Erdanker – mehr als Spiralpfähle und Erdschrauben – tragen zur Bodenbildung bei

Von SPW | 14. August 2017

Von Jono Stevens, Executive Vice President of Products bei Nuance Energy

Der Erdanker, der seit langem in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird – einschließlich Energieversorgungsprojekten –, hat eine neue Verwendung: die Sicherung der Fundamente von bodenmontierten Solaranlagen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fundamenten erfordert ein Erdankerfundamentsystem kein detailliertes geotechnisches Gutachten, keinen umfangreichen Ingenieuraufwand oder kostspielige Bautechniken. Dadurch, dass ungelernte Teams Solaranlagen nur mit handgehaltenen Elektrowerkzeugen installieren können, ist kein teures, schweres Gerät mehr erforderlich. Und die Einhaltung technischer Spezifikationen, geltender Vorschriften und lokaler Vorschriften kann durch einfache Lasttests in Echtzeit überprüft werden.

Die Fähigkeit des Erdankerfundamentsystems, einfacher, schneller und kostengünstiger in praktisch jedem Bodentyp an jedem Standort zu arbeiten, macht Solarenergie in jeder Größenordnung praktischer und erschwinglicher und schafft profitablere Möglichkeiten für landwirtschaftliche, kommerzielle, industrielle und Versorgungsprojekte.

Verankerte Fundamente

Erdanker funktionieren ähnlich wie Spiralpfähle und Erdschrauben, weisen jedoch zwei wichtige Unterschiede auf; Sie erfordern weniger Stahl und können nur mit Handwerkzeugen installiert werden. Der Anker selbst ist ein feuerverzinkter Guss aus duktilem Eisen mit einer Länge von etwa 5 Zoll und einem Durchmesser von 1,5 Zoll, mit durchdringenden „Zähnen“ an einem Ende, einem Loch zum Einführen der Antriebsstange am anderen Ende und einem „Auge“. in der Mitte zur Befestigung eines Flugzeug-Edelstahlkabels oder einer verzinkten Gewindestange. Der Anker und das Kabel werden mit einer speziellen Treibstange in den Boden getrieben – ein Vorgang, der durch das schmale Profil und die aggressiven Zähne noch einfacher wird. Wenn die Antriebsstange entfernt wird und eine Auftriebskraft auf das Kabel oder die Stange ausgeübt wird, dreht sich der Erdanker in seine endgültige, horizontale und verriegelte Position.

Sein innovatives Design verleiht Erdankern eine außergewöhnlich starke Haltekraft, die auf dem „umgekehrten Kegel“ des darüber liegenden Erdreichs basiert. Ein 4 Fuß tiefer Anker wird beispielsweise durch mehr als 26 Fuß³ beitragenden Boden gesichert und hat bei den meisten Bodenbedingungen eine Haltekapazität von über 2.000 Pfund. Aufgrund der einfachen Installation und der hohen Haltekraft eignen sich Erdankerfundamentsysteme für Standorte, an denen die Nutzung von Solarenergie bisher als unpraktisch oder unmöglich galt.

Die Möglichkeit, einfache, kostengünstige Feldbelastungstests durchzuführen, um die tatsächliche (im Vergleich zur berechneten) Haltekapazität jedes Erdankers in Echtzeit zu messen, macht geotechnische Berichte und damit verbundene Inspektionen überflüssig und garantiert praktisch die einfache und kostengünstige Einhaltung von Anforderungen. effektiv – die erforderlichen technischen und gestalterischen Spezifikationen. Um langfristige Zuverlässigkeit und kontinuierliche Konformität zu gewährleisten, empfiehlt Nuance Energy, die Tests mit dem 1,5-fachen der berechneten Auslegungslasten für das Worst-Case-Szenario durchzuführen.

Sollte bei einem Test die angegebene Belastung nicht erreicht werden, kann der Erdanker einfach entfernt und in einem anderen Winkel und/oder einer anderen Tiefe wieder installiert werden. Anschließend kann ein zweiter Anker gesetzt und der Belastungstest für das Paar erneut durchgeführt werden.

Konstruktion

Der Bau beginnt mit dem Zusammenbau und der Positionierung der Plattform. Die Höhe jedes Ankerständers wird angepasst, um das Regalsystem beim Zusammenbau auszurichten. Beispielsweise verfügt die Osprey PowerPlatform von Nuance Energy über Ständer mit einem Verstellbereich von 26 Zoll, wodurch das Standardmodell für Neigungen bis zu 12° oder, mit kundenspezifischer Konstruktion, bis zu 23° geeignet ist.

Ein elektrischer oder pneumatischer Presslufthammer, der von einem tragbaren Generator oder Luftkompressor angetrieben wird, ist das einzige Werkzeug, das zum Setzen von Erdankern im Boden benötigt wird. Für die Installation über Felsen oder Gehweg ist die Verwendung eines Bohrhammers mit geeignetem Bohrer erforderlich, um einen herkömmlichen Spreizdübel zu setzen. Die einzige weitere Ausrüstung, die benötigt wird, ist der tragbare Belastungsprüfstand zur Durchführung der Belastungstests.

Wenn die Plattform vollständig zusammengebaut, ausgerichtet und nivelliert ist, werden die Erdanker durch ein Loch in der Grundplatte der Ankerständer gesetzt, normalerweise bis zu einer Tiefe von 3 bis 4 Fuß unter dem Gefälle, abhängig von den Bodenbedingungen. Dieser Schritt wird vor der Installation der Solarmodule durchgeführt, um das Platzieren des Belastungsprüfstands über den Ankerständern zu erleichtern. Nach erfolgreichem Test wird das überschüssige Kabel des Erdankers um den Ständer gewickelt und gesichert.

Zum Abschluss der Installation müssen die Solarmodule und Wechselrichter angebracht, die Kabel verlegt und die Verbindung zur elektrischen Last bzw. zum Stromnetz hergestellt werden. Das C-Schienen-Design bietet eine integrierte Wanne für die Verkabelung, sodass keine separaten Kabelführungskanäle oder Leitungen erforderlich sind. Das Design bietet außerdem eine geeignete Struktur für die Montage des/der Wechselrichter(s), sodass keine Betonplatten erforderlich sind.

Ein Standardarray mit 16 Modulen (2×8) wird von sechs Ankerständern getragen, die das Gesamtgewicht auf unter 225 lb/ft² verteilen. Bei Windlasten können alle sechs Erdanker (einer pro Ständer) je nach Tiefe und Bodenbeschaffenheit eine Gesamtauftriebskraft von über 12.000 Pfund sicherstellen. Bei Bedarf können zusätzliche Anker gesetzt werden, beispielsweise bei ungewöhnlich starkem Wind und/oder schlechten Bodenverhältnissen.

Ein vierköpfiges Team ist in der Lage, in acht Stunden von Anfang bis Ende eine 45-kW-Solaranlage bestehend aus 128 350-W-Modulen zusammenzubauen. Die Kosten für die Installation der Ankerplattform, Schienen und Solarpaneele in einem größeren 2-MW-System betragen nur 1,5 ¢/W (unter Berücksichtigung des typischen Stundenlohns für angelernte Arbeiter), was zu einer potenziellen Ersparnis von über 130.000 US-Dollar im Vergleich zur Verwendung von Spiralen führt Pfähle oder Erdschrauben.

Die Vielseitigkeit, in nahezu jeder Situation und Bodenbeschaffenheit eine gute Leistung zu erbringen, ermöglicht EPCs, Auftragnehmern und Händlern eine einzige, modulare Lösung für nahezu alle Freilandprojekte. Dies gilt selbst unter den schwierigsten Bedingungen, beispielsweise in Wüstenhartflächen, felsigem Boden, Permafrost oder auf Mülldeponien.

Für Systeme, die irgendwann verlegt oder stillgelegt und entfernt werden müssen, kann das gesamte Gerüst für den Einsatz an einem anderen Standort demontiert werden. Bis auf die preiswerten Erdanker gibt es keine Strandgüter und nur minimale Umweltbelastungen. Bei Projekten, die von dieser „Lift-and-Shift“-Portabilität profitieren, wie beispielsweise im Bergbau, bietet das Erdankerfundamentsystem diesen erheblichen zusätzlichen Vorteil gegenüber allen anderen Alternativen.

Das Erdankerfundamentsystem erweist sich als universeller, einfacher, schneller und kostengünstiger als andere Gründungsmöglichkeiten – von der Beschaffung über den Bau bis hin zur optionalen Rückbauphase. Aufgrund dieser Vorteile werden Erdankerfundamente bei EPCs, Entwicklern, Auftragnehmern und Händlern für bodenmontierte Solarprojekte immer beliebter.