Waarde toevoegen aan zonnepanelen BIJLAGEN

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Technologie Management

Waarde toevoegen aan zonnepanelen BIJLAGEN MHB Driesser

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Technologie Management

Waarde toevoegen aan zonnepanelen BIJLAGEN MHB Driesser (513633)

Afstudeerscriptie opleiding Technische Innovatiewetenschappen Differentiatie Technologie Duurzame Ontwikkeling

Afstudeerbegeleider: mr. W.J.H. Wenselaar [ TU/e] Tweede begeleider: dr.ir. A.J.D. Lambert [ TU/e] Externe begeleider: D. Gieselaar [ Oskomera Solar Power Solutions ] Tilburg, april 2009

BIJLAGE Scriptie Kostenreductie PV

TU/e

Bijlagen 1

Simulatiedata PVSyst.................................................................................................3

2

Technische informatie diverse draagconstructies .......................................................15 2.1

OSPS; Lightbox..................................................................................................

2.2

Sunpower; T10 Roof Tile ....................................................................................

2.3

Ecostream; ConSole............................................................................................

2.4

Conergy; SolarFamulus ......................................................................................

2.5

SolarWorld; SunTub ..........................................................................................

2.6

UNIRAC; RapidRac ...........................................................................................

2.7

Schletter; PrimaTop ...........................................................................................

2.8

Schoenau; Sunrack .............................................................................................

2.9

ClickFit; FlatFix.................................................................................................

2.10

Donauer Solartechnik; InterSol...........................................................................

2.11

SolarAccess; SolarFrame ....................................................................................

3

Inventarisatie klantwensen.......................................................................................63

4

Motivering productevaluatie.....................................................................................67

5

Motivering streefwaarden ........................................................................................71

6

Motivering technische functies in QFD matrix...........................................................73

7

Datasheet Suntech STP 200-18/Ud module................................................................75

8

Technisch ontwerp Foldaway ...................................................................................79

9

Verpakkingswijze en transport..................................................................................83

10

Motivering score klantwensen van nieuw ontwerp ..................................................87

11

Reflectie op toepassing QFD.................................................................................89

12

Omvormerconfiguratie.........................................................................................93

MDR / april 2009

1/95


MDR / april 2009

TU/e

2/95


1

TU/e

Simulatiedata PVSyst

Diverse systeemopstellingen met bijbehorende waarden voor opbrengsten en dakverbruik. Alle systemen zijn 103 kWp en volledig op het zuiden gericht. Waarden bepaald middels PVSyst V4.31, systeemconfiguratie; 103 kWp, 540 modules a 190 Wp polykristallijn (Suntech STP190-18/Ub) Inverters 6 stuks Mastervolt XL15; meteodata De Bilt, NL 2000.

Vast 10 gr Vast 25 gr Vast 35 gr Seasonal 2035 gr 1 as, verticaal 1 as horizontal afstand 3,5m 1 as horizontal afstand 5m Diagonale as

Totaal opbrengst [kWh] 80300 83500 82800 87900

Specifieke opbrengst [kWh/kWp] 783 814 807 851

Ground Coverage Ratio [%] 68,0 47,6 41,7 40,0

Benodigde oppervlak [m2]

Opbrengst per m2 [ kWh/m2]

1200 1700 1944 2025

66,9 49,1 42,6 43,4

95600 90100

932 878

10,0 28,6

8100 2840

11,8 31,7

90800

885

20,0

4050

22,4

102000

995

25,0

3240

31,5

De exacte waarden zijn weergegeven in bijgevoegde PVSyst output Normaliter bestaat deze output uit drie pagina’s waarvan pagina 2 voor deze bijlage relevant is. Derhalve is van de opstelling Vast 10 graden alle pagina’s weergegeven en van de overige systemen alleen blad 2. In de kop van het blad staat de opstelling gegeven.

MDR / april 2009

3/95

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 1/3 Fixed, 10 gr

Grid-Connected System: Simulation parameters Project :

AXIS & STUIFMEEL

Geographical Site

De Bilt

Situation Time defined as

Latitude Legal Time Albedo

Country 52.1°N Time zone UT+1 0.20

Meteo data :

De Bilt , synthetic hourly data

Simulation variant :

Simulation variant Simulation date

Netherlands

Longitude 5.1°E Altitude 40 m

08/07/08 13h52

Simulation parameters Collector Plane Orientation

Tilt Pitch Top Gamma

sheds Inactive band Shading limit angle Horizon

Free Horizon

Near Shadings

No Shadings

10° 1.47 m 0.00 m 19.69 °

Azimuth

0°

Collector width 1.00 m Bottom 0.00 m Occupation Ratio 68.0 %

PV Array Characteristics PV module

Si-poly

Number of PV modules Total number of PV modules Array global power Array operating characteristics (50°C) Total area

Model STP 190-18/Ub Manufacturer Suntech In series 15 modules In parallel Nb. modules 540 Unit Nom. Power Nominal (STC) 103 kWp At operating cond. U mpp 352 V I m pp Module area 794 m² Cell area

PV Array loss factors Heat Loss Factor ko (const) => Nominal Oper. Coll. Temp. (800 W/m², Tamb=20°C, Wiring Ohmic Loss Global array res. Serie Diode Loss Voltage Drop Module Quality Loss Module Mismatch Losses Incidence effect, ASHRAE parametrization IAM = System Parameter Inverter Inverter Characteristics Inverter pack User's needs :

System type Model Manufacturer Operating Voltage Number of Inverter Unlimited load (grid)

29.0 W/m²K wind 1 m/s) 45.3 mOhm 0.7 V

1-bo (1/cos i - 1)

kv (wind) NOCT Loss Fraction Loss Fraction Loss Fraction Loss Fraction bo Parameter

36 strings 190 Wp 91 kWp (50°C) 259 A 709 m²

0.0 W/m²K / m/s 45 °C 3.1 % at STC 0.2 % at STC 3.0 % 2.0 % at MPP 0.05

Grid-Connected System SunMaster XL 15 kW Mastervolt 180-480 V Unit Nom. Power 6 units Total Power

15 kW AC 90 kW AC

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 2/3 Fixed, 10 gr

Grid-Connected System: Main results Project :

AXIS & STUIFMEEL


Simulation variant System type Sheds disposition, tilt Model Nb. of modules Model Nb. of units Unlimited load (grid)

Main system parameters PV Field Orientation PV modules PV Array Inverter Inverter pack User's needs Main simulation results System Production

Produced Energy Performance Ratio PR

Grid-Connected 10° azimu th STP 190-18/Ub Pnom 540 Pnom total SunMaster XL 15 kW Pnom 6 Pnom total

Specific

80.3 MWh/year 75.9 %

Normalized productions (per installed kWp): Nominal power 103 kWp

0° 190 Wp 103 kWp 15 kW ac 90 kW ac

783 kWh/kWp/year

Performance Ratio PR

6

1.0

PR : Performance Ratio (Yf / Yr) : 0.759

Lc : Collection Loss (PV-array losses) 0.54 kWh/kWp/day Ls : System Loss (inverter, ...) 0.14 kWh/kWp/day Yf : Produced useful energy (inverter output) 2.14 kWh/kWp/day 5

4 Performance Ratio PR

Normalized Energy [kWh/kWp/day]

0.8

3

0.6

0.4

2

0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Simulation variant Balances and main results GlobHor

T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

22.9

20.5

1674

1532

9.19

8.41

February

39.6

2.37

46.0

43.1

3846

3601

10.53

9.86

March

66.1

4.99

71.8

68.1

6102

5727

10.71

10.05

April

109.2

7.87

115.3

109.8

9915

9341

10.84

10.21

May

144.8

12.25

148.8

142.3

12581

11850

10.65

10.03

June

140.4

15.07

142.2

135.8

11847

11156

10.50

9.88

July

148.7

16.91

151.7

145.2

12505

11772

10.38

9.77

August

127.8

16.85

133.3

127.2

11015

10377

10.41

9.81

September

82.7

13.85

89.2

84.8

7395

6953

10.45

9.82

October

52.0

10.59

59.2

55.7

4827

4522

10.27

9.62

November

25.8

5.69

30.6

28.2

2371

2197

9.76

9.04

December

15.5

3.30

19.9

17.3

1391

1268

8.81

8.03

Year

971.2

9.37

1030.8

978.0

85468

80295

10.44

9.81

Legends:

GlobHor

Horizontal global irradiation

EArray

Effective energy at the output of the array

T Amb

Ambient Temperature

EOutInv

Available Energy at Inverter Output

GlobInc

Global incident in coll. plane

EffArrR

Effic. Eout array / rough area

GlobEff

Effective Global, corr. for IAM and shadings

EffSysR

Effic. Eout system / rough area

Nov

Dec

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 3/3 Fixed, 10 gr

Grid-Connected System: Loss diagram Project :

AXIS & STUIFMEEL


Simulation variant

Main system parameters PV Field Orientation PV modules PV Array Inverter Inverter pack User's needs

System type Sheds disposition, tilt Model Nb. of modules Model Nb. of units Unlimited load (grid)


0° 190 Wp 103 kWp 15 kW ac 90 kW ac

Loss diagram over the whole year

971 kWh/m² +6.1% -1.1%

Near Shading Factor on global

-4.2%

IAM factor on global Effective irradiance on collectors PV conversion

978 kWh/m² * 794 m² coll. efficiency at STC = 12.9% 100459 kWh

efficiency at STC = 12.9% -8.1%

PV loss due to irradiance level

-0.6%

PV loss due to temperature

-3.3%

Module quality loss

-2.2% -1.2% 85482 kWh

Module array mismatch loss Ohmic wiring loss Array virtual energy at MPP

-6.1%

80295 kWh

Horizontal global irradiation Global incident in coll. plane

Inverter Loss during operation (efficiency)

0.0%

Inverter Loss over nominal inv. power

-0.0% 0.0%

Inverter Loss due to power threshold Inverter Loss over nominal inv. voltage

-0.0%

Inverter Loss due to voltage threshold Available Energy at Inverter Output

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 2/3 Gefixeerde opstelling, 25 graden


AXIS & STUIFMEEL






Specific

83.5 MWh/year 75.2 %


0° 190 Wp 103 kWp 15 kW ac 90 kW ac

814 kWh/kWp/year


6

1.0





0.8

3

0.6

0.4

2

0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct


T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

28.6

24.9

2107

1946

9.27

8.56

February

39.6

2.37

53.9

50.5

4559

4275

10.65

9.99

March

66.1

4.99

77.6

73.2

6584

6181

10.68

10.03

April

109.2

7.87

120.0

113.3

10212

9616

10.72

10.09

May

144.8

12.25

149.5

141.5

12461

11730

10.50

9.89

June

140.4

15.07

140.1

132.0

11483

10807

10.32

9.72

July

148.7

16.91

151.0

142.8

12253

11528

10.22

9.62

August

127.8

16.85

136.6

128.9

11143

10492

10.28

9.68

September

82.7

13.85

95.5

90.2

7874

7401

10.39

9.76

October

52.0

10.59

67.7

63.6

5557

5213

10.34

9.70

November

25.8

5.69

36.6

33.2

2865

2667

9.87

9.19

December

15.5

3.30

25.6

21.3

1793

1652

8.81

8.12

Year

971.2

9.37

1082.8

1015.4

88890

83507

10.34

9.71

Legends:

GlobHor


EArray


T Amb

Ambient Temperature

EOutInv


GlobInc


EffArrR


GlobEff


EffSysR


Nov

Dec

PVSYST V4.33

13/11/08 Page 2/3 Gefixeerde opstelling, 35 graden


AXIS & STUIFMEEL






Specific

82.8 MWh/year 74.0 %


0° 190 Wp 103 kWp 15 kW ac 90 kW ac

807 kWh/kWp/year


6

1.0





0.8

3

0.6

0.4

2

0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct


T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

31.6

26.8

2293

2123

9.13

8.45

February

39.6

2.37

57.8

53.6

4860

4558

10.59

9.93

March

66.1

4.99

79.7

74.3

6687

6276

10.58

9.93

April

109.2

7.87

120.2

112.1

10085

9494

10.57

9.95

May

144.8

12.25

146.3

136.4

11984

11277

10.32

9.71

June

140.4

15.07

135.6

125.5

10890

10243

10.12

9.51

July

148.7

16.91

146.9

136.8

11711

11015

10.04

9.45

August

127.8

16.85

135.3

126.2

10887

10248

10.13

9.54

September

82.7

13.85

97.3

90.9

7928

7451

10.27

9.65

October

52.0

10.59

71.6

66.8

5842

5480

10.27

9.64

November

25.8

5.69

39.6

35.4

3071

2864

9.77

9.11

December

15.5

3.30

28.7

23.0

1971

1821

8.63

7.98

Year

971.2

9.37

1090.6

1008.0

88208

82848

10.19

9.57

Legends:

GlobHor


EArray


T Amb

Ambient Temperature

EOutInv


GlobInc


EffArrR


GlobEff


EffSysR


Nov

Dec

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 2/3 Seasonal tilt 20 gr - 35 gr


AXIS & STUIFMEEL


Simulation variant System type Seasonal tilt: summer/winter Model Nb. of modules Model Nb. of units Unlimited load (grid)



Grid-Connected 20° / 35° azimuth 0° STP 190-18/Ub Pnom 190 Wp 540 Pnom total 103 kWp SunMaster XL 15 kW Pnom 15 kW ac 6 Pnom total 90 kW ac

Specific

87.9 MWh/year 77.8 %


857 kWh/kWp/year


6

1.0





0.8

3

0.6

0.4

2

0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct


T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

31.6

30.6

2657

2467

10.58

9.82

February

39.6

2.37

57.8

56.0

5091

4778

11.10

10.41

March

66.1

4.99

79.7

77.1

6953

6529

11.00

10.32

April

109.2

7.87

119.0

114.7

10360

9758

10.96

10.33

May

144.8

12.25

149.9

144.9

12794

12047

10.75

10.12

June

140.4

15.07

141.4

136.4

11893

11197

10.59

9.97

July

148.7

16.91

152.0

146.7

12614

11870

10.45

9.84

August

127.8

16.85

136.2

131.3

11366

10705

10.51

9.90

September

82.7

13.85

93.8

90.4

7904

7432

10.61

9.98

October

52.0

10.59

71.6

69.3

6075

5703

10.68

10.03

November

25.8

5.69

39.6

38.3

3359

3137

10.68

9.98

December

15.5

3.30

28.7

27.8

2436

2260

10.67

9.90

Year

971.2

9.37

1101.4

1063.7

93504

87882

10.69

10.05

Legends:

GlobHor


EArray


T Amb

Ambient Temperature

EOutInv


GlobInc


EffArrR


GlobEff


EffSysR


Nov

Dec

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 2/3 Verticale as, tilt 30 gr


AXIS & STUIFMEEL


Simulation variant

System type Main system parameters PV Field Orientation Tracking plane, Vertical Axis, Plane Tilt PV modules Model PV Array Nb. of modules Inverter Model Inverter pack Nb. of units User's needs Unlimited load (grid) Main simulation results System Production


Grid-Connected 30° STP 190-18/Ub Pnom 540 Pnom total SunMaster XL 15 kW Pnom 6 Pnom total

Specific

102 MWh/year 78.9 %


996 kWh/kWp/year


8

1.0


Lc : Collection Loss (PV-array losses) 0.56 kWh/kWp/day Ls : System Loss (inverter, ...) 0.17 kWh/kWp/day Yf : Produced useful energy (inverter output) 2.73 kWh/kWp/day

7

190 Wp 103 kWp 15 kW ac 90 kW ac

0.8



6

5

4

3

0.6

0.4

2 0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct


T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

32.1

31.1

2710

2516

10.62

9.86

February

39.6

2.37

59.9

58.1

5303

4980

11.16

10.48

March

66.1

4.99

86.1

83.7

7597

7141

11.12

10.45

April

109.2

7.87

139.5

136.0

12345

11635

11.14

10.50

May

144.8

12.25

177.4

173.2

15341

14457

10.89

10.27

June

140.4

15.07

164.8

160.6

14072

13259

10.76

10.14

July

148.7

16.91

186.7

182.4

15787

14873

10.65

10.04

August

127.8

16.85

160.8

156.9

13657

12875

10.70

10.08

September

82.7

13.85

108.8

105.9

9327

8782

10.80

10.17

October

52.0

10.59

77.4

75.2

6638

6237

10.80

10.15

November

25.8

5.69

40.5

39.2

3443

3216

10.72

10.01

December

15.5

3.30

28.7

27.8

2435

2259

10.67

9.90

Year

971.2

9.37

1262.7

1230.2

108654

102231

10.84

10.20

Legends:

GlobHor


EArray


T Amb

Ambient Temperature

EOutInv


GlobInc


EffArrR


GlobEff


EffSysR


Nov

Dec

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 2/3 Horizontale as, 0 gr - 60 gr, hoh 3,5 m


AXIS & STUIFMEEL


Simulation variant

System type Main system parameters PV Field Orientation Tracking, horizontal axis, Normal azimut to axis PV modules Model PV Array Nb. of modules Inverter Model Inverter pack Nb. of units User's needs Unlimited load (grid) Main simulation results System Production


Grid-Connected Normal azimut to axis STP 190-18/Ub Pnom 540 Pnom total SunMaster XL 15 kW Pnom 6 Pnom total

Specific

90.1 MWh/year 77.9 %


0° 190 Wp 103 kWp 15 kW ac 90 kW ac

878 kWh/kWp/year


6

1.0





0.8

3

0.6

0.4

2

0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct


T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

33.1

32.1

2774

2574

10.57

9.81

February

39.6

2.37

61.3

59.7

5428

5092

11.16

10.47

March

66.1

4.99

79.3

76.9

6930

6503

11.01

10.33

April

109.2

7.87

121.3

117.3

10564

9947

10.97

10.33

May

144.8

12.25

152.6

147.4

13011

12254

10.74

10.12

June

140.4

15.07

144.2

139.0

12135

11428

10.60

9.99

July

148.7

16.91

155.9

150.4

12941

12183

10.46

9.84

August

127.8

16.85

138.4

133.7

11563

10890

10.53

9.91

September

82.7

13.85

97.4

94.4

8234

7738

10.65

10.01

October

52.0

10.59

74.3

72.2

6322

5932

10.72

10.06

November

25.8

5.69

41.9

40.8

3586

3350

10.77

10.06

December

15.5

3.30

28.3

27.3

2380

2205

10.61

9.83

Year

971.2

9.37

1127.6

1091.3

95868

90093

10.71

10.06

Legends:

GlobHor


EArray


T Amb

Ambient Temperature

EOutInv


GlobInc


EffArrR


GlobEff


EffSysR


Nov

Dec

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 2/3 Horizontale as, 0 gr - 60 gr, hoh 5 m


AXIS & STUIFMEEL


Simulation variant

System type Main system parameters PV Field Orientation Tracking, horizontal axis, Normal azimut to axis PV modules Model PV Array Nb. of modules Inverter Model Inverter pack Nb. of units User's needs Unlimited load (grid) Main simulation results System Production


Grid-Connected Normal azimut to axis STP 190-18/Ub Pnom 540 Pnom total SunMaster XL 15 kW Pnom 6 Pnom total

Specific

90.8 MWh/year 78.0 %


0° 190 Wp 103 kWp 15 kW ac 90 kW ac

885 kWh/kWp/year


6

1.0





0.8

3

0.6

0.4

2

0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct


T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

34.7

33.9

2943

2737

10.68

9.93

February

39.6

2.37

61.7

60.2

5474

5136

11.18

10.49

March

66.1

4.99

79.3

76.9

6930

6503

11.01

10.33

April

109.2

7.87

121.3

117.3

10564

9947

10.97

10.33

May

144.8

12.25

152.6

147.4

13011

12254

10.74

10.12

June

140.4

15.07

144.2

139.0

12135

11428

10.60

9.99

July

148.7

16.91

155.9

150.4

12941

12183

10.46

9.84

August

127.8

16.85

138.4

133.7

11563

10890

10.53

9.91

September

82.7

13.85

97.4

94.4

8234

7738

10.65

10.01

October

52.0

10.59

74.5

72.5

6347

5957

10.73

10.07

November

25.8

5.69

43.0

41.9

3694

3452

10.83

10.12

December

15.5

3.30

31.9

31.1

2742

2547

10.83

10.06

Year

971.2

9.37

1134.6

1098.6

96579

90769

10.72

10.08

Legends:

GlobHor


EArray


T Amb

Ambient Temperature

EOutInv


GlobInc


EffArrR


GlobEff


EffSysR


Nov

Dec

PVSYST V4.31

08/07/08 Page 2/3 Diagonale as, 25 gr


AXIS & STUIFMEEL


Simulation variant System type Tracking, tilted axis, Axis tilt Model Nb. of modules Model Nb. of units Unlimited load (grid)



Grid-Connected 25° Axis azimuth 0° STP 190-18/Ub Pnom 190 Wp 540 Pnom total 103 kWp SunMaster XL 15 kW Pnom 15 kW ac 6 Pnom total 90 kW ac

Specific

102 MWh/year 78.9 %



7

1.0


Lc : Collection Loss (PV-array losses) 0.56 kWh/kWp/day Ls : System Loss (inverter, ...) 0.17 kWh/kWp/day Yf : Produced useful energy (inverter output) 2.73 kWh/kWp/day

6

995 kWh/kWp/year



0.8 5

4

3

0.6

0.4

2 0.2 1

0

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

0.0

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct


T Amb

GlobInc

GlobEff

EArray

EOutInv

EffArrR

EffSysR

kWh/m²

°C

kWh/m²

kWh/m²

kWh

kWh

%

%

January

18.6

2.14

33.4

32.5

2845

2646

10.72

9.97

February

39.6

2.37

61.7

60.1

5502

5169

11.22

10.54

March

66.1

4.99

87.6

85.4

7766

7300

11.16

10.49

April

109.2

7.87

140.3

137.0

12402

11683

11.14

10.49

May

144.8

12.25

173.5

169.7

14965

14090

10.87

10.23

June

140.4

15.07

160.2

156.4

13656

12856

10.73

10.11

July

148.7

16.91

181.2

177.3

15261

14363

10.61

9.99

August

127.8

16.85

160.5

156.8

13607

12819

10.68

10.06

September

82.7

13.85

109.7

107.1

9430

8876

10.83

10.19

October

52.0

10.59

81.2

79.2

6999

6578

10.86

10.21

November

25.8

5.69

41.7

40.5

3569

3337

10.79

10.09

December

15.5

3.30

29.6

28.7

2526

2345

10.75

9.98

Year

971.2

9.37

1260.7

1230.7

108527

102062

10.84

10.20

Legends:

GlobHor


EArray


T Amb

Ambient Temperature

EOutInv


GlobInc


EffArrR


GlobEff


EffSysR


Nov

Dec


TU/e

MDR / april 2009

14/95


2

TU/e

Technische informatie diverse draagconstructies

De technische brochures en datasheets van de in het onderzoek gebruikte draagconstructies zijn opgenomen in deze bijalge. Het zijn de originele documenten van de producent. 2.1

OSPS; Lightbox

2.2

Sunpower; T10 Roof Tile

2.3

Ecostream; ConSole

2.4

Conergy; SolarFamulus

2.5

SolarWorld; SunTub

2.6

UNIRAC; RapidRac

2.7

Schletter; PrimaTop

2.8

Schoenau; Sunrack

2.9

ClickFit; FlatFix

2.10 Donauer Solartechnik; InterSol

2.11 SolarAccess; SolarFrame

MDR / april 2009

15/95


TU/e

MDR / april 2009

16/95

Productinformatie

LIGHTBOX Geballaste aluminium draagconstructie De LIGHTBOX is een eenvoudige en beproefde draagconstructie voor verschillende type zonnepanelen op vlakke daken. Het betreft een open aluminium constructie waarop een normaal geraamd zonnepaneel met een bout verbinding gemonteerd wordt. De LIGHTBOX is voor vrijwel ieder standaard zonnepaneel geschikt. Sinds 2003 zijn er ruim 8.000 stuks van deze zeer succesvolle draagconstructie in velerlei varianten verkocht. De LIGHTBOX wordt uit brute of geanodiseerd aluminium plaatwerk vervaardigd. Voor bijna alle zonnepanelen is een ontwerp aanwezig. Vrijblijvend wordt een constructieve berekening uitgevoerd omtrent de hoeveelheid te gebruiken ballast. Door de open constructie wordt het zonnepaneel maximaal geventileerd voor een hoge opbrengst en is de aansluitdoos en de bekabeling altijd gemakkelijk bereikbaar tijdens de installatie en ten behoeve van eventuele onderhoudswerkzaamheden. Vanwege zijn relatief lage gewicht is de LIGHTBOX makkelijk handelbaar. De LIGHTBOX is stapelbaar op een pallet tot circa 25 stuks, mede afhankelijk van het type. Dit maakt het verticaal transport naar het dak eenvoudig. De LIGHTBOX wordt geleverd inclusief de benodigde RVS bevestigingsmiddelen en rubbergranulaat tegeldragers voor de bescherming van de onderliggende dakbedekking. Op de LIGHTBOX wordt een productgarantie van 10 jaren na levering afgegeven. Voor daken waar een hoge windlast van toepassing is of waar slechts een beperkte daklast mogelijk is zijn er geschakelde varianten beschikbaar waardoor de benodigde hoeveelheid ballast gereduceerd kan worden. Oskomera Solar Power Solutions B.V. Postbus 5 NL-5750 AA Deurne T. + 31 (0)493 325 115 F. + 31 (0)493 325 101 [email protected] www.solarpowersolutions.nl Versie april 2007

T10 SOLAR ROOF TILE TILTED FOR HIGHER ENERGY OUTPUT

BENEFITS Optimized Energy Output Higher energy delivery due to 10 degree tilt angle and sunlight reflectors Non-Penetrating Modular solar tiles are easy to install without mechanical roof attachments Deploys Rapidly Large-scale solar arrays can be installed efficiently and commissioned quickly Integrates Seamlessly Low-profile design blends into flat roof and flat ground sites, while operating within existing electrical network Non-Obstructive Solar panels won’t interfere with roof operations or drainage Highly Wind Resistant Engineered for aerodynamic stability means no roof attachments in typical wind zones

The SunPower® T10 Solar Roof Tile is pre-engineered to tilt at a 10-degree angle and enhance energy capture. These non-penetrating roof tiles interlock for secure, rapid installation. Made of durable, lightweight materials, the T10 tile’s patented design resists high winds and corrosion, and is uniquely flexible to adapt to the size and requirements of virtually any flat rooftop and select ground sites.

Berlex - 274 kW - Wayne, New Jersey

T10 SOLAR ROOF TILE

www.sunpowercorp.com

T10 SOLAR ROOF TILE TILTED FOR HIGHER ENERGY OUTPUT

Specifications and Details (SPR-305) Attribute

Specification

Array Weight

As low as 2.1 lbs/ft² (< 10.2 kg/m²)

Tile Slope

9.6 degrees south

Roof Penetrations

None, except high-wind areas

Typical Power Output

1.2 kWp/100 ft² (129w/m²)

Deployment Options

Roof sites

High Wind Resistance

Up to 120 miles per hour (190km/hr)

Access

Integrated walkways allow easy access to modules, equipment and roof surfaces

Warranty

Full system warranty

SunPower Solar Cells and Panels

Key Attributes:

T10 Solar Roof Tiles feature the most advanced and efficient solar cells and panels on the market.

· All-back-contact solar cell design reduces sun blockage for higher efficiency output up to 22.4%

Cell Front

· Uniform dark front gives velvety-black appearance · 3.2 mm thick high transmission tempered glass enhances product stiffness and impact resistance

Cell Rear

· Lower temperature coefficient enhances high temperature operation & energy output

The SunPower T10 Solar Roof Tile technology is protected by US Patent Numbers 5,505,788 and RE 38,988. Other US and/or international patents issued or pending may apply.

About SunPower SunPower designs, manufactures and delivers high-performance solar electric technology worldwide. Our high-efficiency solar cells generate up to 50 percent more power than conventional solar cells. Our high-performance solar panels, roof tiles and trackers deliver significantly more energy than competing systems. Rev **

www.sunpowercorp.com

Case Study

Shiseido saves over $100,000 annually with SunPower Solar Array

In 1997, Shiseido, the world’s fifth largest cosmetics manufacturer, created an eco-policy to encourage environmentally-conscious practices across all aspects of their business, from recycling to energy-efficient buildings to

PROJECT OVERVIEW Location: East Windsor, New Jersey Completed: April 2007 Installation Type: Commercial Roof

eco-friendly product packaging. Shiseido began working in 2005 with

System Size: 699 kW

SunPower to meet their business philosophy of working in harmony with

Covered Roof area: 69,280 square feet

the environment. SunPower offered Shiseido a packaged solution including

Number of Panels: 3,464

energy-efficient lighting upgrades combined with a photovoltaic (PV) solar roof system. The expected combined annual energy cost savings from this partnership will exceed 60% of Shiseido’s pre-project electricity costs. The project is the largest single-roof solar system in New Jersey. benefits • Reduced annual energy usage by 35% • Avoided annual electric utility costs of over $100,000 • Long-term sales of Solar Renewable Energy Credits (SRECs) • Project payback in 6 years • Roof membrane protection: 70% of warehouse covered or shaded by PV

Products and Services: • SunPower T10 Solar Roof Tiles • SunPower Energy Efficiency: lighting retrofit • SunPower Finance: SREC trading

“SunPower was ready to work hand-in-hand with us throughout the project to ensure our technological and financial success with solar power.” -Ed Houlihan, VP of Corp. Management Shiseido America, Inc.

SunPower makes it easy for Shiseido Over the years, Shiseido considered several energy conservation programs with marginal benefits. Until SunPower approached them in December 2005, “Solar was something we really wanted to do, but we weren’t sure that we could make the economics work,” says Ed Houlihan, Shiseido’s Vice President of Corporate Management. With quick-and-easy installation that reduces initial cost, and SunPower’s reputation and commitment to providing the best customer experience, Shiseido had the assurance that working with SunPower would prove successful and beneficial for both companies.

Aiming to exceed expectations In April 2007, SunPower completed the turnkey installation of a 699 kW SunPower T10 solar roof system at Shiseido America’s headquarter facilities in New Jersey. Along with the new non-penetrating rooftop system, our Energy Efficiency (EE) team identified a lighting retrofit project for the warehouse and the external corporate campus. The combined solar PV and EE project saves Shiseido over 1 million kWh/yr. Shiseido offsets their electricity usage by 35% By generating enough electricity to power 700 homes during the daytime, Shiseido reduces its energy consumption by 35%. The company offsets its peak electricity use during summer months, when power rates are highest. SunPower also helped Shiseido in the sale of Solar Renewable Energy Credits (SRECs) to New Jersey’s load serving entities (LSEs), helping LSEs meet their growing New Jersey Renewable Portfolio Standards. The SunPower Corporation 1-866-737-6527 www.sunpowercorp.com

project’s payback is 6 years – “a solid ROI for equipment that will last well over 30 years,” said Houlihan. Over the next 30 years, Shiseido will reduce carbon dioxide emissions by 8,500 tons, which is equal to planting 2,400 acres of trees, or removing 1,700 cars from the roads.

Installation Guide

ConSole

The ConSole is the ideal solution for mounting solar panels on flat roofs. Most common solar panels in the 70 to 260 range can be mounted on the ConSole.

w

m

.tuv.co w w

TUV I

D

Berlin

: 80

1 1 00 54

00

The ConSole is filled with ballast (gravel, flagstones, etc.), in order to provide greater resistance to wind loading. The amount of ballast is determined according to the height of the building, its location and the nature of the installation surface. Please refer to the table on page 3 for reference values with regard to the amount of ballast. The ConSole is made of 100 % recycled, chlorine-free high-density polyethylene (HDPE). The raw materials of the ConSole are fire resistant and comply with fire protection standards in accordance with DIN 4102 Class B2. The energy payback time for the ConSole is less than one year. The ConSole weighs between 3-6 kg, is stackable (40 ConSoles per pallet) and has a continuous mounting border. The non-slip ConSole Light is also optionally available. This ConSole has an EPDM film bonded onto its bottom side, which generates a higher friction coefficient. This ConSole is particularly suitable for slippery roofing materials.

Ubbink Econergy Solar GmbH Eupener Strasse 59 50933 Köln Tel.: +49-221-170 5063 400 Fax.:+49-221-170 5063 409 [email protected] www.ubbinksolar.com

Please check for any updated versions of the installation guide on www.ubbinksolar.com The Ubbink Solar Team.

Ubbink Solar ConSole Installation Guide 2006

Installation Preparations

Scope of Supply

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Make sure the installation surface is even, clean and not too

1 ConSole

smooth / slippery. In the case of slippery surfaces (e.g. PVC roofing

2 Aluminium U-Profile

membranes or similar), a non-slip mat should also be used.

8 M6 x 20mm Stainless Steel Hexagonal Bolts 8 M6 Stainless Steel Self-Locking Nuts 8 18 mm Stainless Steel U-Washers At least one fifth

2.1 / 2.2 / 2.3 / 4.1 4.2 / 6.2

ConSole: > 1,2 m > 1,5 m

of building height ‘h’

Please check whether the installation surface (e.g. the roof) has been designed to sustain the required additional permanent ballast loading.

> 1,0 m

Position the ConSole with the flat side facing in a southward direction. Maintain a distance from the edge of the roof of at least one fifth of the building height ‘h’. (e.g. at a building height 10 meter keep a distance of 2 meter). The distance between the parallel rows of ConSoles is illustrated in the diagram on the left. Required Tools

▪ ▪ ▪

Electric Screwdriver with a Hexagonal Bit for a 10 mm Bolt

Add the corresponding amount of ballast that is required (please refer

7 mm Drill

to the table on page 3 for the reference values).

10 mm Open-End or Ring Spanner

Installation

1

4

Self-Locking Nut

U-Profile Washer

7 mm Drill

M6 Bolt

Use the profiles as a jig to drill four (4) holes (7 mm) in the vertical Slotted Hole

edges of the ConSole.

Round Hole

Mount solar panel onto the U-profile (please refer to the diagram above). Please make sure that the slotted hole is positioned on the higher side of the ConSole and that

5

the small round holes are on the lower side. Please use the supplied mounting materials. Screw the bolts tight.

Frame U-Profile

2 Connect the cables.

Self-Locking Nut

M6 Bolt Washer

3

ConSole

Position the solar panel symmetrically onto the

Mount the profiles onto the ConSole with the supplied mounting

ConSole. If positioned correctly, the U-profile strips

materials (please refer to the diagram above). Please make sure

should prevent the solar panel from sliding away.

that the u-washer is placed between the nut and the ConSole.


Finding the Right ConSole for Your Solar Panel

1

First measure the distance d for the mounting drill holes on the back of the solar panel.

d

2

Determine the required ConSole

Distance d

ConSole

ConSole

ConSole

ConSole

ConSole

ConSole

2.1

2.2

2.3

4.1

4.2

6.2

• • •

• • •

for the width of your solar 531 -

panel using the table on the

591 mm

right. Any extension rails that

591 -

651 mm

may be required should be

651 -

661 mm

listed as a separate position

661 -

711 mm

on the order.

711 -

721 mm

721 -

781 mm

781 -

841 mm

841 -

851 mm

851 -

895 mm

895 -

911 mm

• • • • •

• • • • •

• • • • •

• • • • •

911 - 1015 mm 1015 - 1085 mm

• = only with extension rail)

(

3

If there are multiple possibilities, then select the ConSole, which fits the length of your solar panel best. The dimension A of the ConSole should correspond approximately to the length of the module. Extended solar panels require larger amounts of ballast due to the larger contact surface that is exposed to the wind. Please always select the ConSole, where the surface area of the solar panel extends over the edges as little as possible (maximum 12 cm on either side). A

B

ConSole 2.1 25 o

C

D

A

B

C

D

135

73

44

10 10

ConSole 2.2

144

67

39

ConSole 2.3

125

86

48

9

ConSole 4.1

160

80

45

8,5

ConSole 4.2

120

105

55

8

ConSole 6.2

168

105

55

8

All dimensions are in cm

Determining the Amount of Ballast Required for ConSole and ConSole Light

In order for the ConSole to withstand wind loads, it is necessary

Ballast (kg) in the Console according to DIN1055-4:2005-03 and a

to fill the ConSole with ballast. Suitable ballast are gravel,

reference windspeed of 22,5 m/s, For German inland wind conditions:

stones, slabs or similar. Please refer to the table on the right for

wind zone I, and the suburban terrain category III.

indicative ballast values. These values correspond to the inland

Building height

wind conditions in Germany at reference wind speeds of 22,5 m/s.

Position in

up to 8 metres

12 metres

16 metres

These have been calculated according to DIN1055-4 (2005-03)

module field:

middle edge

middle edge

middle edge

and Eurocode, and have been confirmed by long-standing

ConSole 2.1

50

78

59

91

66

101

experience for wind loads of up to 130 km/h. The outer rows of

ConSole 2.2

46

73

55

86

61

95

Consoles (on the edge of the module field) have to be ballasted

ConSole 2.3

51

82

60

96

68

106

with higher loads according to the table. The stated values

ConSole 4.1

62

99

73

115

82

128

ensure that the ConSoles do not lift off or tip over. In order to

ConSole 4.2

58

94

68

110

77

122

make sure that they do not slide away, one should ensure that

ConSole 6.2

83

134

98

156

110

173

the friction coefficient between the roof surface and the ConSole

Please be aware that for higher reference wind speeds more ballast should be added.

is higher than 0.6. This value can easily be determined using a

For example for a reference wind speed of 26 m/s, an extra 50% of ballast should be added.

spring balance. The ConSole Light with the non-slip base generates a higher friction coefficient, especially useful on slippery roofing material. To comply with the local circumstances and locally applicable norms we advise to consult an approved construction engineer. We inform you that in order to prevent accidents, it is necessary to work in accordance with the statutory industrial safety regulations. Please implement the corresponding safety measures. Consult our website for latest information.


Frequently Asked Questions What is the maximum roof angle allowed for the ConSoles?

Where and when was the first ConSole installed?

The ConSole has been designed only for flat roofs. An angle of up to

The first ConSole was installed in 1996 in The Netherlands.

5° is acceptable. What is the angle of the ConSole? Is it necessary to place roof protection between the roof

The irradiation angle is 25°. By reducing the angle slightly (in relation

and the ConSoles?

to the optimal irradiation angle for PV systems) the ConSole becomes

The ConSoles have no sharp edges, they spread the weight out

lower, is thus exposed to less wind and therefore requires less

over a large area of the roof and are made of relatively soft material.

ballast. In addition the distance between rows can be reduced.

Based on these reasons, as well as our widespread experience, no

The loss of energy production is minimal.

roof protection is required, provided that the roof surface is flat and clean.

What is the maximum temperature increase inside the ConSole? Tests in The Netherlands, Italy and Portugal have shown that the

Is earthing required?

temperature of a module placed on a ConSole is less than 3 °C

The ConSole is made of HPDE, a non-conductive material. Therefore

higher than on a free support. This difference is even smaller

it is not necessary to earth the ConSole itself. However, if due to

at lower temperatures, so that the effect on the net yearly energy

statutory regulations, the frame of the solar panel itself must be

production is minimal. The temperature increase mainly has an

earthed, then these should be connected to each other so that they

effect on the maximum power.

conduct electricity.

An objective comparative value cannot be determined, as there are no standardized testing methods for this. Thus for example,

Is it possible to connect the ConSoles to each other?

the reflections on the roof and any possible obstacles may influence

Normally the ConSoles are not connected to each other, as the ballast

the results for installation on a free support, but would be practically

suffices to keep the ConSole in place. However in some cases, such as

insignificant for the ConSole. Therefore any comparison of the two

in extremely windy regions or when the surface is very slippery or

systems may only occur on an individual basis.

for aesthetic reasons (alignment), it may be necessary to connect the ConSoles. If this is the case, it is for example possible to use the

How is the module ventilated?

holes for fixing the modules or extra holes can be drilled (not included

There are unsparing ventilation slots along all sides of the ConSole,

in delivery).

enabling free circulation of air. The temperature increase inside the ConSole is limited by the chimney-effect, which ensures the

How much time is needed for the installation of the ConSole?

ventilation of the entire surface of the module by natural convection.

If the recommended installation method is applied (fasten the

This ventilation is even further improved by the extra air space of

U-profile strips to the solar module, position the module onto the

1.5 cm provided by mounting the modules on the U-profiles.

ConSole, tighten with self-locking nuts) then, in our experience, two minutes suffices per solar panel.

How are ConSoles manufactured? The ConSole is a thermo-vacuum formed product manufactured

Can modules be placed in portrait orientation?

using HPDE sheets with a thickness of approximately 3.5 to 4.5 mm.

The ConSole is designed for installation in landscape orientation. Portrait orientation is not recommended.

Which fire protection class is applicable for the ConSole? The material (HDPE) of the ConSole complies with fire protection

How many modules fit on one ConSole?

standards in accordance with DIN 4102 Class B2.

The ConSole is designed to carry one module. In some exceptional cases, two smaller modules may fit on one large ConSole.

Does the ConSole contain chemical substance that might react with the roof?

Which material can be used as ballast?

The ConSole is made using 100% recycled, chlorine-free high-

We recommend the use of gravel or flagstone. However, in principle,

density polyethylene (HDPE). To date no damaging reactions

any material that has a high density and can be stored in the open air

with the roof have been reported.

for many years without being or causing any damage may be used. What is the function of the holes at the base of the ConSole? What is the operating temperature range for the ConSole?

These are drainage holes.

The ConSole can be used or stored at temperatures ranging between - 40 °C and 85 °C.

What materials are the U-profiles made of and what are they for?

Is the material UV-resistant?

The U-profiles are made of aluminium. They enable customers a

The ConSole is made of blackened, recycled HDPE (high-density

very simple and easy installation and provide mechanical stability

polyethylene). This material has excellent UV-resistance characteris-

for the module frame.

tics. In addition extra UV-stabilisation agents have been added to the raw material. The UV-resistance characteristics have been tested

Is it possible to equip existing installations with the U-profile?

according to ISO 4892.

Generally the U-profiles are supposed to simplify the overall installation. The equipping of existing installations with the U-profiles

How long is the warranty period?

is always possible, however not required.

The warranty period is 10 years. The expected lifetime of a ConSole is 30 years. How many ConSoles have been installed to date? By January 2006 more than 350,000 ConSoles had been installed. This is equivalent to an installed power of approximately 50 MWp.


Photovoltaic mounting systems | Technical Data

Conergy SolarFamulus

The Conergy SolarFamulus has been specifically designed for use on flat roofs1 or on open terrain. Its design allows up to 10 modules to be mounted side by side in one row. The

Ground

Flat roof

Framed modules

Orientation portrait

Snow load

Material warranty

framed modules are installed in portrait mode. Short installation times and a minimum of tools make this universal system particularly practical and easy to install.

< 36 m/s

=

Wind load

Orientation landscape

Flexible application. The Conergy SolarFamulus allows framed photovoltaic modules to be installed on flat roofs1 of new and old buildings as well as on open terrain. The Conergy SolarFamulus creates a pitch of 30°. Rapid mounting. The simple installation system ensures rapid assembly with a minimum of time and equipment Proven system. Conergy Conergy SolarFamulus has been used for installation of photovoltaic arrays worldwide. This product can be used in A, B and W wind regions as specified in AS/NSZ 1170.2:2002. Structural assessment of loading capacity of this product is available from Conergy. This product is not suitable for use in cyclonic areas of Australia.

High module compatibility. Conergy SolarFamulus can be ordered for nearly all types of framed modules from different manufacturers2. Maximum service life. All components are made of either aluminium or stainless steel. Their high resistance to corrosion guarantees maximum service life. Guaranteed durability. Conergy provides a 10-year warranty on the durability of all materials.

1

2

The Conergy SolarFamulus can be placed on almost all flat roofs. However, stress on the building must, in any case, be subject to individual, on-site analysis. For detailed information, please contact us during the planning stages of your project. For detailed information, please contact us during the planning stages of your project.

Photovoltaic mounting systems | Technical Data

Conergy SolarFamulus

e

Overview a b c d

e

d

Framed PV module L-Bars Heavyweight plates1 Horizontal and diagonal bracing Supporting bar

Height of Building

Conergy SolarFamulus-TD-ENG-0611

Snow load PV modules Module configuration Module orientation Size of module field Positioning on the roof Distance between lower edges of module and roof surface Standards

d

b

c

c

Side view

Range of application Pitch Roof load

a

a

Flat roofs2 or ground 30° According to clearance by structural engineer Arbitrary, depends on heavyweight plates1 Up to 0.75 kN/m² Framed Serial (up to approx.10 m per frame unit) Portrait Any size possible No special requirements3

Front view

Supporting bars Small parts Colour Lightening protection Warranty

1

8 to 10 cm (Further upon request) Corresponds to the German DIN 1055, official stress calculation upon request4

2 3

4

Not included in delivery. On-site stress calculation necessary. Please note: Wind loads can be considerably increased when installing in edge and corner-areas of the roof. For detailed information, please contact us during the planning stages of your project. With surcharge (please specify when ordering).

Available from:

For further information: www.conergy.com Subject to technical changes 2006 © Conergy AG

Extruded aluminium (ENAW 6060/6063) Stainless steel (V2A) Natural Optional with surcharge 10 years on the durability of the material

Provisional data sheet: November 2008

Flexible and easy to assemble – Suntub® flat roof systems are perfect for flat roofs with a slope up to 6°. Rooftop systems can be used with different module types. Optimum profile, long-lasting performance: excellent back ventilation ensures top module efficiency. The aerodynamic design reduces load to a minimum. Modern mounting technology and high quality components made of aluminum and galvanized steel guarantee the extremely long service life and stability of the Suntub®.

SolarWorld. And EveryDay is a SunDay.

www.solarworld.de

Technical Description > Pitch 28° > Suitable for flat roofs with up to 6° pitch > Pavement slabs and gravel can be used as ballast

1570 mm

580 mm

Design > Extra stable due to special profile > Modules assembled using easy-to-assembly aluminum clamps > Lightweight sections for module fastening > Suntubs® can be combined to reduce ballast > Excellent back ventilation due to optimum profile > Easy to transport thanks to low weight > Environmentally friendly basic material (recycled HDPE) > Stackable > Less load due to aerodynamic profile > Quick assembly thanks to ingenious system

1570 mm

Text and illustrations reflect the current state at the time of printing. Subject to change without notice.

Wind tunnel tests carried out by:

Dipl.-Ing. R.-D. Lieb

Code-Compliant Installation Manual 650

Table of Contents i. Installer’s Responsibilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Part I. Procedure to Determine Wind Design Load [1.1.] Using the Analytical Method – ASCE 7-05 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 [1.2.] Procedure to Calculate Design Wind Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 6 Part II. Load Forces on RapidRac™ G10 Mounting System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 11 Part III. Calculate Ballast / Attachment Requirements due to Uplift Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Part IV. Installing RapidRac™ G10 [4.1.] Tools Required for Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 [4.2.] Components List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 [4.3.] Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-15

Unirac Code-Compliant Installation Manual

RAP I D RAC G1 0

Part V. 10-Year Limited Product Warranty, 5-Year Limited Finish Warranty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

p

Pub 080613-1cc June 2008

L26s%!%%q'"2

Unirac welcomes input concerning the accuracy and user-friendliness of this publication. Please write to [email protected].

© 2008 by Unirac, Inc. All rights reserved.

p


RapidRac G10

i. Installer’s Responsibilities Please review this manual thoroughly before installing your RapidRac™ G10 system. This manual provides a) supporting documentation for building permit applications relating to Unirac’s RapidRac™ G10 ballasted flat-roof photovoltaic racking system and b) planning and assembly instructions for RapidRac™ G10. RapidRac™ G10 products, when installed in accordance with this bulletin, will be structurally adequate and will meet the structural requirements of the IBC 2006, , ASCE 7-05, and California Building Code 2007 (collectively referred to as “the Code”). Unirac also provides a limited warranty on RapidRac™ G10 products (p. 22).

RapidRac™ G10 is much more than a product. It’s a flat roof solution that accommodates a wide range of modules, providing customers with flexibility & options. Minimal parts, faster installation, reduced labor expenses and versatility; all customer-driven demands that helped engineer this unique flat roof solution. It’s accompanied by a technical support system that provides this complete installation and code compliance documentation, an on-line Estimator and design assistance to help you solve the toughest challenges.

The installer is solely responsible for: • Complying with all applicable local or national building codes, including any that may supersede this manual; • Ensuring that Unirac and other products are appropriate for the particular installation and the installation environment; • Ensuring that the roof, its rafters, connections, and other structural support members can support the array under all code loading conditions (this total building assembly is referred to as the building structure); • Using only Unirac parts and installer-supplied parts as specified by Unirac (substitution of parts may void the warranty and invalidate the letters of certification in all Unirac publications); • Ensuring the fasteners used in the attachment of the racking to the building structure have adequate pullout strength and shear capacities as installed; • Maintaining the waterproof integrity of the roof, including selection of appropriate flashing; • Ensuring safe installation of all electrical aspects of the PV array; and • Ensuring correct and appropriate design parameters are used in determining the design loading used for design of the specific installation. Parameters, such as snow loading, wind speed, exposure, and topographic factor should be confirmed with the local building official or a licensed professional engineer.

Page

2

p

RapidRac G10


Part I. Procedure to Determine the Design Wind Load [1.1.] Using the Analytical Method - ASCE 7-05 The procedure to determine Design Wind Load is specified by the American Society of Civil Engineers (ASCE) and referenced in the International Building Code (IBC) 2006. For purposes of this document, the values, equations, and procedures used in this document reference ASCE 7-05, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. Please refer to ASCE 7-05 if you have any questions about the definitions or procedures presented in this manual. If your installation is located outside the United States, consult your local Unirac distributor or your local building authority. The wind force analysis is based on ASCE 7-05, Chapter 6. Upon review of the different methods available for calculating wind loading, it has been determined that Method 2 (Analytical Procedure) is most appropriate. Specifically Section 6.5.13 (Design Wind Loads on Open Buildings with Mono sloped, Pitched, or Troughed Roofs), was selected as the method most closely approaching the application of Unirac’s RapidRac™ G10 racking system. The pressures are determined following Section 6.5.13.2 (Main Wind-Force Resisting System) according to the following formula: p = qh × G × Cn

You will also need to determine the following information: • Basic Wind Speed, V (mph), the largest 3 second gust of wind in the last 50 years • Total roof height, h (ft) • Effective Wind Area (ft2) = minimum total continuous area of modules being installed • Roof Zone = the area of the roof you are installing the PV system • Roof Zone Setback Length, a (ft) • Roof Pitch (degrees) • Exposure Category.

Equation 1

where p = design wind pressure (+ denotes down towards the roof) qh = velocity pressure evaluated at mean roof height G = gust effect factor as determined in ASCE 7-05Section 6.5.8 Cn = net pressure coefficient determined from ASCE 7-05Fig. 6-18A, p. 66.

[1.2.] Procedure to Calculate Design Wind Load The procedure for determining the Design Wind Load can be broken into steps that include looking up several values in different tables.

Step 2: Determine Roof/Wall Zone

Step 1: Determine Basic Wind Speed, V (mph)

Using Table 1, determine the Roof Zone Setback Length, a (ft), according to the width and height of the building on which you are installing the PV system.

Determine the Basic Wind Speed, V (mph), by consulting your local building department or locating your installation on the map in Figure 1, p. 4.

The Design Wind Load will vary based on where the installation is located on a roof. RapidRac™ G10 mounting systems may be located in more than one roof zone.

Determine in which roof zone your PV system is located, Zone 1, 2, or 3 according to Figure 2.

Page

3

p


RapidRac G10

Miles per hour (meters per second)

Figure 1. Basic Wind Speeds. Adapted and applicable to ASCE 7-05. Values are nominal design 3-second gust wind speeds at 33 feet above ground for Exposure Category C.

Table 1. Determine Roof/Wall Zone, length (a) according to building width and height a = 10 percent of the least horizontal dimension or 0.4h, whichever is smaller, but not less than either 4% of the least horizontal dimension or 3 ft of the building. Roof Height (ft) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60

Least Horizontal Dimension (ft) 10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

90

100 125 150 175 200 300 400 500

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

4 5 5 5 5 5 5 5 5 5

4 6 6 6 6 6 6 6 6 6

4 6 7 7 7 7 7 7 7 7

4 6 8 8 8 8 8 8 8 8

4 6 8 9 9 9 9 9 9 9

4 6 8 10 10 10 10 10 10 10

Source: ASCE/SEI 7-05, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, Chapter 6, Figure 6-3, p. 41.

Page

4

5 6 8 10 12 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

6 6 8 10 12 14 15 15 15 15

7 7 8 10 12 14 16 17.5 17.5 17.5

8 8 8 10 12 14 16 18 20 20

12 12 12 12 12 14 16 18 20 24

16 16 16 16 16 16 16 18 20 24

20 20 20 20 20 20 20 20 20 24

p

RapidRac G10


Figure 2. Enclosed buildings, wall and roofs

Flat Roof

a

h

a a

a

Interior Zones

End Zones

Corner Zones

Roofs - Zone 1/Walls - Zone 4

Roofs - Zone 2/Walls - Zone 5

Roofs - Zone 3

Source: ASCE/SEI 7-05, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, Chapter 6, p. 41.

Step 3: Determine the Topographic Factor, Kzt For the purposes of this code compliance document, the installation is assumed to on level ground (less than 10% slope), which means the Topographic Factor, Kzt, would equal 1. If the installation is not on level ground, please consult ASCE 7-05, Section 6.5.7 and the local building authority to determine the Topographic Factor. Step 4: Determine Exposure Category (B, C, D) Determine the Exposure Category by using the following definitions for Exposure Categories. The ASCE/SEI 7-05* defines wind exposure categories as follows:

exposure b is urban and suburban areas, wooded areas, or other terrain with numerous closely spaced obstructions having the size of single family dwellings. exposure c has open terrain with scattered obstructions having heights generally less than 30 feet. This category includes flat open country, grasslands, and all water surfaces in hurricane prone regions. exposure d has flat, unobstructed areas and water surfaces outside hurricane prone regions. This category includes smooth mud flats, salt flats, and unbroken ice. Also see ASCE 7-05 pages 287-291 for further explanation and explanatory photographs, and confirm your selection with the local building authority.

Page

5

p

Unirac Code-Compliant Installation Manual Step 5: Determine the Topographic Factor, Kz Determine Kz from the table below based on the exposure category and building height. Step 6: Determine Wind Directionality Factor, Kd The wind directionality factor, Kd, is determined to be 0.85 according to ASCE 7-05 Table 6-4, pg. 80. Step 7: Determine the Importance Factor, I The importance factor, I, is determined to be 0.87, according to ASCE 7-05, Table 6-1, p. 77, using the building category found in Table 1-1, p. 3. Step 8: Calculate the Velocity Pressure due to Wind, qh From Chapter 6 of ASCE 7-05, Section 6.5.10, the velocity pressure due to wind, qh, is calculated as follows: qz = qh = 0.000256 × Kz × Kzt × Kd × V2 × I

Equation 3

Step 11: Determine the Net Pressure Coefficient, Cn Finally, from Equation 1, the net pressure coefficient, Cn, can be determined from ASCE 7-05 Fig. 6-18A, p. 66. The Cn values are based on clear, not obstructed, flow as wind tunnel tests have determined for the RapidRac™ G10. As RapidRac™ G10 is only available at a fixed tilt angle of 10 degrees, the pressure coefficients calculated are the linearly interpolated values between 7.5 and 15 degrees. Performing the calculations, the maximum uplift and the maximum down force are, respectfully: Cn = (-0.9) Cn = (1.28) The Cn values from ASCE 7-05, Figure 6-18D (wind force in the X-direction) will not control.

Step 12: Calculate the Design Wind Load, p (psf) Multiply the Velocity Pressure, qh, in Step 9 by the Gust Effect Factor in step 10 and the Net Pressure Coefficient in step 11 using the following equation:

where

p = qh × G × Cn

qh (psf) = Velocity Pressure due to wind

G = Gust Effect Factor

Kd = Directionality Factor

Cn = Net Pressure Coefficient (Fig. 6-18A).

V = Basic Wind Speed

The Design Wind Load will be used in Part III to select the appropriate ballast.

I = Importance Factor.

With the factors that are always constant accounted for, velocity pressure, qh is determined as follows: Equation 4

Step 10: Determine the Gust Effect Factor, G The gust factor, G , is determined to equal 0.85, according to Equation 1, then going to ASCE 7-05 Section 6.5.8.1, and using the structure definition from ASCE 7-05, Section 6-2.

6

p = Design Wind Load (10 psf minimum) qh (psf) = Velocity Pressure (psf)

Kzt = Topographic Factor = 1

qh = 0.0019 × Kz × V2

Equation 5

where

Kz = Adjustment Factor for Building Height and Exposure Category

Page

RapidRac G10

p

RapidRac G10


Part II. Load Forces on RapidRac™ G10 Mounting System Step 1: Calculate Wind Load Forces For purposes of this analysis the Uplift and Down force wind loads = WLu and WLd respectively:

These forces can then be calculated as follows: • Wzu = Uplift wind load force in Z direction • Wzu = Wu COS(10°)

• WLu = Uplift Wind Load (psf) (negative value in p calculation)

• Wyu = Uplift Wind Load in Y Direction (or Drag)

• WLd = Downforce Wind Load (psf) (positive value in p calculation)

• Wzd = Downforce Wind Load Force in Z Direction

• Wyu = Wu SIN (10°)

Apply Wind Load to photovoltaic module area to calculate Wind Load Force per module in uplift and downforce cases.

• Wzd = Wd COS(10°)

• Wu = Module Area×WLu (negative value per the sign convention)

• Wyd = Wd SIN (10°)

• Wyd = Downforce Wind Load Force in Y Direction

• Wd = Module Area × WLd (positive value per the sign convention) The uplift and downforce wind pressures apply to the lift surfaces. The lift surfaces are the area of the photovoltaic module projected onto the X-Y (for lift) plane and the Z-X (for drag) plane.

Figure 3. RapidRac™ G10 Coordinate System.

Step 2. Calculate Snow Load Chapter 7 of ASCE 7-05 addresses snow loading Unirac utilizes the same methodology and charts to determine snow loading forces on the RapidRac™ G10 structure. Snow loads act on the horizontal projection of the photovoltaic module onto the roof. Since there are no uplift cases for snow load and there are also no snow loads in the y or x directions, the snow force in the downward direction is calculated as follows: SL = Sg COS(10°) where S = Snow force in the downward direction. To determine the snow load force per module, SLF (lbs), multiply the Roof Snow Load, SL (psf) by the photovoltaic module area (sf). SLF = SL x Module Area Page

7

p


RapidRac G10

Step 3. Apply Load Combinations

Step 3.3 Y Direction Load Combinations

From Chapter 2 of ASCE 7-05, section 2.4.1, several load combinations must be considered in the development of the maximum design forces. These forces will be used to compare to the appropriate allowable stresses. The load forces calculated below on a per module basis.

Load combinations do not apply in x or y directions for downforce or uplift. Forces in the X direction are forces expected from a seismic event. Forces in the Y direction are forces expected from a seismic event and along with drag forces, and are defined in Step 1.

Load Combination 1, LC1 = D1 + S Load Combination 2, LC2 = D1 + W Load Combination 3, LC3 = D1 + 0.75 S + 0.75 W Load Combination 4, LC4 = 0.6 D1 + W where

Y direction loads are applied to the RapidRac™ G10 racking system through the front and rear brackets. The RapidRac™ system has only one configuration. Module brackets are located symmetrically in both x and y axis. The resulting allowable force is: DFy = Shear in module brackets

D1 = Dead Load 1 (the weight of the photovoltaic modules and the racking materials)

DFy < 620 lbs. (single bolt shear in upper connection)

S = Snow Load W = Wind Load

UFy / 2 = Uplift in Y direction force in each RapidRac™ G10 module bracket =.

Dead Load 1, D1, does not include ballast weight from cinder blocks.

UFy / 2 < 2068 lbs (front bracket allowable tensile force from allowable bolt tensile force published value)

Step 3.1 Z Direction Load Combination, Downforce

Step 3.4 X Direction Load Combinations

To calculate the downforce on the RapidRac™ G10 structure, the downforce wind load in Z direction (Wzd) is applied in the wind load combination equations 1, 2, and 3 above.

Forces in the X direction will never be controlling for wind and snow loads. Seismic Loads will be controlling. Use the following Seismic Load Combination:

The design downforce is taken from the maximum value calculated from the load combination equations. This will be called the Downforce Design Load Force in Z direction, DFz. Z direction loads are applied to RapidRac™ G10 racking system through the front and rear brackets. The RapidRac™ G10 system has only one configuration. Module brackets are located symmetrically in both x and y axis.

Load Combination 5, LC5 = D + 0.7 E The dead load in the X and Y Directions is equal to zero. Therefore Load Combination 5 (LC5) is: LC5 = 0.7 E Seismic loading is calculated in Part IV.

DFz / 4 = Negative Z Direction Force in each RapidRac G10 Module Bracket

Step 4. Determine Ballast Requirements due to Uplift Wind Forces

DFz / 4 Z = Downforce in Z direction

RapidRac G10 is designed to be a ballasted roof mount system. Ballast blocks are used to weigh down the array to counteract wind forces in the Z and Y direction. To determine the amount of required ballast both uplift in the Z direction and drag in the Y direction must be considered.

DFz / 4 < 400 lbs (rear bracket allowable from testing) DFz / 4 < 620 lbs (front bracket allowable from bolt shear published value) Step 3.2 Z Direction Load Combination, Uplift To determine the uplift wind load in Z direction (Wzu), Load Combination Equation 4 must be used as this is the only load combination with uplifting components. UFz = Uplift Design Load in Z direction UFz = Load Combination 4. Since each module is supported by four brackets, UFz / 4 = Positive Z Direction Force in each RapidRac™ G10 Module Bracket = UFz / 4. UFz / 4 < 1240 lbs (rear bracket allowable tensile force from allowable bolt shear published value)

Page

8

Ballast Weight Requirements per Module in the Z Direction. The ballast weight requirement per module in the Z Direction is equal to Load Combination 4, UFz from Step 3.2. This ballast value applies to all modules located in roof zone 1. For any modules that are positioned in roof zone 2 or 3, the appropriate roof zone factor from the components and cladding section of the code must be applied to the ballast requirements in those zones respectively.

p

RapidRac G10


Ballast Weight Requirements per Module in the Y Direction (Drag Forces)

(BWz + Bwy) / 26 = ASCE 7-05 Code Calculated Number of Ballast Blocks per Module

The uplift wind force condition will control in all cases in the Y Direction. The normal force due to the sum of Dead Load 1, D1 and the Ballast Weight Requirement per module in the Y Direction, multiplied by the assumed coefficient of friction must resist the uplift wind force in the Y Direction, UFy. Following the prescribed method for load combinations in ASCE 7-05, the Dead Load Force 1, DLF1, must be multiplied by a factor of 0.6.

The number of ballast blocks per module to resist uplift must be rounded up.

(0.6 x DLF1 + BWy) x 0.4 = UFy Rearranging this equation yields the Ballast Weight Requirement in the Y Direction BWy = UFy/0.4 – 0.6 (DLF1) The Code Calculated Ballast Weight Requirement per module is the sum of the Ballast Weight Requirement per module in the Z Direction and the Ballast Weight Requirement per module in the Y Direction. BWc = BWz + BWy The result of the Code Calculated Number of Ballast Blocks per module must be adjusted based on extensive wind tunnel testing completed by Unirac. The adjustment factor to correlate the Code Calculations to the wind tunnel results is 0.434. Multiplying the Code Calculated Ballast Weight Requirement per Module by the Wind Tunnel Adjustment Factor yields the Ballast Weight Requirement per module at equilibrium, BWe.

Please note that the recommended number of ballast blocks per module must be reduced to eliminate shading on the photovoltaic modules. RapidFoot Attachments can be added in order to reduce ballast requirements. Refer to the section on the affect of attachments on ballast requirements for more information. Step 5. Calculate Dead Load Realized by Substructure The dead load realized by the substructure is the dead load of the racking and modules and the total ballast required distributed over the entire foot print of the array. DL2 = (D1 + Total Ballast Weight) / (Array Width×Array Length) where D2 = dead load realized by substructure (psf) Step 6. Calculate Seismic Load If you are installing the RapidRacTM G10 system in a seismic zone, Unirac recommends a positive attachment to the roof structure. The seismic attachment recommendations come from ASCE 7-05, Chapter 15- “Seismic Design Requirements for Non-Building Structures”. Seismic resistance calculations are based on ASCE 7-05, Chapter 15, Section 15.1.3, which refers to ASCE 7-05 Chapter 12, Section 12.8- the “Equivalent Lateral Force Procedure”, used in this manual. Equation 12.8-1 from this chapter of ASCE 7-05 defines the “Seismic Base Shear”: V = Cs × W

Equation 12.8-1

where 0.434BWc = BWe

V (lbf) = Seismic Base Shear

The Ballast Weight Requirement per module at equilibrium must be multiplied by the Factor of Safety. Unirac has determined 1.5 to be the appropriate Factor of Safety. The product of the Ballast Weight Requirement per module at equilibrium and the Factor of Safety in the Recommended Ballast Weight Requirement per module.

Cs = the seismic response coefficient (ASCE 7-05, Section 12.8.1.1) W = the effective seismic weight (ASCE 7-05, Section 12.7.2) Per ASCE 7-05, Section 12.8.1.1: Cs = SDS / (R / I)

1.5BWe = BWr Calculate the Number of Ballast Blocks per Module The number of ballast blocks per module equals the sum of the Ballast Weight Requirement per module in the Z Direction and the Ballast Weight Requirement per module in the Y Direction divided by the weight per block. Unirac has designed RRG10 to accept standard “Cap Blocks” with the dimensions of 4”X8”X16” and having a weight of 26 lb. RRG10 ballast requirements assume the use of these blocks for ballast.

Equation 12.8-2

where SDS = the design spectral response acceleration parameter in the short period range as determined from ASCE 7-05, Section 11.4.4 R = the response modification factor in ASCE 7-05, Table 12.2-1 I = the importance factor determined in accordance with ASCE 7-05, Section 11.5.1

Page

9

p

Unirac Code-Compliant Installation Manual Per ASCE 7-05, Section 11.4.4: SDS = (2 / 3) × SMS

Equation 11.4-3

where SMS = the Maximum Considered Earthquake (MCE), 5% damped, spectral response acceleration parameter at a period of 1 second as defined in ASCE 7-05, Section 11.4.3 Per ASCE 7-05, Section 11.4.3: SMS = Fa × Ss

Equation 11.4-1

where Fa = a site coefficient (ASCE 7-05, Table 11.4-1) Ss = the mapped MCE spectral response acceleration at short periods as determined in accordance with ASCE 7-05, Section 11.4.1 To determine Ss, ASCE 7-05, Figs. 22-1 through 22-14 must be consulted. These tables give the “MCE Ground Motion” by region as a factor of g’s (gravitational acceleration). Upon examination of these figures it can be seen that even for earthquake prone regions, with very few exceptions, an Ss of 2.0 is equal to or greater than the Ss related to almost all possible locations. Unirac’s RapidRacTM G10 Ballasted System seismic attachment requirements are based on using a Ss of 2.0. If it is desired to use a more precise Ss for your location, ASCE 7-05 figures can be used to determine the Ss is for the installation site. Using Ss of 2.0, the site coefficient Fa, can be determined from ASCE 7-05, Chapter 11, Table 11.4-1, determining a site class. Using ASCE 7-05, Chapter 11, Section 11.4.2, site class is determined by the soil properties of the particular installation site. Note that Section 11.4.2 states “Where the soil properties are not known in sufficient detail to determine the site class, Site Class D shall be used unless the authority having jurisdiction on geotechnical data determines Site Class E or F soils are present at the site”. Site Class D is used for these seismic calculations. Consult a local engineer if you would like to determine your actual Site Class. Using an Ss of 2.0 and a Site Class of D in Table 11.4-1, Fa equals 1.0. Substituting these values in Equation 11.4.1 provides the following: SMS = Fa × Ss = 2.0 × 1.0 = 2.0. Substituting into Equation 11.3.1 provides the following: SDS = (2 / 3) × SMS = 1.33. For the seismic response coefficient (Equation 12.8-2): Cs= SDS / (R / I), the values for R and I are needed. As noted previously, R equals the response modification factor in ASCE 7-05, Table 12.2-1. Upon review of Table 12.2-1, the closest description to the RapidRacTM G10 Racking System is case H: “Steel Systems Not Specifically Detailed for Seismic Resistance Excluding Cantilever Column Systems”. Though RapidRacTM G10 is not a steel structure, this is the closest representation of RapidRacTM G10, and using Case H yields a relatively conservative value for the Response Modification Factor. Therefore R = 3 from Table 12.2-1.

Page

10

RapidRac G10

The occupancy importance factor, I, is determined in accordance with ASCE 7-05, Section 11.5.1 and Table 1-1. The best description of the RapidRacTM G10 structure falls into Occupancy Category 1. Using this value in Table 11.5-1, I equals 1.0. Solving for equation 12.8-2, Cs = SDS / (R / I) = 1.33 / (3 / 1.0) = 0.443. Determining the seismic base shear (equation 12.8-1) requires the effective seismic weight W; (ASCE 7-05, Section 12.7.2). From Section 12.7.2, the total dead load of the array is all that must be considered, therefore DL2 equals the total dead load calculated in Step 5 above. Substituting into equation 12.8-1: V = Cs × W = 0.443 × W Unirac recommends a factor of safety of 1.5, therefore seismic resistance force is determined by the following equation: E = 1.5 × 0.443 × D2 = 0.665 × D2. Step 7. RapidFoot Attachment Requirements due to Forces in X Direction The number of RapidFoot attachments = LC5 / Allowable Lateral Force for RapidFoot Attachment Affect of Attachments on Ballast Requirements Ballast can be reduced by adding attachments. RapidFoot attachments have an allowable uplift design load Force in the Z direction of 1200 lbs. URFz = total uplift force resisted by RapidFoot = number of RapidFoot attachments ×1200 lbs. Wb, revised = Total ballast weight - URFz Wb, module = the revised ballast weight requirement per module = Wb, total / number of modules. The Revised Ballast Weight Requirement per module must be rounded up. Step 8. Location for RapidFoot Attachment with Respect to Wind Load and Seismic Load Forces in the X and Y Directions The placement of RapidFoot attachments with regard to connection strength is an important consideration. Each ballast frame can resist a maximum allowable uplift force of 1240 lbs. The uplift design load force in the Z Direction per module must be less than the allowable uplift force per ballast frame and the allowable uplift force of RapidFoot. The following inequality will determine the placement of RapidFoot Attachments. UFz × Number of Modules per RapidFoot < 1200 lbs The controlling design consideration for the location of RapidFoot attachments with respect to wind load is the wind load forces in the Z direction. The maximum allowable uplift load force in the Z Direction is 1240 lbs with respect to the ballast frame to rail bracket attachment. The maximum allowable uplift force in the Z direction for RapidFoot is 1200 lbs. The RapidFoot attachment is the controlling condition.

p

RapidRac G10


The allowable lateral load force in the X direction is 1240 lbs with respect to the ballast frame to rail bracket attachment. The allowable lateral load force in the X and Y directions for RapidFoot is 1200 lbs. The RapidFoot attachment will be the controlling condition. The following guidelines must be observed in locating RapidFoot attachments in each array: 1. The tributary load due Seismic or Uplift Wind Load Force must be less than 1200 lbs. 2. Locate RapidFoot Attachments symmetrically about the x and y axis. 3. Locate RapidFoot Attachments one ballast frame in from the perimeter of the array, not at the exterior ballast frame of the perimeter. 4. For arrays that have greater than 3 modules in the x or y direction, one RapidFoot must be located toward each corner of the array, while also observing Guidelines 1, 2, and 3. 5. For irregularly shaped arrays, locate one RapidFoot at the end of each appendage, observing Guidelines 1, 2, 3, and 4.

Page

11

p


RapidRac G10

Part III. Ballast Distribution Requirements Step 1. Distribution of Ballast Blocks over the Array Unirac has designed the RapidRac™ G10 system to take advantage of the large array wind effect, which lightens the overall ballast requirements while remaining strong and safe in the areas most effected by the wind. The areas that see the highest lift due to winds are the east, north, and west perimeters of any array. For this reason, Unirac recommends ballast distribution that is biased towards these three perimeters. Ballast distribution for the RapidRac™ G10 system is specified such that the entire arrays ballast is determined and the average number of ballast blocks is calculated for each module in the array. This number is then multiplied by a factor of 1.5 for the east, north, and west perimeter modules (rounded up to the next whole block). The remaining blocks are then distributed evenly between the remaining interior modules.

Page

8

8

8

8

0

0

8

8

0

0

8

8

0

0

8

8

0

0

8

Example 1: 5 by 5 module array with 5 wide by 6 deep bay frames

These examples presume that no modules are located in roof zones 2 or 3. If modules were located in those roof zones, the appropriate “External Pressure Coefficients” as defined in ASCE 7-05, Fig. 6-17 would need to be applied to the modules in those zones respectively. The resulting ballast requirements would then be met with either the addition of ballast blocks or the use of an attachment allowance using the RapidFoot attachment method outlined in the RapidFoot Installation Manual.

12

8

For the purposes of illustration, consider that the array wind calculations determine that this array requires an average of five ballast blocks per module.The total number of ballast blocks for this array would be 16 x 5 = 80. Eighty ballast blocks would ensure the appropriate safety factor and that the array would be secure on the roof.The first step in distributing the ballast would be to apply 8 ballast blocks (5 x 1.5 = 7.5 rounded to 8) to the 4 east, 4 north and 4 west perimeter bay frames.This is a total of 96 ballast blocks. Even though this exceeds the total for the array, the methodology should hold. The final result is: 8 ballast blocks in 8 8 8 each of 12 perimeter bay frames and 0 in each of 8 interior bay frames.

8

8

8

8

8

8

8

8

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

4

4

4

3

3

4

4

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

8

4

3

3

3

3

3

3

4

8

Example 2. 10 by 10 array with 10 wide by 11 deep bay frames. For the purposes of illustration, use the same average of five ballast blocks per module as in example 2.The total number of ballast blocks for this array would be 100 x 5 = 500.The first step in distributing the ballast would be to apply 8 ballast blocks (5 x 1.5 = 7.5 rounded to 8) to the 10 east, 10 north and 10 west perimeter bay frames.This is a total of 240 ballast blocks leaving a balance of 260 ballast blocks for the remaining 80 interior bay frames with 20 bay frames having 4 blocks and 60 bay frames having 3 blocks.The interior ballast blocks should be distributed in a concentric ring pattern as shown.

p

RapidRac G10


Part IV. Installing RapidRac™ G10 [1.] Tools required for assembly

7/16 Wrench

[2.] Components list 1

2

3

Bay frame – Module mounting frame for all modules south of north most row. 6105-T5 aluminum extrusion.

1

Module bracket – (No. 10 x ¾”) – Used to secure module to bay frame. 10º tilt angle. 6105-T5 aluminum extrusion. Integral PEM nuts for quick assembly

3

4

Hex Bolt (1/4” x 3/4”) – Use with all components of RapidRac™. 304 stainless steel. 2

4

Flat Washer (5/16”) – Use with all components of RapidRac™. 304 stainless steel.

5

Serrated Flange nut (1/4”) – Use one per hex bolt and washer during assembly. 304 stainless steel. Required torque: 15 foot-pounds.

6

5

6

WEEB 9.5 – Use with hex bolt and washer during assembly on frame holes facing in towards the array. 304 stainless steel.

Page

13

p


[3.] Assembly Step 1 Lay bay frames on roof where array will be installed. Connect bay frames using using bolts, washers and flange nuts. Consult page 16 of this manual for proper uses of WEEB 9.5

Bay Frames

Step 2 Attach 2 module brackets to each module using hex bolts, washers and flange nuts on all four connections points, using WEEB 9.5 on frame holes facing in towards the array. Note: Make sure to use a piece of cardboard to protect the module from the surface of the roof.

Module bracket

WEEB 9.5

Page

14

RapidRac G10

p

RapidRac G10


Step 3 Lower module with module brackets between rows of bay frames. Connect using hex bolts and washers on all six connections points. Pressed nuts have been attached to the inside of brackets to speed installation.

Step 4 Ballast requirements vary. Total amount of concrete blocks placed in frame depends on wind speed, exposure, building height and module dimensions. Parts provided by installer: Solid Cap Concrete Blocks (4” x 8” x 16”), 26 lbs.

Note: Unirac requires that all perimeter ballast blocks be adhered to the bay with Builder’s Choice Subfloor and Construction adhesive (BC-490 or equal).

Page

15

p


RapidRac G10

WEEB 9.5 Grounding RapidRac is sold with a grounding solution. UniRac utilizes a WEEB 9.5 grounding clip to ground the modules to the RapidRac frame, and the individual frames to each other. The WEEB 9.5 clips are inserted into the RapidRac frame holes with the prongs facing in towards the rack. The module is then placed down on top of the clips and the fastener is used to secure the module to the bracket frames. WEEB 9.5’s are also inserted into the holes that interconnect the bay frames as shown. With all WEEB’s in place and all fasteners torqued appropriately, the entire array and all modules are grounded and a single ground can be run for the array as appropriate building code requirements.

10 year limited Product Warranty, 5 year limited Finish Warranty Unirac, Inc., warrants to the original purchaser (“Purchaser”) of product(s) that it manufactures (“Product”) at the original installation site that the Product shall be free from defects in material and workmanship for a period of ten (10) years, except for the anodized finish, which finish shall be free from visible peeling, or cracking or chalking under normal atmospheric conditions for a period of five (5) years, from the earlier of 1) the date the installation of the Product is completed, or 2) 30 days after the purchase of the Product by the original Purchaser (“Finish Warranty”). The Finish Warranty does not apply to any foreign residue deposited on the finish. All installations in corrosive atmospheric conditions are excluded. The Finish Warranty is VOID if the practices

specified by AAMA 609 & 610-02 – “Cleaning and Maintenance for Architecturally Finished Aluminum” (www.aamanet.org) are not followed by Purchaser. This Warranty does not cover damage to the Product that occurs during its shipment, storage, or installation. This Warranty shall be VOID if installation of the Product is not performed in accordance with Unirac’s written installation instructions, or if the Product has been modified, repaired, or reworked in a manner not previously authorized by Unirac IN WRITING, or if the Product is installed in an environment for which it was not designed. Unirac shall not be liable for consequential, contingent or incidental damages arising out of the use of the Product by Purchaser under any circumstances.

If within the specified Warranty periods the Product shall be reasonably proven to be defective, then Unirac shall repair or replace the defective Product, or any part thereof, in Unirac’s sole discretion. Such repair or replacement shall completely satisfy and discharge all of Unirac’s liability with respect to this limited Warranty. Under no circumstances shall Unirac be liable for special, indirect or consequential damages arising out of or related to use by Purchaser of the Product. Manufacturers of related items, such as PV modules and flashings, may provide written warranties of their own. Unirac’s limited Warranty covers only its Product, and not any related items.

p

Page

16

ìïììL2'=?L '7"< 2c Q D"717217cbóòìëíìðïðtqD

UniRac offers attachment options for the RapidRac™ G10. These can be used for seismic restraint and for ballast trade off, allowing for a reduction in roof dead load. UniRac recommends using the UniRac RapidFoot™, which features Eco-Fasten technology by the Alpine Snow Guard Company. Any attachment used for roof top equipment must consider the roof construction because an attachment may be strong enough to resist far more loading than the roof deck itself can resist (and this is usually the case). Some of the major considerations regarding roof deck construction are as follows: • For metal roofs; what gauge and support spacing; • For concrete is it architectural or structural concrete; • For wood decks, attachment must be to purlins or rafters.

All of these factors play a role in determining the allowable roof point load values. Upon review of the IBC 2006, Section 1607.3, dealing with building live loads; UniRac has limited our attachment allowance to 1200 lb. uplift per attachment. Table 1607.1 from the same reference gives a range of minimal design point loading from 300 to 3000 lb. The attachment trade-off tables located on the back of this document are built using this value. Installing the RapidFoot™ is very quick and simple as illustrated in Figure 1. The RapidFoot™ must be installed inside a ballast bay with the clamping bar engaging the ballast bay North and South rails. For installation on wood deck roofs, two of the fasteners must be fully embedded in a structural sub-member (purlin). The design of the RapidFoot™ allows for 360 degrees of rotation of the base plate to align with rafters or purlins or corrugations.

U n iRac I n s ta l l at at il on l Sal e ri e s U n iRac Ins l a t iM ona nua M a nu

RapidFoot™ Installation Manual

Pub 071004-1ii October 2007

THE STAN DARD IN PV M OUNTING STRUCTURES

See www.unirac.com for your nearest UniRac distributor. UniRac welcomes input concerning the accuracy and user-friendliness of this publication. Please write to [email protected].

© 2007 by UniRac, Inc. All rights reserved.

RapidFoot™

Installation Manual RapidFoot™ Attachment Trade-off Modules per attachment

Ballast Reduction

1 attachment out of 3 modules

17.39 lb/ft2


8.70 lb/ft2


5.80 lb/ft2


4.35 lb/ft2

Standoff Top plate


3.48 lb/ft2

Flashing

None

0.00 lb/ft2

Clamp bar

Base plate

For roofs with built up insulation, the insulation must be cored out to allow the ferrules to penetrate the actual deck materials. Ferrules are sold separately and can be field cut to length and angle to accommodate the insulation gap as well as the possibility of angles for metal decking as shown in Figure 2. The base plate must be attached to the roof structure using the appropriate length #14 low profile Concealor type fasteners manufactured by the Triangle Fastener Company. These fasteners are included with your RapidFoot™ order. For concrete roofs, anchors must be installed into the concrete. UniRac recommends and supplies the “Scru-lead” type anchors for use with the Concealor fasteners. Once the base plate is securely in place a flashing called a “target patch” must be applied over the base plate. The target patch has two holes that correspond to the two threaded studs extending upwards from the base plate. The target patches are peel and stick for membrane roofs. For built up roofs, a Galvalume® flashing is supplied and requires appropriate sealant material. The target patch must be placed over the two studs and then secured with RapidFoot™ foot plate. Once the RapidFoot™ foot plate is in place the target patch can be secured to the roof according to the roofing manufacturer’s recommendations.

Figure 1. Installing the RapidFoot™

Base plate

Insulation

Deck materials Ferrules

Figure 2. Insulation must be cut out to allow the fasteners to penetrate the actual deck materials

10 year limited Product Warranty, 5 year limited Finish Warranty UniRac, Inc., warrants to the original purchaser (“Purchaser”) of product(s) that it manufactures (“Product”) at the original installation site that the Product shall be free from defects in material and workmanship for a period of ten (10) years, except for the anodized finish, which finish shall be free from visible peeling, or cracking or chalking under normal atmospheric conditions for a period of five (5) years, from the earlier of 1) the date the installation of the Product is completed, or 2) 30 days after the purchase of the Product by the original Purchaser (“Finish Warranty”). The Finish Warranty does not apply to any foreign residue deposited on the finish. All installations in corrosive atmospheric conditions are excluded. The Finish Warranty is VOID if the

practices specified by AAMA 609 & 610-02 – “Cleaning and Maintenance for Architecturally Finished Aluminum” (www.aamanet.org) are not followed by Purchaser. This Warranty does not cover damage to the Product that occurs during its shipment, storage, or installation. This Warranty shall be VOID if installation of the Product is not performed in accordance with UniRac’s written installation instructions, or if the Product has been modified, repaired, or reworked in a manner not previously authorized by UniRac IN WRITING, or if the Product is installed in an environment for which it was not designed. UniRac shall not be liable for consequential, contingent or incidental damages arising out of the use of the Product

by Purchaser under any circumstances. If within the specified Warranty periods the Product shall be reasonably proven to be defective, then UniRac shall repair or replace the defective Product, or any part thereof, in UniRac’s sole discretion. Such repair or replacement shall completely satisfy and discharge all of UniRac’s liability with respect to this limited Warranty. Under no circumstances shall UniRac be liable for special, indirect or consequential damages arising out of or related to use by Purchaser of the Product. Manufacturers of related items, such as PV modules and flashings, may provide written warranties of their own. UniRac’s limited Warranty covers only its Product, and not any related items.

TH E S TA NDARD I N P V M O UNT I NG ST RUCT URE S Page

2

1411 Broadway NE, Albuquerque NM 87102-1545 USA • 505.24 2.6 411 • Fa x 505.242.6 412

Schletter Solar-Montagesysteme ©

the simple and stable flat roof mounting system! • Inexpensive, fast and flexible mounting • Stiff and temperature resistant • Durable • Best rear-ventilation guarantees very high yields • 10 year guarantee – just as on all Schletter systems Quality and high yields are the things that count in the hard-fought market for photovoltaic solar power plants. For many years Schletter has been offering high quality PV mounting systems and is therefore often setting new standards on the market. For high quality modules PrimaTop is an absolutely fast and save mounting possibility. Best rear-ventilation guarantees very high yields.

© Schletter Solar-Montagesysteme • Heimgartenstraße 41 • 83527 Haag • Tel: 08072/ 9 191-40 • Fax: 08072 / 9191-41 Email: [email protected] • www.solar.schletter.de • As in: 2006 • Subject to modifications.

Schletter Solar-Montagesysteme ©

Mounting Schletter Prima Top is especially suitable for the cross mounting of modules on flat roofs if you plan a system with weighed supports. The consoles are positioned in the right distances. A protection mat should be put under every support. Most suitable for the loading are paving stones or similar concrete blocks. The supports are folded and welded to guarantee a sufficient stability. The modules are simply clamped to the supports which contributes to best rear-ventilation. Thermic deformation or heating of the modules are prevented. The supports are equipped with nicks for the wiring. The distance to the ground is so high that the slipping of snow is possible.

Material

Aluminium or VA steel

Statics

DIN 1055 new, Eurocode 1 System statics with specifications about the necessary loading depending on the module size. Please also note application hints for Prima Top support!

Calculation and ordering

for example with our auto calculator software

Module sizes

recommended for module sizes up to app. 0,8 x 1,6m

Important hints: •

PrimaTop is only suitable for modules that may be spanned freely over the total module height – please don’t forget to check the module features!

•

To prevent them from slipping off the base plate the stones on both sides of the support should be durably connected. Please also read the application hints!

Get all system prices fast and easily with our auto calculator!

© Schletter Solar-Montagesysteme • Heimgartenstraße 41 • 83527 Haag • Tel: 08072/ 9 191-40 • Fax: 08072 / 9191-41 Email: [email protected] • www.solar.schletter.de • As in: 2006 • Subject to modifications.

Schletter Solar-Montagesysteme © PrimaTop - Anwendungshinweise

Dear customer, we have compiled a list of tips for the mounting of our system PrimaTop to guarantee a save application:

General tips Schletter Prima Top is especially suitable for the cross mounting of modules on flat roofs if you plan a system with weighed supports. The consoles are positioned in the right distances. A protection mat should be put under every support. Most suitable for the loading are paving stones or similar concrete blocks. The supports are folded and welded to guarantee a sufficient stability. The modules are simply clamped to the supports. There are nicks for the wiring in the supports. The cables should be protected against rubbing and fixed with a lace.

Modules PrimaTop is recommended for the cross mounting of modules up to app. 1600 x 800mm (at a module width of up to 800mm the distance to the ground is so high that the slipping of snow is possible). PrimaTop is only suitable for modules that may be spanned freely over the total module height – please don’t forget to check the module features!

Loading and fixation For the loading we recommend concrete blocks with a length of app. 1m. The needed weight per support can be taken from the system statics for flat roofs. To prevent them from slipping off the base plate the stones on both sides of the support should be durably connected (picture). This can be made with suitable bands, screws or also with wire. On the rear edge of the supports there are holes for additional diagonal bracings. But normally diagonal bracings are not necessary.

© Schletter Solar-Montagesysteme • Heimgartenstraße 41 • 83527 Haag • Tel: 08072/ 9 191-40 • Fax: 08072 / 9191-41 Email: [email protected] • www.solar.schletter.de • Stand: 2004 • Änderungen vorbehalten

Solarsystem

Distributor

Schoenau Aktiengesellschaft

SunRack

Das einzige schraubenlose Flachdachmodulhaltesystem für gerahmte Photovoltaikmodule von 150 Wp - 210 Wp das einfachste und schnellste Montagesystem weltweit schraubenlose Schnellmontage durch Klemmtechnik witterungsbeständig aus Edelstahl mit 20 Jahren Garantie keine Dachdurchführung zur Befestigung variable Aufstellungsmöglichkeiten hohe Standsicherheit Dachhautschutz durch Bautenschutzgummimatte Dachflächenmehrbelastung von 25 kg/m² integrierte Rohrhalterung zur Modulverdrahtung direkte Montage des Wechselrichters am SunRack möglich optimale Modulhinterlüftung kleines Liefervolumen durch Falttechnik geschützte Systementwicklung Nr. 201 20 983.7 mit Zertifikat Gerne übersenden wir Ihnen ein Angebot zu Ihrem Projekt Anfragen bitte per FAX oder E-Mail Schoenau AG Düppelstraße 1, D – 14163 Berlin Vorstand: Peer Schoenau, Percy Schoenau Aufsichtsrat : Thomas Arndt (Vorsitzender) Dr. Uwe Jocham, Dipl. Ing. Georg Garstka

Tel.: 030 / 79 6 79 12 Fax: 030 / 79 5 80 57 www.schoenau-ag.de [email protected]

Patent pending

Het FlatFix Montage Systeem voor Zonnepanelen Het FlatFix montage systeem is ontwikkeld voor eenvoudige en snelle montage van zonnepanelen op platte of licht hellende daken. FlatFix kan op het dak worden bevestigd doormiddel van gemakkelijk te plaatsen ballast of kan worden geschroefd. Bij het gebruik van ballast wordt gebruik gemaakt van standaard aluminium profielen die in een uitsparing in de FlatFix beugel worden geklikt. FlatFix wordt standaard in twee hoeken geleverd, 20o en 30o. Door het unieke ontwerp is FlatFix bestand tegen windsnelheden tot 13BF met een minimaal ballast gewicht. De dakbelasting is bij een hoek van 30 graden 23 kg per m2 en voor 20 graden zelfs maar 16 kg per m2! De FlatFix beugels zijn vervaardigd uit hoogwaardig aluminium en RVS. Het goed doordachte FlatFix systeem kan worden gebruikt voor de montage van bijna alle types zonnepanelen.

FlatFix voordelen Snelle en eenvoudige montage. Opvouwbaar, waardoor klein transport en opslag volume. Één beugel voor alle typen zonnepanelen. Montage door middel van schroeven of ballast. Laag ballast gewicht door uniek ontwerp. Geen dakperforaties noodzakelijk. Standaard in 20 en 30 graden geleverd. Gefabriceerd uit hoogwaardig aluminium en RVS. Direct op de dakbedekking te plaatsen door aanwezige EPDM bescherming. 20 jaar product garantie. Materiaal

Aluminium

Hoeken

30°/20° (andere optioneel)

A Gewicht

750mm 1,4kg

Verpakking 870x130x30mm (250 stuks op 1 pallet) FlatFix is een product van ClickFit Meer info www.click-fit.nl

FlatFix Introductie

The FlatFix installation guide for flat roofs

Patent pending

More info | www.click-fit.com

Material

Tools needed

A FlatFix assembly set contains the following items: 1 FlatFix support 2 two nylon sleeves 3 M6 stainless steel bolt en nut

4 end clamps with bolt 5 middle clamps with bolt

1 Ratchet with socket 10 2 Spanner 10 3 Tape measure

1. Unfolding the FlatFix support

2. Placing the nylon sleeves

3. Assembling the support to form a triangle

Unfold the short leg from under the ground leg of the FlatFix support

Put the two nylon sleeves in the holes of the (now upstanding) short leg.

Unfold the long leg from the ground leg en let it rest on the short leg. Align the holes and slide the M6 bolt through both legs and fixate it with a self locking nut. Pay attention that the nylon sleeves are correctly placed in the short leg.

4. Assembling the aluminium profile

5. Placing the other supports

6. Placing the second aluminium profile

A standard aluminium profile 50x50x2 is used to align the modules, and for putting in ballast Simply slide and snap the aluminium profile in the lower recess of the short leg.

Measure the required distance between the FlatFix supports, and mark this on the aluminium profile. Snap the required number of FlatFix supports on the aluminium profile.

After all the FlatFix supports are laid down, the second aluminium profile is placed. Again simply slide and snap the aluminium profile in the upper recess of the short leg.

7. Installing the first solar module

8. Installing the other solar modules

9. Placing ballast

Put the first solar module on the FlatFix supports, and fasten it on one side with two special end clamps.

Put the solar modules on the FlatFix supports, and fasten them with two clamps. The last solar module in a row is fastened exactly as the first, see 7.

The ballast is placed after all the solar modules are fastened and all the cabling is finished. This is done with standard concrete tiles of 40 x 40 cm or 40 x 60cm.These tiles fit exactly in the 2 aluminium profiles. When the backside is completely filled every module has about 80kg of ballast. When in some cases this is not sufficient one can also put aluminium profiles with tiles in the ground legs.

Statics. Stability. Safety.

Flat Roof

Photovoltaic mounting system

THE CLEVER PHOTOVOLTAIC MOUNTING SYSTEMS FROM INTERSOL Your high-quality, secure connection. When it comes to mounting systems, you should always rely on

Satisfaction lies in the details. Reliable stability is de-

the longstanding experience of real professionals. Thanks to our

manded in locations where wind and weather pose a

well-designed systems that combine uncompromising quality with

never-ending challenge. The equally lightweight and

innovative constructions and maximum flexibility, INTERSOL pro-

durable INTERSOL mounting systems provide photovol-

vides several key advantages. Join numerous customers around

taic modules with ideal protection against the forces of

the globe and benefit from these advantages that make plan-

nature. We ensure decades of service life by consistent-

ning and installation so much easier. Upon request, we also offer

ly selecting and using high-quality materials. Excellent

comprehensive service, from the conceptual design to the static

properties stand for the highest level of reliable quality.

analysis. INTERSOL always has just the right solution to perfect-

By continuously developing our profiles, we offer inno-

ly meet your installation needs, regardless where the modules

vative solutions for every demand.

must be mounted. For more than 13 years now, INTERSOL has capitalized on the expertise from the development and sales of

• Custom systems for all roof types

Donauer Solartechnik Vertriebs GmbH. Creating the structural

• Development of custom-built products

design plays a key role in the process. A state-of-the-art analysis process ensures that our solutions meet the highest safety levels. It’s no wonder that our mounting systems are being used successfully all over the world.

• Manufacturer-independent systems for all module types • Lifelong quality by using durable materials • All components are manufactured according to ISO standards • Statically and TÜV-certified (German Technical Supervisory Association) • Maximum safety provided by conducting wind tunnel tests • Constant monitoring of material quality • 12 year warranty

Any questions? Use the professional and comprehensive consultation services from INTERSOL. Our competent construction engineers and technicians are happy to help you – from meticulously detailed planning to custom-made products.

You will find more information at www.intersol.eu

Flat roof Impressively well-thought out: Fastening with triangular or semi-circular supports The sturdy INTERSOL mounting systems are also the

files provide yet another alternative – their improved static prop-

perfect choice for flat roofs. Every version can be used

erties provide enormous stability. Another advantage: both M10

for roofs both with and without gravel surface. The stati-

T-head bolts and M8 hammerhead nuts fit in each slot, thus pro-

cally approved and certified solutions have proven their

viding you with considerably more flexibility during assembly. All

durability for many years under wind and snow loads.

profiles are available in various lengths or can be made to order.

Whether you require traditional triangular or optional

The assembly angles allow continuous rows of up to 15.0 meters

semi-circular supports – the frames are reliably secured

to be installed. In addition, matching end caps can also be fas-

against lifting, without damaging the roof membrane.

tened to the ends to provide a harmonious overall appearance.

Surprisingly easy mounting. The INTERSOL mounting system can be practically mounted on all flat roofs in just a few easy steps: A Roof fastening (flat roof mounting frame) Aluminum triangular supports are used as standard for the substructure and can be adjusted at various tilt angles. The local wind and snow loads determine the profile thicknesses to be selected as well as the ideal clearances between the supports. Flat roofs with a gravel surface allow the construction to be easily weighted down against wind suction loads using the existing gravel. In this case, the supports are first riveted to plastic base plates: if the best option requires mounting the modules vertically, each support is fastened to two plastic base plates. If you are planning on cross-mounting the modules, two supports are mounted on a plastic base plate for each module. Concrete blocks are suitable for stabilizing triangular supports that are attached directly to flat roofs without gravel. Upon re-

C Module fastening Two additional cross girders are fastened to the supports for common vertical installation. The individual modules are connected together by middle clamps and fastened to the profile on the existing roof construction at the respective ends by end clamps. If the modules are alternatively cross-mounted, they must be directly attached to the triangular supports and only fitted with end clamps. An M8 anti-theft device that prevents an Allen key from being inserted can also be optionally installed.

quest, aluminum semi-circular supports are also available at a fixed 30-degree tilt angle as an aesthetically

Exceedingly clever: our intelligent constructions not only

appealing alternative to aluminum triangular supports.

allow systems to be quickly assembled by just one single per-

The clearances between the supports must be chosen

son, they also allow the modules to be conveniently replaced.

according to the wind and snow loads. This version, for

You can carry out all the steps using surprisingly few tools. When

example, is weighted down against wind suction using

it comes to selecting an ideal, highly cost-efficient system, you

concrete plates.

can’t go wrong with INTERSOL!

B Cross girders The statically optimized INTERSOL profiles also allow you to select just the right model to perfectly match your roof requirements. The cross girder ‘Standard’ type 2 is suitable for all common applications – the profile is noted for its high stability and the integrated cable channel al-

You only require the tools displayed for easy installation.

lows quick and orderly cable installation. If both the loads

The quick guide below provides all the details of the available

and the clearances between the fixing points are smaller,

components.

the cross girder ‘Light’ type 2 is the perfect solution – its reduced height coupled with the lack of a cable channel makes the profile incredibly light. The Futura series pro-

767777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777

Flat roof Quickquide The complete overview: the entire collection of all components.

INTERSOL not only makes installation more convenient, but it also increases transparency during planning. Below, you will find all the available components for the custom mounting solution for folded seam and Kalzip roofs. A

Roof fastening (flat roofs mounting frame)

Item number

Name

Additional information

10301-28

Diagonal stiffeners for triangular support

Aluminum; 2x FL 30x3; support distance max. 160 cm

10301-291

Triangular support, adjustable L 50x50x3

For 20° - 25° - 30° - 35°, aluminium

10301-292

Triangular support, adjustable T 60x60x4x4, L 50x50x5

For 20° - 25° - 30° - 35°, aluminium

10301-30

Flat roof support semicircular 30°

Aluminum; including aluminium tub

10301-31

Plastic base plate for fixation of triangular flat roof support

Plastics; 118 x 81 cm

10301-311

Rivet for plastic base plate

4,8 x 27 mm

10301-40

M10 bolt

A2-70; length: 25 mm

B

Cross girders

Item number

Name


10301-03/1 to /7

Cross girder ‘Standard’ type 2

Aluminum; length: 2060 to 6150 mm; dimensioned cut possible

10301-04/16 to /20

Cross girder ‘Light’ type 2


10301-04/310, /311, /32

Cross girder ‘Futura’ 40x40


10301-04/4 and -046


Aluminum; length: 6000 mm; dimensioned cut possible

10301-04/5 and -047


Aluminum; length: 6000 mm; dimensioned cut possible

10301-073

Assembly angle for ‘Light’ type 2, ‘Standard’ type 2, ‘Futura’ 40x40

Aluminum; without bolt and nut

10301-081

Girder end cap for ‘Futura’ 40x40


10301-082

Girder end cap for ‘Light’ type 2


10301-083

Girder end cap for ‘Standard’ type 2


10301-353 to -354

Z-type connection angle for ‘Futura’ 40x40, ‘Light’ type 2, ‘Standard’ type 2

Stainless steel; height: 40 and 45 mm; without bolt and nut

10301-357

L-type connection angle for fixation ‘Futura’ 120x70

Stainless steel; 60 x 50 x 5 mm

10301-358

L-type connection angle for fixation ‘Futura’ 80x50

Stainless steel; 60 x 55 x 5 mm

10301-360

Connecting plate for ‘Futura’ 80x50 or 120x70

Stainless steel; 200 x 60 x 6 mm; 4 drills

10301-40/H, -40630 to -40680

M10 T-head bolt for ‘Light’ type 2, ‘Standard’ type 2, profiles type ‘Futura’

A2-70; length: 25 to 80 mm

10301-40/M

M10 hexagon nut with serrated lock washer

A2-70

10301-40825 to -40880

M10 mushroom head square necked bolt for ‘Standard’ type 2, ‘Light’ type 2


10301-41

M10 hexagon nut without serrated lock washer

A2-70

Item number

Name


10301-14 and -141

Central clamp

Aluminum blank or black anodized; 70 mm; without bolt and nut

10301-1532 to -1551

End clamp

Aluminum blank or black anodized; 32 to 51 mm; without bolt and nut

C

Module fastening

10301-41/E

M8 Hammerhead nut for profiles type ‘Futura’

A4

10301-41/M

M8 square nut

A2-70

10301-41/S

M8 locking washer

A4

10301-411 to -419

M8 Allen bolt with serrated lock washer


10301-80

M8 anti-theft device for hexagon bolt

Zinc die casting; no insertion of allen key possible

10301-97

Central clamp for frameless modules 2-parts

Aluminum/EPDM; 5.5 to 8 mm; without bolt and nut

10301-98

End clamp for frameless modules 2-parts

Aluminum/EPDM; 5.5 to 8 mm; without bolt and nut

Flat roof Quickguide The INTERSOL modular concept.

Simple solutions are often also the best. All INTERSOL mounting systems are therefore based on a standardized and easily understood 3-layer design. See for yourself. You’ll be impressed by how well our sophisticated mounting systems combine individuality and convenience. The pictograms below show you which tools you need.

3 Module fastening

2 Cross girders

1 Roof fastening (flat roof mounting frame)

Flat roof STILL HAVE QUESTIONS? We will be happy to provide you with more information. INTERSOL mounting systems stand for quality and individuality.

Pay us a visit in the Internet at:

Regardless which roof shape, which roof membranes and which project

www.intersol.eu

– we cover them all! Simply give us a call. You can reach our competent consultants who will gladly answer all your questions and provide you with planning support at +49 (0)8105 / 77 25 - 0. Just pick up the phone and give us a call!

Status 08/08

Statics. Stability. Safety.

Distributed by Donauer Solartechnik Vertriebs GmbH Zeppelinstr. 10 D - 82205 Gilching Phone

+49 (0)8105 / 77 25 - 0

Fax

+49 (0)8105 / 77 25 - 100

[email protected] // www.donauer.eu


3

TU/e

Inventarisatie klantwensen

Onderstaand zijn diverse klantwensen die naar voren zijn gekomen tijdens een vraaggesprek of per mail correspondentie. Aan de hand hiervan is een lijst van klantwensen gedestilleerd en het daarbij horende belang op een schaal van 1 tot 5. Op de volgende pagina is de opgestelde Pugh Concept Selection Chart weergegeven.

Martèn, Mijn lijstje wensen in volgorde van belang: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

goedkoop goede ventilatie onderzijde paneel gemakkelijk te transporteren gemakkelijk te monteren zowel individueel als geschakeld (geen boutjes op moeilijk bereikbare plaatsen geschikt voor zowel betontegels als grind ballast mogelijkheid om kabels uit zicht weg te werken, liefst zonder tie-raps geschikt voor meerdere typen panelen geschikt voor portrait-montage van de panelen geschikt voor montage onder verschillende elevatiehoeken mogelijkheid om bij dakrenovatie de steunen in te plakken

Succes, ben benieuwd. Hijlke Boonstra [ Maretec]

Hallo Martèn, Hierbij mijn klantwensen voor jou afstudeer project. In principe ben ik tevreden over de lightbox. Ik heb in de loop der jaren met diverse montage systemen gewerkt en de lightbox bevalt mij het beste. Je hebt met name weinig onderdelen en je kan systematisch werken. Een paar verbeteringen zouden kunnen zijn. * Het zou fijn zijn dat de panelen van bovenaf bevestigd zouden kunnen worden ( prioriteit 7 ) voordeel: je hoeft niet zoveel op de knieën. nadeel: je zit met het feit dat je de panelen moeilijk in een rechte lijn kan bevestigen. Je zou ze op 1 of andere manier van tevoren vast moeten zetten op de lightbox doormiddel van een staande rond onderaan de lightbox. Ik denk dat je in tijd weinig uithaalt en de kosten van de lightbox hoger zullen zijn. Met klem platen zijn de panelen diefstal gevoeliger. * De kabels vallen moeilijk te tyrippen. Misschien extra gaten voor tyrips in de box. ( prioriteit 9 ) * Een universele mal om de lightboxen snel te plaatsen met de juiste afstand zou ideaal zijn. ( prioriteit 9 ) Ik hoop dat je er iets aan hebt. Zou je me kunnen bellen als je de opties van andere collega’s hebt. Ik ben reuze nieuwsgierig wat voor ideeën zij hebben. Groetjes Johan Bakker [ AWIZON]

MDR / april 2009

63/95


• • • • • • • • • •

TU/e

Snel te monteren Fouten vermijdend Draagbaar (Lightbox is niet zwaar, maar onhandig) Weinig extra onderdelen Stevig en robuust, ook tijdens montage Minder ballast Koppelbaar, maar flexibel ten aanzien van positioneren Voorziening om bekabeling weg te werken Voorziening om omvormer op te hangen Moet er mooi uitzien

Succes Barry Smits [Projectleider OSPS]

Eigen lijst; 1. 2. 3. 4. 5.

6. 7. 8. 9. 10.

Reductie aantal onderdelen Snelheid monteren moet omhoog In 2 richtingen te koppelen Foutloze montage Foutloze assemblage vanuit toeleverancier, (Oskomera is hier toeleverancier die pakketten samenstelt. Nu gebeurt het nog wel eens dat bijvoorbeeld moeren vergeten worden bij te leveren. Dat zijn kleine fouten met grote kosten) Prijs mag iets hoger zijn als dit maar goedgemaakt wordt met installatiekosten Reductie transportvolume Iets verzinnen op het arbeidsintensieve plaatsen van ballasttegels Bescherming dakbedekking. In geen geval mag de draagconstructie gevaar opleveren voor de dakbedekking. Niet besparen op materiaal als de duurzaamheid van de constructie in het gedrang komt. Immers, met garantietermijnen van ca 20 jaar moet je wel zeker weten wat je doet.

Martèn Driesser [Product Manager OSPS] Lijst van klantwensen resulterend uit vragenronde onder diverse klanten Klantwensen Goed te hanteren Flexibel toe te passen Snelheid monteren Flexibel te plaatsen Duurzaam na installatie Niet te veel ballast Fraai Gunstige prijs

MDR / april 2009

Belang 3 4 5 3 4 3 2 3

64/95


4

TU/e

Motivering productevaluatie

In de productevaluatie wordt per klantwensen beoordeeld hoe de verschillende systemen scoren. Dit gebeurt op een schaal van 1 tot 5 met 1 als minste waarde en 5 als hoogste waarde. De motivatie achter de evaluatie gebeurt deels op eigen inzicht, deels op meningen van collega’s, in de tekst oplopend van zwak tot goed. Deze meningen zijn weergegeven in onderstaande matrices.

Eigenschappen van diverse draagconstructies gewaardeerd

Klantwensen Goed te hanteren Flexibel toe te passen Snelheid monteren Flexibel te plaatsen Duurzaam na installatie Niet te veel ballast Fraai Gunstige prijs

Product evaluatie 1 cehj b dj dj cdj dghj bdfh

2 adgk cfjk bgk bk cgj agh ac cej

3 b degh achi fgi adeh ei bik agk

4 fi ai ef aceh bfik bfk f i

5

e

Legenda van beschreven draagconstructies a B c d

OSPS; Lightbox Sunpower; T10 Roof Tile Ecostream; ConSole Conergy; SolarFamulus

e f g h

SolarWorld; SunTub UNIRAC; RapidRac Schletter; PrimaTop Schoenau; Sunrack

i ClickFit; FlatFix j Donauer Solartechnik; InterSol k SolarAccess; SolarFrame

•

Goed te hanteren; Hierin scoren de ConSole, de SunTub, Sunrack en InterSol slecht door de omvang van de elementen en het gewicht (met name de Sunrack met 75 kg). Minder slecht scoren de systemen Lightbox, SolarFamulus, PrimaTop enSolarFrame welke iets beter te hanteren zijn en lichter dan de eerdere systemen. Daarom een 2. Het systeem van Sunpower scoort middelmatig doordat het meerdere kleine elementen zijn die ieder niet groter zijn dan 2 meter. Het best scoren RapidRac en FlatFix. Hoewel FlatFix enkele langere hoeklijken heeft is het aantal onderdelen minder dan T10 en daardoor beter te hanteren. Het RapidRac systeem bestaat uit enkel kleine frames en daarmee wordt een 4 gehaald.

•

Flexibel toe te passen; Een zeer matige score voor Sunpower omdat dit systeem alleen voor de eigen panelen geschikt is. Ook is de hellingshoek niet aan te passen. De Console heeft een vaste hellingshoek en voor de diverse panelen verschillende uitvoeringen. Dit maakt het niet universeel toepasbaar. RapidRac en Solarframe hebben een zeer geringe hellingsgraad waarop het gemonteerd kan worden. Ook heeft RapidRac maar een smal lijstje van mogelijke panelen die gebruikt kunnen worden. De Intersol is wel voor meer panelen bruikbaar, maar een moeilijk aan te passen hellingshoek en zware betonblokken als ballast. Dit maakt het niet geschikt voor lichtere daken. Dit geldt ook voor het Conergy systeem. De SunTub is qua paneeltype breed inzetbaar, maar met een vaste en redelijk steile hellingshoek. Wel is er minder ballast nodig door het design, waardoor het beter geschikt is voor lichtere daken. Het PrimaTop systeem en Sunrack systeem zijn ook voor vele panelen geschikt en het ontwerp vraagt niet te veel ballast, al is de Sunrack natuurlijk al zwaar van zichzelf. Ook zijn de hellingshoeken aan te passen, doordat het systeem redelijkerwijs op maat wordt gemaakt. Dit geldt ook voor de Lightbox, waardoor voor ieder paneel en iedere hellingshoek een uitvoering is te fabriceren. Dit heeft echter wel invloed op de levertijden. Het Flatfix systeem is voor alle

MDR / april 2009

67/95


TU/e

geraamde panelen geschikt en door het ontwerp ook redelijk aerodynamisch en vraagt weinig ballast. Bij grote aantallen is een afwijkende hellingshoek leverbaar dan 20 en 30 graden. •

Snelheid monteren; De systemen van Conergy en Donauer Solartechnik zijn verreweg het traagst in monteren. Gezien de hoeveelheid onderdelen en het opstellen van de constructie scoren beide een 1. Iets minder traag scoren Sunpower, PrimaTop en Solarframe die zich laten kenmerken door meerdere kleine onderdelen, of een lastige wijze van opstellen. Middelmatig zijn de Lightbox, de Console, het Sunrack systeem en Flatfix die allen al minder onderdelen tellen dan voorgaande systemen. Toch is het opstellen van de gehele constructie nog niet snel genoeg voor een hogere score. Met een 4 beoordeeld zijn de RapidRac en SunTub, waarbij het Amerikaanse systeem goed scoort door de eenvoud van de onderdelen en de voorgemonteerde Rivnuts. Het van HDPE gemaakte SunTub is snel te monteren door de grote eenheden en het slimme systeem van in elkaar haken van de basisplaat. Hierdoor zijn snel lange rijen te maken die goed opgesteld staan.

•

Flexibel te plaatsen; De SolarFamulus en Intersol zijn grote stellages die meerdere panelen dragen. Hierdoor is het belangrijk dat er lange rechte lijnen opgesteld worden en dus is het systeem inflexibel in het positioneren. Indien daklichten of afvoerpijpen op het dak staan kunnen deze moeilijk worden gemeden. Tevens bestaat de ballast uit grote blokken waardoor het ook lastiger te plaatsen is. Ook Sunpower en Solarframe zijn minder flexibel omdat het een geheel raster van paneel en draagsysteem vormt die onderling gekoppeld zijn, daarom een 2. RapidRac, PrimaTop en Flatfix zijn ook gekoppeld, maar meer in de richting van de rijen, dus van oost naar west. Hierdoor kan er toch beter geanticipeerd worden op situaties op het dak. Daarnaast kunnen FlatFix en RapidRac als stellage opgebouwd worden en dan pas de ballast. Dit maakt het iets handelbaarder in de montage. De overige vier systemen, Lightbox, Console, SunTub en Sunrack zijn draagsystemen die per paneel een constructie hebben. Hierdoor kan er zeer eenvoudig een lay-out van het geheel worden opgesteld met daarin de situatie op het dak ingerekend. Deze systemen kunnen overigens veelal ook onderling gekoppeld worden indien gewenst. Score 4.

•

Duurzaam na installatie; Ondanks dat Ecostream het product Console als uiterst duurzaam bestempeld, zijn er gevallen bekend waarin bouten losgetrokken zijn van het kunststof doordat deze week is geworden. De PrimaTop is van aluminium, maar de matige score wordt met name bereikt door de scherpe kanten aan het element waar de dakbedekking en de bekabeling door kan beschadigen. Ook Intersol scoort een 2, met name doordat de stellage een aanzienlijke windvanger is en daardoor veel krachten zal krijgen te verduren gedurende 20 jaar. Ook een windvanger, maar iets robuuster is de SolarFamulus en daarom een 3. Ook Lightbox, SunTub en Sunrack scoren een 3 doordat de systemen wel solide zijn, echter wellicht kwetsbaar doordat het niet volledig geschakeld is. Door windvlagen kunnen de relatief steile stellages verschuiven en kabels losraken met daardoor eventueel uitvallen van het gehele systeem tot gevolg. Veel minder steil en geheel gekoppeld zijn de T10, RapidRac, Flatfix en Solarframe waardoor deze systemen minder vatbaar zijn voor windlasten. Dit komt ten goede aan de levensduur. De materiaalkeuze is in alle gevallen aluminium. De meeste systemen hebben wel voorzieningen waarmee beschadigingen aan het dak worden vermeden, zoals EPDM band of rubber granulaat tegeldragers.

MDR / april 2009

68/95


TU/e

•

Niet te veel ballast; De Console wordt volgens de winstbelasting normen gezien als een gesloten systeem en heeft daardoor redelijk zware windlasten te weerstaan. De Conergy en Intersol systemen zijn vrij hoog door de portrait opstelling en vangen zo veel wind. Ook is de wijze waarop de ballast is gemonteerd zo dat er constant trek is aan de ballast. Dit betekend dat dit betonelement uit 1 stuk moet bestaan en dus ook redelijk zwaar zal zijn. De Lightbox, PrimaTop en Sunrack zijn open systemen, echter niet bijzonder aerodynamisch. Ook is het onderlinge verband niet bijzonder sterk waardoor er redelijk veel ballast gepositioneerd dient te worden. Deze ballast is overigens wel als meerdere kleine elementen aan te brengen. De SunTub is volgens opgaaf van de producent redelijk aerodynamisch en scoort daarmee een 3 in deze evaluatie. Ook de Flatfix is goed bestand tegen wind, echter de positie van de ballasttegels zorgt wel voor een bepaalde puntlast in het onderliggende dak. Het hoogst scoren de systemen van Sunpower UniRac en SolarAccess, mede doordat deze systemen een zeer flauwe hellingshoek hebben. Ook zijn de systemen geheel geschakeld wat de stevigheid ten goede komt.

•

Fraai; De evaluatie van de klantwens fraai is uiteraard subjectief, daarom zal ik de motivatie kort houden. De systemen van Conergy, PrimaTop, Sunrack en Intersol scoren laag doordat het geheel vrij lomp oogt. Hierin zijn de Lightbox en Console iets ranker, doch wordt de draagconstructie niet fraai. Indien goed uitgelijnd is het geheel redelijk strak om te zien. Doordat de T10 en Solarframe een lage hellingshoek hebben oogt het geheel als een compleet veld met zonnepanelen. Ook Flatfix scoort een 3 door de strakke rijen en de dichte achterkant. Ook RapidRac is een vlak geheel met een mooie structuur in het geheel. Doordat aan de onderzijde een beugel is gemonteerd lijkt het paneel te zweven. Score 4. Ondanks de hellingshoek van de SunTub is het design van het element zeer fraai. Daarom de hoogste score.

•

Gunstige prijs; Score 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4

Systeem RapidRac Sunpower Sunrack Conergy Intersol SunTub Console PrimaTop Lightbox Solarframe Flatfix

MDR / april 2009

Prijs [€/Wp] € 0,75 € 0,60* € 0,37 € 0,35 € 0,32 € 0,30* € 0,25 € 0,20 € 0,16 € 0,15 € 0,14 *= inschatting

69/95


TU/e

MDR / april 2009

70/95


5

TU/e

Motivering streefwaarden

Voor de diverse klantwensen is voor alle systemen een evaluatie opgesteld. Hieruit blijkt de positie van de Lightbox ten opzichte van de concurrerende systemen. Om op een analytische wijze verbeteringpotentie te kunnen bepalen is het zaak om per klantwens een streefwaarde te bepalen. Welke score dient het vernieuwde product te verkrijgen om ten opzichte van de concurrentie een verbeterde uitgangspositie te hebben? Wat is dan de verbeterfactor en wat is het gewicht van de klantwens? In onderstaande tabel is dit in de laatste kolomen weergegeven.

3 b degh achi fgi adeh ei bik agk

4 fi ai ef aceh bfik bfk f i

5

e

4 4 5 4 4 3 3 3

2 1 1.66 1 1.33 1.5 1.5 1

Gewicht [%]

cdj dghj bdfh

2 adgk cfjk bgk bk cgj agh ac cej

Gewicht

3 4 5 3 4 3 2 3

Product evaluatie 1 cehj b dj dj

Verbeterfactor

Klantwensen Goed te hanteren Flexibel toe te passen Snelheid monteren Flexibel te plaatsen Duurzaam na installatie Niet te veel ballast Fraai Gunstige prijs

Belang

Gezien de positie van de Lightbox, wat is de gewenste waarde na herontwerp?

Streefwaarde

Verbeterdoelen

6 4 8,33 3 5.33 4.5 3 3 37.2

16 11 22 8 14 12 8 8 99

Legenda van beschreven draagconstructies a B c d

OSPS; Lightbox Sunpower; T10 Roof Tile Ecostream; ConSole Conergy; SolarFamulus

e SolarWorld; SunTub f UNIRAC; RapidRac g Schletter; PrimaTop h Schoenau; Sunrack

i ClickFit; FlatFix j Donauer Solartechnik; InterSol k SolarAccess; SolarFrame

De streefwaarde is de waarde die het product dient te verkrijgen na herontwerp. Dit gebeurt op de gebruikelijke schaal van 1 tot 5. Deze waarde hoeft niet altijd het allerhoogst te zijn, namelijk 5. Hierbij moet worden afgewogen wat de huidige score is en wat de concurrentie scoort. De verbeterfactor is de factor die ontstaat door de voorgestelde streefwaarde te delen door de huidige evaluatie. Het gewicht bepaald in welke mate de streefwaarde ook belangrijk wordt geacht door de klant. Dit getal bestaat uit de verbeterfactor vermenigvuldigd met het belang van de klantwens. In de laatste kolom is deze waarde in procenten uitgedrukt. De motivatie van de streefwaarden voor de Lightbox per klantwens volgt hieronder. •

Goed te hanteren; De Lightbox scoort hier middelmatig, waar de systemen UniRac en FlatFix het beter doen. Dit komt mede door de kleinere componenten van de systemen. Het streven wordt gesteld op 4. Verbeterfactor; 4/2 = 2, Gewicht; 3*2 = 6

•

Flexibel toe te passen; Deze klantwens wordt door het huidige ontwerp van de Lightbox al goed beantwoord, vandaar de score 4. Ten opzichte van de concurrentie is dit een zeer goede positie en de streefwaarde wordt gehouden op 4. Niet ambitieus, echter wel een uitdaging om dit vast te houden.

MDR / april 2009

71/95


TU/e

Verbeterfactor; 4/4 = 1, Gewicht; 4*1 = 4 •

Snelheid monteren; De huidige score van 3 is niet verkeerd, redelijk middelmatig. Echter, deze klantwens zie ik als uitdaging in het ontwerpproces en ook het belang is groot. Daarom stel ik als doel om de 5 te halen om daarmee de concurrerende systemen voor te blijven. Verbeterfactor; 5/3 = 1.66, Gewicht; 5*1.66 = 8.33

•

Flexibel te plaatsen; Met de hoge score van 4 is het huidige ontwerp zeer goed. Streefwaarde zal ook een 4 zijn. Echter is het van belang dat deze score gehandhaafd wordt in het nieuwe ontwerp. Er zijn meer concurrerende systemen die hoog scoren. Verbeterfactor; 4/4 = 1, Gewicht; 3*1 = 3

•

Duurzaam na installatie; De streefwaarde voor de Lightbox is hier een 4 waar de huidige positie een 3 is. Dit streven dient met name gezocht te worden in hogere windbestendigheid en onderhoudsvrijer, ondermeer door het wegwerken van bekabeling. Verbeterfactor; 4/3 = 1.66, Gewicht; 4*1.33 = 5.33

•

Niet te veel ballast; Hier scoort de Lightbox niet bijzonder goed met een 2, vooral omdat de concurrentie het beter doet. Toch is de streefwaarde slechts op 3 gezet, daar ik als engineer van PV systemen weet hoe lastig dit facet is. Een relatief laag ambitie niveau. Echter, het product moet van ver komen. Verbeterfactor; 3/2 = 1.5, Gewicht; 3*1.5 = 4.5

•

Fraai; Een relatief onbelangrijk onderdeel. Toch wens ik de score te verhogen van 2 naar 3 om ook een hip en mooi product te kunnen vermarkten. Verbeterfactor; 3/2 = 1.5, Gewicht; 2*1.5 = 3

•

Gunstige prijs; Dit is voor de Lightbox reeds een zeer goede positie en met de verschillen in prijs laat ik deze streefwaarde op 3 staan. Concurrerende systemen hebben nog veel in te halen. Maar wederom dient deze voorsprong wel vast gehouden te worden. Verbeterfactor; 3/3 = 1, Gewicht; 3*1 = 3

MDR / april 2009

72/95


6

TU/e

Motivering technische functies in QFD matrix

De klantwensen die voort zijn gekomen uit de enquête zijn hieronder nogmaals weergegeven. De vertaalslag naar technische functies voor de ontwerper wordt in deze bijlage gemotiveerd. •

Goed te hanteren; het element dient niet te zwaar en lomp te zijn om het op het dak handelbaar te houden voor de monteurs. Technische functies die hier direct aan gekoppeld zijn, zijn het volume en het gewicht van het element. Dit hangt ook weer direct samen met de materiaalkeuze. Deze kan gewicht en volume sterk beïnvloeden. Ook de functie stapelbaar is toegevoegd omdat ik dit als een vereiste zie in de productie, transport en montagefase. Als de elementen niet te stapelen zouden zijn, betekend het een vermenigvuldiging van de aantal pallets, ritten en hijsmomenten.

•

Flexibel toe te passen; de draagconstructie dient voor velerlei toepassingen bruikbaar te zijn, dus voor vlakke daken met diverse afmetingen en hoogtes, alsook voor systemen met andere panelen. Dan is de installateur niet beperkt in zijn componentenkeus en kan hij beter voorzien in de wensen van de afnemer. Indien de hellingshoek van het systeem aan te passen is, maakt dit het systeem nog flexibeler. Juist door een lagere hellingshoek neemt de GCR toe en kan er per vierkante meter dakoppervlak meer energie geproduceerd worden.

•

Snelheid monteren; de kosten van de draagstructuren lopen sterk uiteen, maar een niet te vergeten onderdeel in de totale kostprijs is het monteren zelf. Als de snelheid van monteren omhoog zou kunnen, heeft dit een positieve invloed op de totale kostprijs. De technische functies die hiermee samenhangen zijn ondermeer het aantal onderdelen waaruit de totale constructie bestaat. Door het aantal schroeven, bouten en frames terug te brengen wordt ook het aantal handelingen terug gebracht. Dit hangt ook weer samen met het aantal benodigde stuks gereedschap. Indien de installateur slechts een of twee tools nodig heeft voor de gehele montage, kan dit versnellend werken. Ook is de montagewijze van invloed op de snelheid van montage. Door een innovatief systeem zou het monteren wellicht sneller kunnen. Een voorbeeld hierin is het klemmen van de panelen in een structuur zoals Schoenau hanteert.

•

Flexibel te plaatsen; een systeem dat per paneel een draagconstructie heeft kan eenvoudig gepositioneerd worden en aangepast aan de situatie op het dak. Zo kan een dak optimaal benut worden. Een andere functie is het onderling koppelen, wat de snelheid van montage omhoog kan brengen en ook de hoeveelheid ballast kan reduceren. Maar hierdoor wordt het creëren van rijen een must, wat ten koste gaat van de eerder genoemde flexibiliteit. Ook is de locatie en moment van ballast een item wat invloed heeft op de flexibiliteit. Als de ballast vooraf geplaatst moet worden kan daarna moeilijker met het systeem geschoven worden. Echter, achteraf plaatsen van ballast kan extra risico’s met zich meebrengen tijdens installatie. De locatie van de ballast verdient ook aandacht en kan onderdeel uitmaken van de constructie zoals bij het ClickFit systeem.

•

Duurzaam na installatie; aangezien panelen minimaal 20 jaar dienen mee te gaan door ondermeer de FiT, kan vanuit de eigenaar een zelfde periode geëist worden voor de draagconstructie. De eerder genoemde materiaalkeuze is hier van toepassing, maar ook mogelijke beschadigingen aan de dekbedekking tijdens installatie en daarna is hier ontoelaatbaar. De bekabeling dient in de installatie enigszins weg gewerkt te zijn. Als kabels 20 jaar lang los hangen en schuren langs bijvoorbeeld scherpe aluminium randen kan dit zeker invloed hebben op de technische levensduur van het systeem. En als in het ontwerp de aerodynamica goed verzorgd is, heeft dit hoogstwaarschijnlijk een positief effect op de constructie.

•

Niet te veel ballast; deze klantwens is indirect ook verbonden met andere klantwensen zoals flexibele toepassing en snelheid monteren. Immers, minder ballast betekent dat ook minder sterke gebouwen in aanmerking komen voor PV en dat de installatietijd gereduceerd

MDR / april 2009

73/95


TU/e

wordt omdat er minder ballast geplaatst hoeft te worden. Maar als technisch functies komt ook de aerodynamica naar voren. Immers, hoe beter de constructie met windlasten om gaat, hoe minder ballast er vereist is. Ook het type ballast verdient aandacht. De meeste systemen werken met betontegels, die goedkoop zijn en heel goed te verkrijgen. De systemen van Conergy en Donauer echter gebruiken grotere betonblokken waarop het systeem geplaatst wordt. Deze zijn moeilijker te hanteren dan betontegels van circa 15 kilogram. De Console daarentegen kan zowel met betontegels als met grind worden gevuld. Grind heeft als voordeel dat het vaak al op het dak aanwezig is als ballast voor de reguliere dakbedekking. Ook kan grind met een betonpomp vanaf de begane vloer worden opgepompt zodat de installateur niet met tegels hoeft te schouwen. •

Fraai; ondanks dat PV systemen op vlakke daken vaak niet te zien zijn, is het uiterlijk niet geheel uit te vlakken. De technische functie design hangt hieraan, al is het geen direct bruikbare functie waarmee de ontwerper aan de slag kan.

•

Gunstige prijs; uiteraard moet het systeem bijdragen aan de algehele kostprijsreductie van PV, dus mag de onderconstructie niet te duur worden. Echter moet wel een balans gevonden worden met de klantwens snelheid monteren. Als deze immers sterk toeneemt mag dit in meer of mindere mate ten koste gaan van de prijs per constructie. De technische functie maakbaarheid is hier wel het meest van toepassing, gekoppeld met de materiaalkeuze en aantal onderdelen. In het proces zal het ontwerp steeds getoetst dienen te worden aan deze maakbaarheid.

MDR / april 2009

74/95


7

TU/e

Datasheet Suntech STP 200-18/Ud module

MDR / april 2009

75/95

P200 -18/Ud STP210 - 18/Ud STP190 - 18/Ud

210 Watt Maximum Power

SOLAR PANEL

Features • High conversion efficiency based on leading innovative photovoltaic technologies • High reliability with guaranteed +/-3% power output tolerance, ensuring return on investment • Attractive appearance • Withstands high wind-pressure and snow load, and extreme temperature variations • Easy to install

Quality and Safety • 25-year power output transferable warranty with PICC insurance • Rigorous quality control meeting the highest international standards • ISO 9001:2000 (Quality Management System) and ISO 14001:2004 (Environmental Management System) certified factories manufacturing world class products • IEC61215, Safety tested IEC61730, conformity to CE, UL listings: UL1703, cULus, Class C fire rating

Recommended Applications • On-grid utility systems • On-grid commercial systems • Off-grid ground mounted systems

Suntech’s technology yields improvements to BSF structure and anti-reflective coating to increase conversion efficiency

Unique design on drainage holes and rigid construction prevents frame from deforming or breaking due to freezing weather and other forces

www.suntech-power.com | E-mail: [email protected] STP is a trademark of Suntech Power Holdings Co., Ltd. All rights reserved

Thermal isolation between the lamination and an advanced specially designed J-box delivers improved performance stability. It also provides complete interconnection between modules and inverters ensuring that the efficiency of the modules can be fully utilized.

The panel provides more field power output through an advanced cell texturing and isolation process, which improves low irradiance performance

Suntech was named Frost and Sullivan’s 2008 Solar Energy Development Company of the Year

STP-DS-STD-N01.01 Rev 2008 © Copyright 2008 Suntech Power

P200 - 18/Ud STP210 - 18/Ud STP190 - 18/Ud Electrical Characteristics Characteristics

STP210-18/Ud

STP200-18/Ud

STP190-18/Ud

Open - Circuit Voltage (Voc)

33.6V

33.4V

33V

Optimum Operating Voltage (Vmp)

26.4V

26.2V

26V

Short - Circuit Current (Isc)

8.33A

8.12A

7.89A

Optimum Operating Current (Imp)

7.95A

7.63A

7.31A

Maximum Power at STC (Pmax)

210Wp

200Wp

190Wp

-40ºC to +85ºC

-40ºC to +85ºC

-40ºC to +85ºC

1000V DC

1000V DC

1000V DC

Maximum Series Fuse Rating

20A

20A

20A

Power Tolerance

±3 %

±3 %

±3 %

Operating Temperature Maximum System Voltage

STC: lrradiance 1000W/m2, Module temperature 25ºC, AM=1.5

Mechanical Characteristics 942 [37.1] Junction box Drainage holes

14×9 [0.55×0.35] Mounting slot 8 places

BACK VIEW

2-ø4 [ø0.16] Ground holes 2 places

1482 [58.3]

A 702 [27.6] 1202 [47.3]

A

Solar Cell

Poly-crystalline 156×156mm (6inch)

No. of Cells

54 (6×9)

Dimensions

1482×992×35mm (58.3×39.1×1.4inch)

Weight

16.8kg (37.0lbs.)

Front Glass

3.2 mm (0.13inch) tempered glass

Frame

Anodized aluminium alloy

Junction Box

IP67 rated

Output Cables

RADOX® SMART cable 4.0mm2 (0.006inch2 ), symmetrical lengths (-) 1000mm (39.4inch) and (+) 1000mm (39.4inch), RADOX® SOLAR integrated twist locking connectors

Temperature C Front View

Section A-A 11 35

-(0.47 ± 0.05) %/ºC 992 [39.1]

1.5

Note: mm [inch]

45±2ºC

Nominal Operating Cell Temperature (NOCT)

-(0.34 ± 0.01) %/ºC (0.055 ± 0.01) %/ºC

35

Temperature Dependence of Isc, Voc, Pmax

Current-Voltage & Power-Voltage Curve (200W) 9

210

140

180

120

1000W/m2 8

7

Isc

800W/m

150

600W/m2

120

5

4

90

3 60

Power(W)

Current(A)

6

Normalized Isc, Voc, Pmax (%)

2

100

Voc 80

Pmax 60

40

2 30

1

0

0 0

5

10

15

20

25

Voltage(V)

www.suntech-power.com | E-mail: [email protected]

30

35

20

-50

-25

0

25

50

75

100

Cell Temperature (ºC)

STP-DS-STD-N01.01 Rev 2008


TU/e

MDR / april 2009

78/95


8

TU/e

Technisch ontwerp Foldaway

DO 001 ; Overzicht Foldaway Module DO 002 ; Overzicht Foldaway Schragen DO 003 ; Overzicht Foldaway Opstellingen & Configuraties

MDR / april 2009

79/95


9

TU/e

Verpakkingswijze en transport

Diverse moduleproducenten hanteren een eigen manier van verpakken van de modulen. Hierbij wordt met name gekeken naar de afmeting van het paneel en het transportmedium. Schott Solar verpakt haar modules per twee in een doos en bouwt een pallet op met in totaal 36 panelen plat op elkaar gestapeld. Omdat de dozen geen of weinig onderling verband hebben, wordt de pallet met plastic folie ingewikkeld. De module is de ASE 165 met de afmetingen 1580*808*50. Omdat de modulen plat liggen is dit ook ongeveer de grootte van de pallet. Het complete pakket is circa 2,2 meter hoog. Schott is gevestigd in Alzenau, Duitsland en het gros van het transport verloopt via vrachtwagens naar Europese afnemers. Het afval is met circa 18 kartonen dozen aanzienlijk.

Figuur 1; Verpakkingswijze Schott Solar

MDR / april 2009

83/95


TU/e

Het Spaanse Atersa is gevestigd in Valencia en produceert voornamelijk voor de Europese markt. Derhalve gaat dit vervoer ook met vrachtwagens. De modulen hebben een vermogen van 214 Wp tot 230 Wp met de afmetingen 1650*992*50. Deze modulen zijn een stuk groter dan de ASE van Schott. Atersa verpakt haar modulen in houten kratten van circa 1750*1100*1200 waarin de modulen rechtop staan. Per pallet passen 21 modulen. Het gebruik van houten kratten is voor de bescherming van de modulen zeer goed en de kratten kunnen ook goed gestapeld worden. Maar deze verpakkingswijze levert op de bouwplaats veel afval op. Het uit de krat nemen van modulen is voor een enkele persoon een lastige klus, daar de module geheel naar boven getild moet worden naar circa 2 meter hoog eer het uit de krat is. Ook ontstaat de situatie dat als er meerdere modulen uit de krat zijn genomen, de overige modulen omvallen.

Figuur 2; Diverse foto’s van verpakkingswijze Atersa

MDR / april 2009

84/95


TU/e

De Chinese producent Suntech levert de modulen aan op pallets met de afmeting 1580*1120*1200. In een pallet passen 26 modulen welke rechtopstaand vervoerd worden. De pallets zijn aangepast aan de interne afmetingen van een reguliere container omdat alle vervoer per schip verloopt. Per 40 voet container passen 28 pallets, totaal 728 panelen. Ten opzichte van Atersa is de toepassing van kartonnen rekken een aanzienlijke verbetering voor wat betreft de verticale modulepositie. Deze rekken positioneren de modulen rechtopstaand in de doos en zorgen dat de panelen niet omvallen. Echter, het zwaartepunt van de gehele pallet verschuift enorm als de pallet halfvol is. Dit kan in het logistieke proces tot problemen leiden. Ook blijft het onhandig om de modulen uit de doos te halen, net als bij Atersa. Wel is het restafval minder dan in de andere verpakkingsmethoden.

Figuur 3; Diverse foto’s van verpakkingswijze Suntech

MDR / april 2009

85/95


TU/e

Indien de modulen volgens de in het verslag aangedragen verpakkingswijze worden verscheept is het noodzakelijk om te weten hoeveel STP 200 panelen er daadwerkelijk in een zeecontainer passen. Met deze wetenschap kan een goed vergelijk gemaakt worden met de huidige verpakkingswijze. De modulen worden in een 40 ft zeecontainer vanuit China per boot richting Europa verscheept. Deze container heeft de binnenmaten van 12010 x 2340 x 2390 mm (lxbxh)1 Per pallet worden de panelen horizontaal geplaatst. Hierdoor is de afmeting van het paneel tevens de minimale ruimte van de pallet. Dit is 1482 x 990 mm, echter houdt rekening met de kunststof klemmen. Ter bescherming is het raadzaam een kartonnen omhulsel aan te brengen. Dit resulteert in een extra dikte rondom van circa anderhalve centimeter. Hierdoor wordt de totale pallet 1512 x 1050 mm. Door de kunststof klemmen en de mechanische wijze van stapelen, kunnen de stapels modulen zeer strak bemeten worden. De hoogte van het pakket is afhankelijk van de deurhoogte, gelijk aan de interne hoogte van de container. Uitgaand van een pallet van 160 mm hoog is er ruimte voor 2230 mm paneel. Met een framedikte van 40 mm en een kunststof klem van 44, zijn dit totaal 50 panelen. De afmetingen van de pallet maken het mogelijk om in de breedte 2 pallets te plaatsen en in de lengte 7. Op de kopse kant is dan nog circa 1400 mm over tot aan de deur, waardoor hier nog een pallet in de breedte kan staan. Totaal passen er dan 15 pallets in de container en dus totaal 750 panelen. Vergeleken met de huidige verpakkingswijze zijn dat 22 panelen extra.

Figuur 4; Illustraties van mogelijke verpakkingswijze 40 ft zeecontainer.

1

http://www.wijcontainers.nl/

MDR / april 2009

86/95


TU/e

10 Motivering score klantwensen van nieuw ontwerp Het nieuwe ontwerp dient te worden gespiegeld aan de klantwensen en de score welke werd nagestreefd, uitgesproken in de QFD. In onderstaande tabel zijn deze waarden opgenomen met daarin het belang van de klantwens, de huidige score van de Lightbox, de streefwaarde welke eerder is opgesteld en de score die het nieuwe ontwerp krijgt. In de laatste kolom is het verschil aangegeven tussen de score van het nieuwe ontwerp en de beoogde streefwaarde. Beoordeling anticipatie nieuw ontwerp op klantwensen Klantwens Goed te hanteren Flexibel toe te passen Snelheid monteren Flexibel te plaatsen Duurzaam na installatie Niet te veel ballast Fraai Gunstige prijs

Belang 3 4 5 3 4 3 2 3

Lightbox heden 2 4 3 4 3 2 2 3

Lightbox streven 4 4 5 4 4 3 3 3

Nieuw ontwerp 5 3 5 4 4 4 3 4

Ten opzicht van streven +1 -1 = = = +1 = +1

•

Goed te hanteren; hier haalt het nieuwe ontwerp de maximale score van 5 omdat er geen additionele draagconstructie meer toegepast wordt. Deze is in het frame geïntegreerd terwijl deze slechts een minimale gewichts- en volumetoename tot gevolg heeft. Dit heeft ook een positieve invloed op ondermeer de logistiek en het verticale transport.

•

Flexibel toe te passen; het ontwerp zit vast aan het paneel en dus kan deze draagconstructie niet worden toegepast bij andere panelen. Dit is ten opzichte van de huidige Lightbox een minpunt en is slecht voor de marktkansen van het systeem. Hier is echter voor gekozen doordat er in het dak van het kwaliteitshuis te veel negatieve relaties aan deze eigenschap vast zaten. De score is toch een drie omdat het systeem redelijk flexibel is met de paneelopstelling en Ground Coverage Ratio. Dit in tegenstelling tot het T10 systeem.

•

Snelheid monteren; deze klantwens is in het proces de voornaamste wens geweest en het streven was met de vijf reeds ambitieus. Niettemin, dit ontwerp kan geheel voldoen aan dit streven door de samensmelting van paneel en draagconstructie. Wellicht zal het vullen van de ballastreservoirs nog de meeste tijd kosten.

•

Flexibel te plaatsen; hoewel er in het ontwerp diverse koppelingen plaats vinden, blijft het geheel nog redelijk flexibel als het geplaatst wordt in grotere systemen. Voor kleine systemen is het niet geschikt, doordat het dan de koppelingen verliest, juist de kracht van het systeem. Als er in de systeem lay-out gekozen wordt voor grote vlakken aaneengeschakelde panelen is dit ontwerp uitermate geschikt. Bij nieuwbouw kunnen obstakels op het dak wellicht geclusterd worden waardoor dit montagesysteem nog beter kan worden benut.

•

Duurzaam na installatie; het toegepaste materiaal is voldoende duurzaam om lang mee te gaan. De stijfheid en duurzaamheid van de scharnieren zal getoetst moeten worden, maar hierin voorzie ik geen problemen. De dakbedekking wordt op de reguliere manier beschermd met rubbergranulaat tegeldragers. Zoals ook bij meer systemen. De bekabeling kan in verre mate worden weggewerkt tegen het frame aan. Hiermee worden loshangende kabels voorkomen en dure kabelgoten uitgespaard. De duurzaamheid van de HDPE paneelklemmen moet nog worden aangetoond. Dit is een wezenlijk onderdeel. Ook de waterreservoirs dienen minimaal 20 jaar mee te gaan. Anders kan het zijn primaire functie verliezen.

MDR / april 2009

87/95


TU/e

•

Niet te veel ballast; door te kijken naar de regelgeving omtrent windbelastingen en hierop in te spelen met het ontwerp is de hoeveelheid ballast gereduceerd. Daar komt bij de wijze van ballast. Het toepassen van waterreservoirs maakt dat het arbeidsintensieve plaatsen van 30 kg wegende betontegels achterwege kan blijven. De lichte reservoirs worden geplaatst waarna deze direct met water gevuld worden. Dit water wordt met slangen aangevoerd en kost daardoor totaal geen energie. Afhankelijk van het debiet van de waterleidingen gaat dit snel of minder snel. Deze voordelen maken dat het ontwerp een vier scoort op deze klantwens, een punt hoger dan het streven.

•

Fraai; een subjectieve klantwens waar niet veel aandacht aan is besteed. Doordat het geheel gekoppeld is en daarmee een strak uiterlijk krijgt, vind ik de score 3 op zijn plaats.

•

Gunstige prijs; hoewel het paneel aan de inkoopzijde duurder gaat worden door het aangepaste ontwerp, wordt er aan de uitvoeringzijde sterk bespaard. De additionele draagconstructie komt geheel te vervallen. Dit komt voor de Lightbox neer op circa 32 EURO per paneel (0,16 €/Wp * 200Wp) Hier komt nog bovenop de besparing in montagetijd, logistiek en vermindering op de ballastkosten. In hoofdstuk 6 is dit aspect verder uitgewerkt.

MDR / april 2009

88/95


TU/e

11 Reflectie op toepassing QFD Reflectie op toepassing QFD in afstudeeronderzoek Martèn Driesser [ studentnr 513633 ] Onderdeel van het vak Productbeleid [0E310] Tilburg, 03 april 2009 Doelstelling van mijn onderzoek was het creëren van een innovatieve draagconstructie voor zonnepanelen welke zou moeten bijdragen aan de gewenste prijsreductie van deze duurzame energievorm. Nu is zonne-energie nog te duur, maar op termijn dient de techniek zonder overheidsstimulering te kunnen concurreren met de huidige conventionele energievoorzieningen. Er zijn in de markt reeds diverse draagconstructies verkrijgbaar alsook het door het bedrijf waar ik werk geproduceerde Lightbox-concept. Voor het tot stand komen van het ontwerp heb ik gestreefd naar een academische werkwijze voor het opstellen van randvoorwaarden en ontwerpcriteria. Voor de volledigheid en begrijpbaarheid heb ik het gedeelte van mijn scriptie waarin de QFD methodiek is toegepast integraal opgenomen in dit bestand. In eerst instantie heb ik enkel een Pugh Concept Selection Chart uitgevoerd om daarmee aan de hand van diverse criteria een beoordeling te kunnen geven van de producteigenschappen van concurrerende systemen. Idee hierachter was het herkennen van sterke eigenschappen van de afzonderlijke systemen en hieruit de bruikbare aspecten te combineren in een nieuw ontwerp. Aan de hand van beschikbare technische literatuur heb ik enkele van mijn collega’s een Chart in laten vullen alsook ikzelf. Echter bood deze methode mij onvoldoende grip op ontwerpeisen. De uitkomst was een samenvatting van losse kreten die moeilijk op waarde te schatten was. Juist was ik op zoek naar een methodiek welke mij op analytische wijze inzicht zou kunnen verschaffen in de diverse klantwensen en hieraan gekoppeld een waardering van diverse constructies, met name de Lightbox. Met deze resultaten zou ik meer gericht bepaalde onderdelen kunnen herontwerpen om daarmee beter tegemoet te komen in de klantwensen. Dit bracht mij bij het Quality Function Deployment model.

Opstellen klantwensen Startpunt voor de uitvoering van de QFD is het achterhalen van klantwensen die door gebruikers uitgesproken worden voor het systeem. Hiertoe heb ik middels een open schriftelijke enquête diverse mij bekende installateurs gevraagd naar de wensen die zij hebben bij een nieuw ontwerp van een draagconstructie. Mijn doelgroep was snel duidelijk omdat ik zelf nauw betrokken ben bij de realisatie van grootschalige PV systemen met de Lightbox. Het betreft vooral de personen die de systemen op daken monteren. Deze doelgroep was goed gekozen echter de respondenten waren bij nadere beschouwing niet divers genoeg. Alle respondenten waren vooral bekend met de Lightbox. In eerste instantie was dit niet hinderlijk omdat ik een verbeterd ontwerp van dit element voor ogen had. Echter na het voltooien van de QFD kreeg ik als ontwerper

MDR / april 2009

89/95


TU/e

het inzicht dat het nieuwe ontwerp het Lightbox-concept geheel los zou moeten laten. Een meer diverse doelgroep met meer ervaring met andere systemen zou waarschijnlijk meer bruikbare algemene klantwensen opgeleverd hebben. Tevens heb ik gekozen voor een open schriftelijke enquête omdat ik hiermee tijdwinst hoopte te boeken. Het aantal respondenten viel echter tegen; van de acht verstuurde verzoeken kwamen er drie terug. In de bijlage zijn deze reacties weergegeven alsook het enquêteformulier. Deze reacties verschillen sterk in opzet en ook in bruikbaarheid: • De uitgesproken klantwensen van Hijlke Boonstra zijn benoemd vanuit een objectieve visie en hij heeft de Lightbox als constructie redelijkerwijs losgelaten. De genoemde onderdelen zijn voldoende algemeen om de ontwerper vrijheid te geven in de interpretatie van de klantwens; “geschikt om…”; • Johan Bakker is minder geslaagd in een algemene beschrijving van zijn wensen. Hij borduurt voort op het Lightbox-concept en treedt enorm in detail. Hij hanteert ook het woord verbeteringen waarmee hij onbedoeld de rol van de ontwerper overneemt; • De onderdelen welke Barry Smits noemt zijn weer veel algemener te bestempelen al hebben de antwoorden ook wat vaags over zich heen; “draagbaar” en “weinig extra onderdelen”. Deze wensen roepen direct vragen op als “hoe draagbaar?” en “minder extra onderdelen ten opzichte van wat?”; • Mijn eigen lijst was wel beter gespecificeerd maar ik wist uiteraard exact wat er gevraagd werd. Ook had ik als ontwerper reeds enkele elementen in mijn hoofd waardoor de gegeven antwoorden iets beïnvloed zijn. Zo is de wens “iets verzinnen op ballasttegels” een voortvloeisel uit het idee om water als ballast toe te passen. Dit had ik reeds eerder bedacht. Met deze ontvangen reacties heb ik de definitieve klantwensen opgesteld. Ondanks mijn overtuiging dat de klantwensen redelijk correct de waarheid benaderen vind ik de wijze van totstandkoming minder sterk. Het aantal respondenten viel tegen waardoor er geen trend in de antwoorden heeft kunnen ontstaan. Ook de kwaliteit van de antwoorden liet te wensen over. De open enquête was hier bij nader inzien toch niet geheel op zijn plaats. Bij een interview zou ik in staat zijn geweest om bijvoorbeeld Bakker de juiste richting in te sturen en bij Smits door te vragen naar wat hij dan verstond onder zijn vage wensen. Inschalen belangen aan klantwensen Bij het opstellen van de belangen die gekoppeld zijn aan de klantwensen heb ik zelf de inschaling gemaakt. Hierbij heb ik uiteraard ook geluisterd naar de respondenten maar mijn eigen overtuiging heeft hier wel zwaarder gewogen. Zo heeft de wens duurzaam een vier gekregen terwijl die niet veelvuldig of nadrukkelijk wordt genoemd door de respondenten. Dit geldt ook voor de wens snelheid monteren. Na een gesprek met Smits was ook hij overtuigd dat, toen ik mijn interpretatie van deze wens uitsprak, dit een belangrijk aspect was. In eerste instantie zou deze wens lager scoren. Dat ik hier de waarden zo heb gemanipuleerd is uiteraard niet geheel correct maar de gegeven feedback maakte dit mijn inziens noodzakelijk. De kwaliteit van de antwoorden was te laag om hier kwantitatieve data uit te filteren.

MDR / april 2009

90/95


TU/e

Ook moet gezegd worden dat de spreiding in de tabel matig is. Slechts eenmalig heb ik een twee durven geven en eenmaal een vijf. Hierdoor liggen de belangen te dicht bij elkaar wat het functioneren van de matrix niet ten goede komt. Concurrentieonderzoek Wezenlijk onderdeel van de QFD vormt het concurrentieonderzoek. Hierin worden vergelijkbare producten beoordeeld in de mate van beantwoording van de verschillende klantwensen. In deze analyse is enkel voor de systemen Lightbox, Flatfix en Console een op ervaring gebaseerde beoordeling opgesteld. Deze systemen zijn mij bekend. De overige systemen zijn beoordeeld aan de hand van de beschikbare informatie via internet en vakbladen. Dit is wel een zwakke manier van beoordelen omdat het in wezen nooit voldoende grondig kan gebeuren en systemen wellicht diverse eigenschappen bezitten die nu verkeerd worden ingeschat. Wel heb ik de uitkomsten bij diverse collega’s geverifieerd en er werden geen afwijkende scores geconstateerd. Overigens kwam de eerder opgestelde Pugh Concept Selection Chart hier weer van pas. De toegepaste Likertschaal is volgens de QFD methodiek zeer bruikbaar maar ook in deze tabel is te ontdekken dat de spreiding matig is. Slechts eenmalig is een vijf toegekend en dan ook nog aan een subjectieve klantwens. Onderbewust zal ik bij de inschaling ruimte hebben gelaten voor een hoge streefwaarde. De kolommen in het Benchmark-gedeelte worden rekenkundig gevuld met uitzondering van de streefwaarden. Deze streefwaarden worden door de ontwerper opgesteld na evaluatie van het concurrentieonderzoek. Dit is in de matrix ook gebeurd maar de scores die hieruit volgen zijn gerelateerd aan de huidige scores van een bepaald ontwerp, hier de Lightbox. Indien een toekomstig ontwerp wezenlijk af zal wijken van het oorspronkelijke ontwerp verliest de verbeterfactor en daarmee ook het gewicht deels zijn waarde. Immers zal het nieuwe ontwerp sowieso dienen te voldoen aan de huidige eigenschappen en van daaruit te verbeteren. Dit manco is te verklaren doordat ik in eerste instantie zoekende was naar een verbetert ontwerp van de Lightbox. Later werd mij helder dat ik met het huidige systeemconcept niet de gestelde streefwaarden kon vervullen en resulteerde dit in een geheel nieuw ontwerp. De kernmatrix In de kolommen van de kernmatrix zijn technische functies opgesteld die voor de ontwerper de vertaalslag maken van de klantwensen. In de bijlage is de motivering weergegeven van deze functies. Ondanks de voor mij plausibele keuzes in deze functies proef ik in mijn eigen verhaal dat ik ergens op aan stuur. Uiteraard heb ik als ontwerper iets in mijn hoofd en hier werk ik ook naar toe. Ook zijn de technische functies niet ver genoeg uitgewerkt. Er is in een kolom bij voorbeeld gegeven aantal onderdelen of gewicht. Echter zijn deze onderdelen niet kwantitatief uitgewerkt. Wat wordt er bedoeld met “meer onderdelen dan…” of “lichter dan…” Met deze vage functies is het niet eenvoudig vergelijkingen met concurrerende systemen te maken op deze onderdelen. In de matrix zijn de relaties gewaardeerd tussen de klantwensen en de technische functies. Dit gebeurt middels de schaalverdeling 9,3,1 of geen relatie. Een goede motivering ontbreekt in het geheel maar de matrix is naar mijn mening correct in ingevuld. Wat ik tijdens het invullen echter miste was een discussie die hoort bij dit

MDR / april 2009

91/95


TU/e

proces. Ik heb uiteraard wel bij iedere relatie zelf afwegingen gemaakt maar tegenspraak heb ik hierin niet hoeven dulden. Deze aspecten zorgen ervoor dat de QFD uiteindelijk geen richtlijnen voor het ontwerpproces oplevert maar juist inzicht verschaft in het ontwerpbeleid. Ook het dak van het kwaliteitshuis is hierin meegenomen. Tot nu toe heeft het huis dus enkel ondersteund in het herkennen van klantwensen, het benoemen van belangrijke technische functies en deze functies (gekoppeld aan de verbeterfactor) kwantificeren op prioriteit. Deze prioritering vormt de basis van het ontwerpproces in hoofdstuk 5. In dit proces worden ontwerpen opgesteld, concepten uitgedacht en problemen opgelost. Middels uitgebreide beschrijvingen heb ik de lezer aan de hand genomen langs mijn gedachtegang om deze onderdelen op te lossen, zoals materiaalkeuze, scharnierpunten en klemmen. Ook het opschonen van het dak van het kwaliteitshuis valt hieronder. Dit proces komt overeen met het kantelen van de matrices van het kwaliteitshuis, van onderdelen, procesplanning naar productieplanning. Dit kantelen gebeurde in wezen in mijn hoofd waar ik bij de afwegingen steeds vooruit dacht zoals onderdeelkeuze en montageprincipes. Echter was dit proces niet zo gestructureerd en geordend als het kantelen in de theorie kan zijn. Helaas is de juiste correcte diepgang in dit proces niet gehaald. Maar ik heb gepoogd een zo volledig mogelijk concept neer te zetten en het is ook niet mijn bedoeling geweest een blauwprint op te stellen voor het productieproces. Dit vervolg kan eventueel in een volgend proces plaats vinden middels ondermeer de FMEA, DFAM en Taguchi methoden.

MDR / april 2009

92/95


TU/e

12 Omvormerconfiguratie

MDR / april 2009

93/95

NEW SUNMASTER XL SERIES FOR HIGH POWER PV SYSTEMS 10 kW and 15 kW - three phase

High power, compact size The

most

recent

development

from

Mastervolt is a new high power solar inverter with a power rating of 10 and 15 kW AC. The new Sunmaster XL models are delivered in a waterproof IP55 enclosure which can be installed in either a grid connected solar tracker system or a stationary PV system. The inverter consists of three highly efficient switch mode power modules of 3.3 or 5 kW power rating each, dependent on the model. The unit has an operating DC voltage window of 100-600 V DC. Galvanic isolation is provided by class II high frequency transformers.

Best yields The new Sunmaster XL has an operating efficiency of over 95 % (EU). The output voltage is 230 V AC three-phase, 50 Hz. Islanding protection is foreseen according to local standards. Extended diagnostics and remote monitoring is delivered as a standard.

Sunmaster XL 15 kVA.

GENERAL SPECIFICATIONS Description

integrated 3-phase solar inverter, consisting of one IP55 Outdoor enclosure and 3 power modules. Enclosure and modules to be shipped separately.

Operating temperature

-20 °C to 60 °C ambient, full power up to 40 °C ambient air temperature derating -3%/°C above 40 °C

Storage temperature

-20 °C to 60 °C

Relative humidity

protected against humidity and condensing air by PCB coating

Protection degree

IP55

Safety class

class I (metal housing with earth connection)

Galvanic isolation

class II (safety transformer)

Weight

135 kg (96 kg enclosure + 3x 13 kg modules)

Dimensions (hxwxd)

1200 x 580 x 480 mm (with legs: 1408 x 638 x 480 mm)

Connections

power module: DC input is fitted with MC2/4mm connectors / AC output fitted with 100 cm AC cable / 2 RS485 communication ports. Enclosure: mounting positions prepared for 2x 50 cm DIN rail (not included).

Product warranty

Version no. EN280807. Article no. 50000500007270.

60 months

TECHNICAL SPECIFICATIONS SOLAR INPUT (DC)

Model XL10

Model XL15

Recommended PV power range

9 kWp - 13 kWp

14 kWp - 20 kWp

Maximum input power

11.200 W DC

16.800 W DC

Continuous power @ 40° C

10.650 W DC

15.975 W DC

Start-up power

3 x 15 W

Operating voltage

range 100 - 600 V DC; nominal 400 V DC

MPP voltage range @ nominal power

180 - 480 V DC

Maximum voltage

600 V DC

Number of inputs

3

Rated current

3 x 30 A

MPP tracker

3 MPP trackers with 99,9% MPP efficiency (Fraunhofer algorithm)

DC connectors

6 Multi Contact II connectors

GRID OUTPUT (AC) Voltage

230 V AC three phase

Nominal power

10.000 W

230 V AC three phase 15.000 W

Maximum power

10.500 W

15.750 W

Nominal current

3 x 15 A

3 x 22 A

Frequency

50 Hz models: 48 - 52 Hz programmable / 60 Hz models: 57 - 63 Hz programmable

Power factor

> 0,99 at full power

Harmonic distortion

THD < 5% at full power; UL1741 / IEEE1547(2003) / IEEE 1547.1(2005) compliant

DC current injection

galvanic grid disconnection at 1000 mA DC (to VDE 0126-1-1:2006)

Stand-by power

<5W

EU efficiency

95% @ Unom

Maximum efficiency

96%

AC connector

AC and DC glands on detachable plate in bottom of connection compartment. Power modules supplied with 3 x 4 mm2 cable. DIN rail, connection equipment, fuses, terminal blocks etc. not included.

Fuse

Internal PCB fuse in power modules

SAFETY DEVICES General

galvanic separation between DC and AC side by means of class II HF transformers

Island protection

An AC fault in any of the phases will disable all three power modules. Redundant voltage and frequency window monitoring (QNS). Independent cut-off by means of 2 pole relay and solid state switch (ENS) according to VDE 0126-1-1:2006.

Temperature protection

Thermal switch off at power module internal over temperature

Safety devices DC side

• DC-to-earth isolation resistance monitoring • DC over-voltage detection (LED warning and switch off) • DC inverse polarity protection (diodes) • DC current limiting by up-shifting operating voltage • transients (varistors and buffer capacitor) • overload (power limiting and temperature controlled power derating)

Safety devices AC side

• AC current limiting • DC current injection protection • short circuit (ceramic fuse) • transients / surge up to 4 kV (varistors)

Reclosure time

wait 10 - 300 s (model dependant) after AC grid fault

SYSTEM INFORMATION / DIAGNOSTICS / COMMUNICATION User interface

6 status LED’s on each power module

External communication

2 surge protected RS485 connections. Max. 10 XL units can be connected to 1 Data Control Pro datalogger.

REGULATIONS AND DIRECTIVES CE Conformity

yes

EMC Directive

EMC 89/336/EEG

Emmision

EN 55022

Harmonics

EN 61000-3-2, IEEE 1547

Dips, variations, flicker

EN 61000-4-11 ; EN 61000-3-3

Immunity

EN 61000-6-2

LV directive

73/23/EEG

Electrical safety

EN 60950

Anti-islanding

VDE 0126-1-1:2006

W W W. M A S T E R VO LT. C O M

THE POWER TO BE INDEPENDENT

Waarde toevoegen aan zonnepanelen BIJLAGEN

Recommend Documents