Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie – wszystko, co warto wiedzieć o montażu naziemnym

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na gruncie to rozwiązanie, które cieszy się coraz większym zainteresowaniem, szczególnie wśród właścicieli dużych działek, gospodarstw rolnych i firm z dostępem do niezabudowanej przestrzeni. W przeciwieństwie do instalacji dachowych, systemy gruntowe dają ogromne możliwości optymalizacji – zarówno pod względem kąta nachylenia paneli, ich orientacji względem stron świata, jak i elastycznego doboru mocy instalacji.

Montaż na gruncie pozwala uniknąć wielu ograniczeń, jakie wiążą się z powierzchnią dachu: zacienieniem, niewłaściwym nachyleniem, przeszkodami architektonicznymi czy ograniczoną nośnością konstrukcji. Dzięki temu system naziemny można zaprojektować od podstaw w sposób w pełni zoptymalizowany energetycznie.

Instalacje gruntowe są również łatwiejsze w serwisowaniu i rozbudowie – dostęp do modułów nie wymaga użycia rusztowań czy pracy na wysokości. Z punktu widzenia trwałości oraz łatwości konserwacji, jest to rozwiązanie znacznie bardziej praktyczne przy dużych instalacjach.

Z czego składa się konstrukcja naziemna pod fotowoltaikę?

Podstawowym zadaniem konstrukcji gruntowej jest stabilne i trwałe osadzenie paneli w sposób zapewniający im maksymalne nasłonecznienie i odporność na działanie czynników atmosferycznych. Kluczowe elementy systemu to:

• Stelaż nośny – najczęściej wykonany z ocynkowanej stali lub aluminium, przystosowany do montażu określonej liczby paneli w rzędach poziomych lub pionowych.
• Słupy fundamentowe – wbijane lub wkręcane w grunt pale stalowe, rzadziej fundamenty betonowe, które kotwią konstrukcję do podłoża.
• Łączniki i uchwyty – system mocowania paneli do konstrukcji nośnej, zapewniający stabilność i możliwość ekspansji termicznej.
• Zabezpieczenia antykorozyjne – w przypadku elementów stalowych stosuje się cynkowanie ogniowe, aluminium z kolei jest naturalnie odporne na korozję.
• System uziemienia – każda konstrukcja naziemna musi być odpowiednio uziemiona, co zabezpiecza instalację przed skutkami wyładowań atmosferycznych.

Najczęściej spotykane systemy to stelaże sztywne jednopodporowe (jednorzędowe) lub wielorzędowe konstrukcje na wspólnej belce, przeznaczone do większych elektrowni słonecznych. Dostępne są również systemy śledzące (trackery), które zmieniają kąt nachylenia paneli w zależności od położenia słońca – zwiększając uzysk nawet o 20–30%, choć wiążą się z wyższym kosztem inwestycyjnym i bardziej złożoną konserwacją.

Fundamentowanie konstrukcji naziemnych – jakie są metody?

Rodzaj fundamentowania zależy od charakterystyki gruntu, ukształtowania terenu i skali instalacji. Wyróżnia się trzy główne metody:

1. Pale wbijane

Najpopularniejsze rozwiązanie w przypadku stabilnych, nieskalistych gruntów. Pale stalowe są mechanicznie wbijane na głębokość od 1 do 2 metrów bez konieczności betonowania. Szybki montaż, brak odpadów budowlanych i możliwość demontażu bez naruszania gruntu to główne zalety tej metody.

2. Pale wkręcane

Alternatywa dla gruntów trudniejszych w obróbce – piasków, żwirów lub podłoża, w którym nie można użyć młotów hydraulicznych. Pale z gwintem są wkręcane w ziemię ręcznie lub maszynowo. Metoda ta sprawdza się na terenach o nieregularnej strukturze geologicznej.

3. Fundamenty betonowe

Stosowane w sytuacjach, gdy niemożliwe jest wbicie lub wkręcenie pali – np. w przypadku gruntów skalistych, torfowych lub bardzo grząskich. Wymagają wykopów i zalania stóp fundamentowych betonem, co zwiększa koszt i wydłuża czas realizacji inwestycji. Tego typu konstrukcje są jednak bardzo stabilne i trwałe.

Każda z metod musi być poprzedzona analizą geotechniczną – szczególnie w przypadku dużych farm fotowoltaicznych, gdzie naciski na grunt są znaczne i nie można ryzykować osiadania konstrukcji lub jej destabilizacji przy silnym wietrze.

Jak dobrać konstrukcję do warunków lokalnych?

Dobór odpowiedniego systemu montażowego wymaga uwzględnienia kilku kluczowych parametrów:

• Rodzaj i struktura gruntu – czy teren jest gliniasty, piaszczysty, kamienisty, a może podmokły?
• Ukształtowanie terenu – płaska działka ułatwia montaż, ale przy niewielkich spadkach można zastosować różne wysokości stelaży lub indywidualne podstawy.
• Strefa śniegowa i wiatrowa – Polska jest podzielona na strefy obciążeń, które wpływają na konieczność zwiększenia ilości podpór lub zastosowania mocniejszego profilu stalowego.
• Dostępność przestrzeni – im większa działka, tym większa swoboda rozmieszczenia rzędów paneli z odpowiednim odstępem minimalizującym zacienienie.
• Kierunek ustawienia – optymalnie konstrukcja powinna być skierowana na południe, z kątem nachylenia od 25° do 40°, w zależności od szerokości geograficznej.

Ważnym aspektem jest również przepuszczalność gruntu, która wpływa na sposób odwodnienia i stabilność konstrukcji w dłuższym okresie czasu.

Odległości między rzędami a zacienienie

Przy montażu naziemnym należy zachować odpowiednie odległości między rzędami paneli, aby zapobiec zacienieniu w godzinach porannych i popołudniowych, zwłaszcza zimą, kiedy słońce znajduje się nisko nad horyzontem. Odległość ta zależy od wysokości konstrukcji oraz kąta nachylenia modułów.

Przykładowo: dla paneli nachylonych pod kątem 30°, zamontowanych na stelażu o wysokości 1 metra, należy zachować minimum 2,5–3 metry odstępu między rzędami, licząc od dolnej krawędzi jednego rzędu do początku kolejnego. W przypadku bardziej stromej konstrukcji lub wyższych stelaży, odstęp ten należy zwiększyć. W przeciwnym razie cień z jednego rzędu będzie ograniczał uzysk energii z kolejnego, co może zmniejszyć sprawność całego systemu o kilkanaście procent.

Trwałość i serwis konstrukcji gruntowej

Konstrukcje naziemne pod panele fotowoltaiczne projektowane są z myślą o trwałości sięgającej 25–30 lat, co odpowiada żywotności samych modułów PV. Kluczowe znaczenie mają:

• odporność materiału na korozję – konstrukcje stalowe muszą być cynkowane ogniowo lub malowane proszkowo, a elementy aluminiowe anodowane lub zabezpieczone przed utlenianiem,
• sztywność mechaniczna – profile muszą wytrzymywać obciążenia śniegiem i wiatrem, zgodnie z normami PN-EN,
• system odprowadzania wody – grunt wokół podstaw powinien być ukształtowany tak, by nie gromadziła się tam woda opadowa,
• łatwy dostęp serwisowy – konstrukcja powinna być zaprojektowana tak, by umożliwić bezpieczne czyszczenie paneli, inspekcje i ewentualne naprawy.

Regularna kontrola mocowań, sprawdzenie momentów dokręcania śrub i zabezpieczeń uziemienia powinny być częścią corocznego przeglądu technicznego instalacji.

Koszt konstrukcji naziemnej a opłacalność inwestycji

Koszt wykonania konstrukcji naziemnej jest wyższy niż w przypadku montażu dachowego – szacuje się, że cała konstrukcja wraz z montażem i fundamentowaniem stanowi około 15–25% kosztu całej instalacji PV. Cena zależy m.in. od:

• liczby paneli,
• rodzaju gruntu,
• zastosowanego systemu montażowego,
• rodzaju zabezpieczeń (uziemienie, odgromienie),
• dostępności terenu i logistyki transportu.

Mimo to, instalacja na gruncie może być bardziej opłacalna, ponieważ daje możliwość precyzyjnego ustawienia paneli w optymalnym kierunku i kącie, co zwiększa uzysk energii nawet o 10–20% względem instalacji dachowych.

Dodatkowo, montaż na gruncie umożliwia łatwą rozbudowę systemu, np. o kolejne rzędy paneli, magazyn energii, inwerter hybrydowy lub integrację z systemem HEMS.

Czy montaż paneli na gruncie wymaga pozwolenia?

W większości przypadków instalacja fotowoltaiczna na gruncie do 50 kWp nie wymaga pozwolenia na budowę, jeśli nie przekracza wysokości 3 metrów i nie jest trwale związana z gruntem (np. montowana na wbijanych palach). Wystarczy wtedy zgłoszenie robót budowlanych do starostwa.

Jeśli jednak:

• instalacja ma powyżej 50 kWp,
• konstrukcja przekracza 3 m wysokości,
• teren objęty jest miejscowym planem zagospodarowania z ograniczeniami zabudowy,

– konieczne będzie uzyskanie pozwolenia na budowę, decyzji środowiskowej, a w niektórych przypadkach również warunków zabudowy.

Warto również upewnić się, że działka nie jest objęta ochroną przyrodniczą (Natura 2000, obszar chroniony krajobrazu), co może wpływać na możliwość montażu większej instalacji.

Dla kogo montaż na gruncie to najlepsze rozwiązanie?

Instalacje naziemne szczególnie dobrze sprawdzają się w przypadku:

• rolników – duże działki, brak ograniczeń architektonicznych, wysokie zużycie energii (chłodnie, pompy, suszarnie),
• firm produkcyjnych i magazynowych – możliwość budowy własnej elektrowni fotowoltaicznej na niezagospodarowanym terenie,
• właścicieli domów bez odpowiedniego dachu – np. zbyt mały, zacieniony, o niekorzystnej orientacji lub pod złym kątem,
• spółdzielni i wspólnot mieszkaniowych – które chcą zbudować instalację wspólną na działce należącej do nieruchomości.

To także idealna opcja dla osób planujących modularną rozbudowę instalacji – np. w ramach programu Mój Prąd lub Agroenergia, gdzie możliwe jest etapowe wprowadzanie kolejnych elementów instalacji OZE.