napätie vzniká z gradientu napätia pri bodovom vniknutí bleskového prúdu do zeme a má tvar sústredných kružníc. Pri viacerých pospájaných bodoch od seba vzdialených bude gradient menší (viac slabších sústredných kružníc rozťahaných po pozemku) takže v ktoromkoľvek bode bude krokové napätie od najbližšieho zdroja menšie, ako v rovnakej vzdialenosti od pôvodného bleskozvodu. Takže áno, to čo by ma zabilo pri dome som si rozťahal po pozemku, ale bude to omnoho slabšie, tak šanca že bude mať smrteľnú výšku je omnoho nižšia.

[eman]

Já jsem mu sem poznámku k té konstrukci napsal, ale pak jsem si říkal, nebudu kazit radost a smazal jsem to. Když pominu zavětrování, tak ty Ička jsou totální overkill. Tam jsi chlape měl dát obdélníkový jekl na stojáka a hlavně už kvůli dilatacím a dynamice je lepší tu konstrukci sešroubovat a ne svařit.

[Atman]

Viem, zaregistroval som to, išiel som písať odpoveď a vymazal si to, pochopil som presne, prečo.. Tak teraz je tam odpoveď.
Tie Ička nie sú až tak ťažké, 6kg/m, pozdĺžny 6m váži 36kg, čo je len o kúsok viac ako jediný panel - 31kg. Za všetku oceľ som dal cca 300€, to je zanedbateľná položka oproti zvyšku, uzatvorené profily som zvažoval, ale boli by problémy hlavne s upevnením panelov a uzatvorením koncov a koróziu vnútri.

[Migel]

"...hlavně už kvůli dilatacím a dynamice je lepší tu konstrukci sešroubovat a ne svařit."
Ja napriklad by som to tiez zvaril..usetri sa na drahych skrutkach ktore by museli vydrzat nejake to namahanie aby sa to casom nerozpadlo a stale to kontrolovat aspom raz za cas ci nieje nejaky spoj volny tak to uz vobec nie...
Na tvojom mieste by som len pridal par vzpier do konstrukcie a budes to mat stopercentne!Takto navarene vzpery spevnia celu konstrukciu proti pripadnemu silnemu vetru.

[glottis]

on to ma ale ocelovym lankem utazene jeste k te drevene pergole. Krizem jestli vidm dobre. To to asi hodne zpevnilo.

[JozefSK]

K potrebe vzpier u tejto konstrukcie, ja sa teda urcite nechcem hadat, len spomeniem, ze u nas sa hovori, ze ked sa vietor naserie, vie byt svina ...

[Atman]

on to ma ale ocelovym lankem utazene jeste k te drevene pergole. Krizem jestli vidm dobre. To to asi hodne zpevnilo.

Na oboch stranách krížom, aj k pergole, aj k domu.
Tie migelove výstuhy presne tak som zvažoval. Ale tie dôležitejšie v priečnom smere by to opticky úplne zabili a zrušili ten priestor medzi bazénom a altánom. Tie lanká ich nahradili.

[Martin P]

Když si vzpomenu jak u nás vloni před Vánoci napadlo cca 40 centimetrů mokrého sněhu mám docela obavy že se lešenové trubky ve své délce ohnou a střecha se zřítí.
Nejde totiž jen o zavětrování konstrukce (to lze vyřešit připnutím konstrukce lanky k jiné stabilní konstrukci), ale o vzpěrnou délku štíhlých sloupků. Kdy se svislý sloupek tlakem působícím shora ohně dřív než dojde k překročení jeho pevnosti v tlaku.
Problém vzpěrné délky se řeší buď zesílením či vyztužením profilu, nebo zkrácením vzpěrné délky použitím výztuh. Jako je to například na příhradových konstrukcích, které jsou vyrobeny z poměrně tenkých profilů.
Na TZB info je o problematice článek věnující se vzpěrné délce lešenových trubek a vlivu jejich kotvení na jejich únosnost.