Beton helyett talajcsavar? Új tartószerkezeti megoldás energiatároló kabinetekhez!

A DimenSim Podcast szeptember 10-i adásában Csapó Dániel, a Planergy Solutions Kft. társalapítója Szabó Andrással és Kalászi Balázzsal, a FlexInSheet Kft., röviden FLINS képviselőivel, valamint Dr. Trásy Balázzsal, a Green Geo Kft. ügyvezetőjével beszélgetett. A téma az volt, hogyan lehet energiatárolók számára stabil alapot kialakítani a hagyományos betonozás, valamint az ahhoz kapcsolódó munkafolyamatok és kötési idő nélkül.

A fejlesztés egy konkrét problémából indult

A FlexInSheet Kft. 2024-ben alakult a DAV Mérnöki Kft. utódjaként. A vállalat vékonylemez-feldolgozással foglalkozik, többek között élhajlítást, lézervágást, tekercslemez-feldolgozást és terítékgyártást végez. Egyik fő termékcsoportját a napelemes tartószerkezetek alkotják, így a cég tevékenysége jelentős részben az energiaiparhoz kapcsolódik.

Az energiatárolók alapozásának kérdése körülbelül másfél évvel korábban, Dr. Trásy Balázs megkeresésére került napirendre. A Máltai Szeretetszolgálat által szervezett humanitárius napelem telepítésekhez olyan energiatároló-alapra volt szükség, ami gyorsabb és egyszerűbb lehet a betonozásnál.

A közös gondolkodásból több prototípus született. Mezőladányban öt kabinet alá telepítettek talajcsavarokra helyezett, előre hegesztett kereteket. Ezt egy lébényi telepítés követte, majd egy másik partnerrel a kaposvári jégcsarnok mellett is alkalmazták a megoldást.

A prototípust később raktári termékké fejlesztették tovább. A jelenlegi szerkezet lapra szerelve, alkatrészenként kötegelhető és szállítható, ezért viszonylag kis helyet foglal.

A cél egy olyan, azonnal hozzáférhető megoldás létrehozása, amelynek telepítése a talajcsavarok lehajtásával és a szerkezet összeszerelésével együtt megközelítőleg egy-két órát vesz igénybe.

Kalászi Balázs szerint maga a helyszíni szerelés megfelelő körülmények között akár két óra alatt elvégezhető, miközben egy betonozott alap tervezése és kivitelezése akár hónapokat is igénybe vehet.

I. kép: a tartószerkezet helyszíni szerelése

Hogyan működik a talajcsavaros alapozás?

A technológia lényege, hogy a talajba lehajtott csavarok veszik át a tartószerkezet és az energiatároló terheit. Megfelelő géppel és szakemberekkel a csavarok helye és szintje nagy pontossággal beállítható.

A betonozással szemben nincs szükség földmunkára, vasalásra és zsaluzásra, valamint nem kell kivárni az akár 28 napos kötési időt sem. A munkafolyamat a kitűzésből, a talajcsavarok lehajtásából és az acélszerkezet összeállításából áll. Ezt követően a platform azonnal terhelhető.

Négy talajcsavar önjáró, gumihevederes géppel akár 15–20 perc alatt lehajtható. Ehhez a géphez megfelelő gépkezelő szükséges. Egyszerűbb talajviszonyok mellett kézi, elektromos talajcsavar-lehajtó is használható. A FLINS Kft. szerint a berendezés rövid, akár félórás oktatás után bérelhető, így a partner a megvásárolt szerkezetet saját csapatával is telepítheti.

Köves vagy sziklás területen vídiás fúrószárral lehet előkészíteni a talajt. Ilyenkor már szükség van a nagyobb teljesítményű, gumihevederes gépre, mert a kézi elektromos lehajtó ereje nem feltétlenül elegendő.

II. kép: helyszíni kivitelezés gumihevederes munkagéppel

A helyszíni vizsgálat továbbra sem hagyható el

A gyorsabb telepíthetőség nem jelenti azt, hogy a talaj előzetes vizsgálata kihagyható. Kell próbafúrás és talajszondázás. Ezekből meghatározható, hol található olyan talajréteg, amire a szerkezet biztonságosan támaszkodhat. Nyomópróbákkal a teherbírás is ellenőrizhető.

A talajcsavarok az esetek többségében megfelelő teherbírást biztosítanak, de előfordulhat olyan gyenge talaj, amiben a csavarok süllyednek vagy nem érik el a szükséges értékeket. Ilyenkor hosszabb talajcsavarral elérhető egy mélyebben fekvő, megfelelő teherbírású réteg, sűríthető a talajcsavarok száma, illetve a vizsgálatok alapján módosítható a csavarok típusa és elrendezése. Ha azonban a talaj alkalmatlan, ki kell mondani, hogy a talajcsavaros alapozás nem használható.

A csavarok helyét GPS-es mérőállomással mérik fel és tűzik ki. Rögzítik a referenciapontokat, a terület szintjeit és magasságait, majd ezeket visszavezetik a tervbe. A telepítéskor ismét GPS segítségével jelölik ki a csavarok pozícióját.

Különösen fontos a közművek helyének ismerete, valamint a biztonsági és védőtávolságok betartása. A talajcsavarok magassága ugyanakkor lehetővé teszi, hogy a platformot kiemeljék vagy alacsonyabbra helyezzék, így egyenetlen terepen is kialakítható vízszintes fogadószint.

III. kép: közelkép a talajcsavar lehajtásáról

Lapra szerelt és állítható platform

A bemutatott szerkezet elemei kézzel mozgathatók, és csavarkötésekkel szerelhetők össze. A kialakításnál arra törekedtek, hogy az összeszereléshez egyféle villáskulcs vagy racsnis kulcs elegendő legyen.

A fejlesztés egyik fontos feltétele az állíthatóság volt. A FLINS Kft. több gyártó adatlapját is megvizsgálta, és álláspontjuk szerint a jelenlegi termék a piacon elérhető kabinetek mérettartományának széles körét képes fogadni.

A fő terheket egy C-profilból épített alvázszerkezet veszi át, ami a talajcsavarokra ül. A gerendaegységeken és a C-síneken perforációk találhatók, ezért az elemek eltolhatók, és a kabinet méretéhez igazíthatók.

A megoldás ugyanakkor továbbra is fejlesztés alatt áll. A FLINS Kft. a partneri visszajelzésekre és a szerelési tapasztalatokra támaszkodva szeretné tovább finomítani, ezért elképzelhető, hogy fél vagy egy év múlva a termék részleteiben másként néz majd ki.

IV. kép: SOFAR energiatároló kabinet a moduláris platformon

A Máltai Szeretetszolgálat projektje adta az első gyakorlati terepet

Az alapötlet a Máltai Szeretetszolgálat szociális naperőművi programjához kapcsolódott. A program hátrányos helyzetű régiókban létesített naperőműveket, amelyek áramtermelését családok fűtésének támogatására fordították. Az elmúlt években 24 ilyen naperőmű létesült, amelyek megvalósítását Dr. Trásy Balázs szakértőként támogatta.

A beruházásoknál fontos szempont volt a gazdaságosság, a környezeti hatékonyság és az elbonthatóság. A naperőművek tartószerkezeteit ezért lehetőség szerint talajcsavarokra, beton használata nélkül telepítették. Így az erőművek későbbi elbontása után a területek könnyebben visszaadhatók a tájnak.

Amikor 2023–2024 körül felmerült az energiatárolók telepítése, kézenfekvő volt, hogy azokhoz is betonmentes alapozást keressenek. A naperőművekhez már rendelkezésre álltak talajmechanikai vizsgálatok és húzópróbák, így ezekre támaszkodva lehetett megtervezni a tárolók alapját.

A FLINS Kft. a mezőladányi projekthez pro bono járult hozzá a fejlesztéssel. A korábbi üzleti és személyes kapcsolat, valamint a naperőművekhez szállított jó minőségű termékek alapján a Green Geo olyan partnernek tekintette a céget, amely egy eredeti ötletből gyártható terméket képes létrehozni. A megoldást később a Wingo Kft.-ben is tovább hasznosították.

Dr. Trásy Balázs szerint az acélszerkezet fő előnyei a gyorsaság, a robusztusság, a környezetbarátabb kialakítás és a modularitás. Egy elhúzódó beruházás során ugyanis változhat a kabinet gyártója, típusa, kábelbevezetése vagy más műszaki részlete. Egy csavarozott acélszerkezet ezekhez könnyebben hozzáigazítható, mint egy korábban elkészített betonalap.

Előnyként említette azt is, hogy a FLINS Kft. megfelelő minősítésekkel és tanúsítványokkal rendelkező, felelősséget vállaló partner. Egy helyben kiválasztott betonozó vállalkozás nem minden esetben képes megfelelni ugyanazoknak a minőségi, beléptetési és munkaszervezési követelményeknek.

Azonnali megvalósítás az elvárás?

Dr. Trásy Balázs szerint az ipari beruházói döntések gyakran lassan és megfontoltan születnek meg, a döntés után viszont azonnali megvalósítást várnak. Ilyenkor jelentős különbséget jelenthet, hogy az alap egy hónap alatt készül el, vagy raktárkészletről érkező elemekből akár fél nap alatt összeállítható.

Parkoló vagy más működő terület igénybevételekor sem mindegy, hogy a munkaterületre 12 órán át van szükség, vagy hosszabb ideig sódert és más anyagokat kell ott tárolni.

A tapasztalatok szerint az acélszerkezet ár és időzítés szempontjából is kedvező lehet. Az utolsó pillanatban érkező kommunikációs, kábelvezetési vagy védőcsövezési igények is beépíthetők, a szerkezet pedig később hozzáférhető, áthelyezhető és bővíthető marad.

A Green Geo ismer olyan talajviszonyokat, amelyeknél a talajcsavaros megoldás nem alkalmazható, de a saját konkrét megvalósításaiban még nem találkoztak ilyen helyzettel. Dr. Trásy Balázs jelenleg nem lát olyan általános előnyt a beton javára, amely a projektek döntő részében felülírná az acélszerkezet előnyeit.

A rendszer később is továbbépíthető

A platform nemcsak egyetlen kabinethez használható. Több standard méretű tároló egymás mellé sorolható, és a kapacitás akár egy-két évvel később is bővíthető.

Ha egy vagy több kabinet már a helyén van, a szükséges paraméterek ismertek. További talajcsavarok lehajtásával és gerendaelemek csatlakoztatásával a platform folytatható. Nem feltétlenül kell egy új, önálló egységet építeni, a meglévő szerkezethez fél egységek is hozzákapcsolhatók, ami költségelőnyt jelenthet.

A rendszer balra és jobbra egyaránt bővíthető, és járdával, lépcsővel, korláttal vagy tetőszerkezettel egészíthető ki. Árvízvédelmi vagy más helyszíni előírás esetén magasabb platform is kialakítható. Dr. Trásy Balázs példaként 80 centiméteres vagy akár kétméteres kiemelést is említett, bár ez nem tekinthető minden projektben általános igénynek.

A következő lépés a rendszer finomhangolása

A FLINS Kft. szerint a talajcsavarokon ülő alapszerkezet már kiforrott állapotban van, a következő fejlesztési lépések elsősorban a részletek finomhangolására koncentrálnak.

Ezek közé tartozik a járda és sétálófelület kialakítása, a cső- és kábelbevezetések egyszerűsítése, a fellépők és lépcsők hozzáadása, valamint korlátelemek alkalmazása. A fejlesztési irányok között szerepel az energiatárolók árnyékolását és UV-védelmét szolgáló tetőszerkezet is.

A tetőszerkezet szükségessége azért merült fel, mert egyes forgalmazói állítások szerint bizonyos tárolók külön UV-védelem nélkül is kültérre helyezhetők, miközben a berendezések adatlapjai kifejezetten előírhatják az UV-sugárzás elleni védelmet. A FLINS Kft. ezért olyan moduláris tetőn dolgozik, amely a kabinetek későbbi bővítését is követni tudja.

Milyen információkra van szükség egy konkrét projekthez?

Ha már készült talajmechanikai vizsgálat, azt elsőként érdemes átadni a tervezőnek. Amennyiben az ügyfél teljes szolgáltatást rendel, a FLINS Kft. projektvezetője helyszíni bejárást és talajrétegzettségi vizsgálatot végez. Ebből megbecsülhető a teherhordó réteg mélysége, és kiválasztható a megfelelő talajcsavar.

A rendszerhez 1200 és 2200 milliméter közötti hosszúságú talajcsavarok használhatók. A szondázást próbafúrások egészíthetik ki. Ha a vizsgálat azt mutatja, hogy a talaj nem alkalmas lehorgonyzásra, a szolgáltató ezt jelzi, és nem javasolja a talajcsavaros alapot.

Szükség van az energiatároló adatlapjára, méreteire, tömegére, alátámasztási pontjaira és az előírt védőtávolságokra is. Ha a kabinet kívül esik a jelenleg kezelt mérettartományon, a rendszer hosszabb gerendákkal, eltérő furatokkal vagy módosított csavarkiosztással egyedileg hozzáigazítható.

A beszélgetés résztvevői azt is kiemelték, hogy betonozott alapot sem lehet megfelelő talajvizsgálat nélkül, egyszerűen a füves területre elhelyezni. Húzópróbák, talajcsavartesztek, talajmechanikai adatok és a helyszíni bejárás együtt alapozhatják meg a döntést.

A platform már bemutatóteremben is megtekinthető

A FLINS Kft. bemutatótermében az összeszerelt platform megtekinthető. A bemutatóegységen a kabinetek helyére két-két nagyméretű betontömböt tettek, hogy szemléltessék a szerkezet teherbírását és merevségét.

Érintésvédelem, földelés és kábelbevezetés

Az érintésvédelem, a villámvédelem és a földelés nem pusztán tartószerkezeti kérdés. Minden projektben szükség van olyan szakemberekre, akik a jogszabályi megfelelőséget igazolni tudják. Ha az adott berendezéshez szigetelésre, összekötésre vagy más villamos megoldásra van szükség, azt az EPC-vállalkozónak meg kell terveznie és ki kell alakítania.

Az acélplatform kivitelezési előnye ugyanakkor, hogy a kábelbevezetés és a nagy keresztmetszetű kábelek elhelyezése könnyebb lehet, mint egy betonba előre beépített csövön keresztül. A nyitott és hozzáférhető szerkezet több teret biztosít a fogadó kialakításához, valamint a későbbi módosításokhoz.

A beszélgetés végére így nem egyszerűen egy új tartószerkezeti megoldás rajzolódott ki, hanem egy olyan moduláris rendszer, amelynek fejlesztésénél a gyors telepíthetőség, a helyszíni alkalmazkodás és a későbbi bővíthetőség egyaránt fontos szempont. A technológia ugyanakkor nem teszi feleslegessé a projekt egyedi vizsgálatát: a talaj adottságait, az energiatároló műszaki paramétereit, a védőtávolságokat és a villamos követelményeket minden esetben figyelembe kell venni.

A beszélgetés teljes felvétele elérhető a Planergy Solutions Kft. YouTube csatornáján, ahol az összes többi DimenSim Podcast is megtekinthető!