Il mercato globale dell'energia solare ha subito una trasformazione strutturale, passando dagli impianti sui tetti a centrali solari a terra su larga scala, che ora rappresentano la maggior parte delle nuove installazioni. L'obiettivo del Regno Unito di raggiungere 50 GW di energia solare entro il 2030, il programma REPowerEU dell'UE e la politica sudcoreana Renewable Energy 3020 hanno innescato un'ondata di sviluppo di impianti solari a terra proprio in quelle tipologie di terreno in cui la presenza di roccia nel sottosuolo costituisce un ostacolo significativo alla costruzione: ex campi agricoli, pascoli collinari, aree industriali dismesse bonificate e zone di macchia semi-aride.
Ogni impianto solare a terra si basa su pali di fondazione – pali in acciaio infissi, pali a vite elicoidale o pali in cemento armato trivellati e gettati – che devono penetrare fino alla profondità prevista per fornire la resistenza strutturale necessaria al supporto dei pannelli, al carico del vento e al carico della neve. La presenza di pietre nel terreno al di sopra di questa profondità non si limita a rallentare l'infissione dei pali. Devia il palo, disallinea la struttura del pannello, compromette la certificazione strutturale e, se non rilevata, riduce la produzione di energia per l'intera vita operativa di 25 anni dell'impianto. Questa guida tratta gli aspetti specifici frantumatore di roccia per impianti solari Preparazione del sito che elimini questi rischi prima dell'arrivo della macchina per la posa dei pali.
Perché è necessaria la rimozione delle pietre negli impianti solari: la spiegazione tecnica.
Le strutture di montaggio per i pannelli solari sono progettate secondo specifiche precise di reazione al terreno. Un tipico sistema di inseguimento a singolo asse o un supporto a terra a inclinazione fissa richiedono pali di fondazione in grado di resistere a carichi verticali e laterali definiti, sotto la combinazione di carico permanente (peso del pannello), carico del vento e carico della neve, appropriati per la posizione del sito. Il calcolo ingegneristico che certifica un sistema di montaggio per questi carichi presuppone che il palo abbia raggiunto la profondità e l'allineamento verticale previsti. Quando una pietra devia il palo dalla verticale durante l'infissione, si presentano simultaneamente tre problemi ingegneristici indipendenti.
Tre tipologie di fondamenta: sensibilità della pietra e requisiti di profondità di scavo.
| Tipo di fondazione | Profondità tipica | Sensibilità della pietra | Profondità minima di sgombero | Perché le pietre sono fondamentali per questo tipo |
|---|---|---|---|---|
| Palo a H / Trave a I infissa La maggior parte degli impianti solari di pubblica utilità |
0,8–1,5 m | 🔴 MASSIMO | 40–50 cm | La vibrazione durante l'infissione trasmette una forza laterale alla punta del palo contro qualsiasi pietra: la flessione inizia al primo contatto. Il palo non è in grado di aggirare autonomamente gli ostacoli. Ogni pietra presente nel percorso di infissione provoca una flessione misurabile. |
| Palo a vite elicoidale Energia solare comunitaria, agrivoltaico |
0,6–1,2 m | 🟠 ALTO | 35–45 cm | La lama elicoidale può penetrare il calcare tenero ma si arresta su selce o granito compatti. Un sovraccarico di coppia durante la rotazione attiva il sistema di sicurezza della macchina, rendendo necessaria l'estrazione e il riposizionamento. La presenza di pietra al di sopra della profondità dell'elica provoca la stessa deflessione laterale dei pali infissi. |
| Vite di fondazione per calcestruzzo Residenziale, piccolo commerciale |
0,5–0,9 m | 🟡 MEDIO | 30–40 cm | La preforatura con trivella è adatta a pietre di media consistenza, ma la selce densa o il granito di grandi dimensioni richiedono una sovraforatura, con conseguente aumento di costi e tempi. La rimozione delle pietre riduce l'usura della trivella e i tempi di perforazione del 35-55% nei tipici terreni agricoli rocciosi del Regno Unito. |
| calcestruzzo micro-palato terreno roccioso/ripido |
1,0–2,5 m | 🟢 PIÙ BASSO | 30–40 cm (zona di superficie/cavi) |
È stata utilizzata la perforazione a percussione rotativa, progettata per la roccia. La rimozione delle pietre è comunque necessaria per la rete di canaline per cavi e la griglia stradale di accesso all'interno del sito, anche dove la perforazione delle fondamenta è tollerante alla pietra. |
Scavo di cavi e strade di accesso interne: il problema della pietra orizzontale
Oltre alla zona di fondazione dei pali, i siti per impianti solari richiedono due ulteriori considerazioni in materia di rimozione di pietre: la rete di canaline per cavi e la rete stradale interna di manutenzione. Entrambe creano rischi di costruzione legati alle pietre, completamente distinti dal problema della penetrazione verticale dei pali, eppure entrambe vengono affrontate dallo stesso sistema di macchinari utilizzato per la rimozione delle pietre dalla zona di fondazione.
Pericoli legati alle pietre nelle trincee per cavi
In genere, la profondità dello scavo è di 450-600 mm e la larghezza di 200-300 mm. Le pietre che sporgono dal fondo dello scavo creano una pressione puntiforme sulla guaina del cavo durante la compattazione del materiale di riempimento. Le specifiche del DNO (Distribution Network Operator) del Regno Unito e della norma IEC 60364-7-712 richiedono che la posa dei cavi avvenga in materiale fine (<20 mm), una condizione che il terreno sgombrato dalle pietre soddisfa senza la necessità di aggiungere sabbia.
Più profondi — in genere 600-900 mm. Le guaine dei cavi di media tensione di grandi dimensioni sono più resistenti ai carichi puntuali, ma i percorsi di scavo sgombrati dalle pietre consentono alle macchine posacavi di operare alla velocità prevista anziché fermarsi ripetutamente a causa di ostacoli di pietra. Le macchine scavatrici che incontrano ostacoli di pietra nei siti di selce non sgombrati del Regno Unito perdono dalle 25 alle 45 tonnellate di produttività prevista, il che rappresenta un significativo sforamento dei costi per l'appaltatore.
Le trincee per il nastro di messa a terra hanno in genere una profondità di soli 300 mm, ma si estendono su tutta l'area del sito seguendo uno schema a griglia. Questa rete di trincee è la più soggetta alla presenza di pietre in superficie e a bassa profondità: una densità di pietre che un trattore leggero può tollerare per la pulizia della zona di posa dei pali può comunque ostacolare seriamente l'installazione delle trincee di messa a terra superficiali ad alta frequenza. Rastrello da roccia BlackBird Le operazioni di pulizia superficiale successive alla bonifica profonda sono specificamente mirate a questa zona superficiale.
Rete stradale di manutenzione interna
Ogni impianto solare di dimensioni commerciali (in genere da 5 MW in su) comprende una rete di strade interne di manutenzione per consentire l'accesso agli inverter, ai veicoli per la pulizia dei pannelli, la gestione della vegetazione e gli interventi di emergenza. Queste strade hanno in genere una larghezza compresa tra 3,0 e 4,5 metri e una superficie in pietrisco compattato o rinforzata con geotessile. La preparazione del sottofondo stradale, indipendentemente dalle specifiche finali della superficie, richiede una base priva di pietre, conforme agli stessi standard di qualsiasi strada agricola: le pietre che sporgono attraverso il geotessile creano irregolarità superficiali, perforano la membrana e rappresentano un pericolo di intrappolamento per le ruote dei veicoli di manutenzione e degli AGV (robot per la pulizia automatizzata).
Un impianto solare da 50 MW con 8-12 file di pannelli ha in genere 2-4 km di strade interne. La rimozione delle pietre dai corridoi stradali, nell'ambito della preparazione generale del sito, comporta costi aggiuntivi trascurabili quando la macchina è già presente, ed elimina la necessità di manutenzione stradale che altrimenti richiederebbe interventi nei primi 3-5 anni di attività.
Agrivoltaico: quando pannelli solari e pascoli di pecore condividono lo stesso terreno disboscato.
L'agrivoltaico, ovvero la compresenza di produzione di energia solare e utilizzo agricolo attivo sullo stesso terreno, è passato da concetto sperimentale a politica di pianificazione territoriale consolidata nel Regno Unito, in Germania, Francia, Paesi Bassi, Giappone e Corea del Sud. Il modello di base prevede pannelli solari installati a terra ad un'altezza elevata (2,2-3,5 m fino al bordo inferiore del pannello) con pascolo ovino o coltivazione di colture a bassa crescita negli spazi tra le file e sotto i pannelli.
| Requisito | Funzione solare | Funzione agricola (pecore/colture) |
|---|---|---|
| Senza calcoli fino a 35–50 cm | Installazione dei pali senza flessione; trincea per cavi senza ostruzioni | Previene le lesioni agli zoccoli delle pecore al pascolo; favorisce lo sviluppo dell'apparato radicale dell'erba per una maggiore produttività del foraggio. |
| Rimozione di pietre superficiali | Autorizzazione per i veicoli di manutenzione; funzionamento sicuro del robot di pulizia automatizzato | Protezione per gli zoccoli delle pecore; impedisce che le pietre vengano sparpagliate dalle pecore contro le strutture di supporto dei pannelli. |
| Sottostrato a tessitura fine | Compattazione uniforme per una struttura di montaggio stabile: previene cedimenti differenziali sotto i telai dei pannelli. | Germinazione e attecchimento dei semi di graminacee negli spazi interfilari; produttività delle colture di copertura leguminose |
| Drenaggio migliorato | Riduce il ristagno d'acqua che causa il deterioramento della guaina del cavo nelle trincee a bassa quota. | Riduce il calpestio delle pecore (compattamento del terreno dovuto agli zoccoli) in condizioni di umidità; migliora la crescita dell'erba in inverno. |
Mercati solari globali: le sfide principali in cinque paesi chiave
Sistema di macchine per impianti solari: copertura, sequenza e tempistica del progetto.
| Fare un passo | Macchina | Profondità operativa | Copertura quotidiana | Scopo |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Frantumatore di rocce THOR 3.0 230 CV, 3,0 m, pietra ≤40 cm |
35–50 cm | 1,2–1,8 ettari/giorno | Frammentare tutte le pietre nella zona di accumulo. Velocità di avanzamento 1,0–2,0 km/h a seconda della densità delle pietre. Passaggio primario: fase più critica. |
| 2 | Raccoglitore di rocce CT-2100 110 CV, 2,5 m³, 80 kg max |
Raccolta di superfici | 1,5–2,5 ettari/giorno | Rimuovere definitivamente tutti i frammenti di pietra. Fondamentale per la sicurezza dei cavi e per il pascolo delle pecore. La pietra deve essere rimossa dal cantiere: non accumularla lungo i percorsi degli scavi dei cavi. |
| 3 | Rastrello per rocce BlackBird (se agrovoltaico) 9,5 m, oltre 300 CV |
Superficie 5–15 cm | 5–6 ettari/giorno | Passaggio di superficie per condizioni di pascolo sicure per le pecore. Raccoglie i frammenti di terreno rimanenti di dimensioni inferiori a 20 mm dopo la raccolta con CT-2100. Indispensabile per gli impianti agrovoltaici. |
| 4 | Rotavator PSW-3200 (se agrovoltaico) 140 CV, 3,0–3,6 m |
20–25 cm | 3–5 ettari/giorno | Preparazione del terreno per l'impianto di erba tra le file di impianti agrivoltaici. Una lavorazione fine migliora la germinazione e riduce la competizione delle erbe infestanti nel primo anno di crescita dell'erba. Opzionale per siti non agrivoltaici. |
Riferimento alla cronologia del progetto: impianto solare da 50 MW (80 ettari, terreno misto di selce e calcare del Regno Unito)
Disboscamento profondo THOR 3.0 + raccolta CT-2100: 80 ha ÷ 1,5 ha/giorno = circa 53 giornate-macchina complessive. Utilizzo di entrambe le macchine in sequenza (THOR al mattino, CT-2100 nel pomeriggio): circa 30-35 giorni lavorativi.
BlackBird + PSW-3200 (siti agrovoltaici): 80 ha ÷ 4 ha/giorno combinati = circa 20 giorni aggiuntiviPuò funzionare contemporaneamente al CT-2100 in diverse sezioni del sito.
Finestra temporale di 4-6 settimane per la rimozione delle pietre prima della palificazione. per un sito da 50 MW. Ciò si inserisce comodamente nel periodo di mobilitazione per la costruzione di 8-12 settimane prima dell'inizio dell'infissione dei pali, confermando che la rimozione delle pietre non incide sul percorso critico complessivo del progetto se avviata immediatamente dopo l'approvazione urbanistica.
Domande frequenti
Frantumatore di roccia per impianto solare: qual è la profondità necessaria e perché è maggiore rispetto alla bonifica agricola?
La rimozione delle pietre per la realizzazione di impianti solari richiede una profondità operativa di 35-50 cm, significativamente maggiore rispetto alla maggior parte delle applicazioni agricole (22-32 cm per ortaggi a radice; 28-35 cm per i terreni arabili silicei del Regno Unito). Il motivo risiede nel sistema di fondazione su pali: i pannelli solari installati a terra utilizzano pali in acciaio infissi o pali a vite elicoidale che devono raggiungere una profondità di 0,8-1,5 m per la certificazione strutturale. Qualsiasi pietra presente nello strato di terreno attraversato dal palo durante il suo percorso verso la profondità operativa può causare una flessione del palo rispetto alla verticale. Questa flessione è più critica nella zona compresa tra 0 e 50 cm, dove il palo non ha ancora accumulato sufficiente resistenza laterale dal terreno circostante per autocorreggersi in caso di contatto con le pietre. La rimozione delle pietre fino a 40-50 cm elimina le pietre in questa zona ad alto rischio di flessione. Al di sotto dei 50 cm, il palo si trova tipicamente in un sottosuolo coesivo dove la resistenza laterale impedisce la flessione indotta dalle pietre. La THOR 3.0 (230 CV, capacità di lavorazione pietre ≤40 cm) è la macchina standard consigliata per questo requisito di profondità, in quanto gestisce la combinazione di una maggiore profondità operativa e la necessità di lavorare con tipi di pietra più duri (selce, granito) che si trovano frequentemente nei siti solari del Regno Unito e dell'Europa.
L'allevamento ovino agrivoltaico richiede specifiche di rimozione delle pietre diverse rispetto a un impianto solare standard?
I siti agrivoltaici richiedono due specifiche di pulizia che i siti standard solo solari non richiedono. In primo luogo, il requisito di sicurezza della superficie rocciosa: le lesioni agli zoccoli delle pecore causate da selce o pietre superficiali rappresentano un problema per il benessere del bestiame e un requisito dell'assicurazione agricola: la superficie del terreno deve essere sgombrata da pietre di dimensioni superiori a circa 25 mm per un pascolo sicuro. La pulizia standard solo solare si concentra sulla zona del cumulo di 35-50 cm e non produce necessariamente una superficie sicura per le pecore. Rastrello da roccia BlackBird Il passaggio superficiale (profondità 5-15 cm, larghezza di lavoro 9,5 m) dopo la pulizia profonda con THOR 3.0 e la raccolta con CT-2100 crea specificamente le condizioni superficiali sicure per le pecore. In secondo luogo, il requisito per l'impianto dell'erba: il manto erboso tra le file e sotto i pannelli richiede un terreno finemente lavorato per la germinazione dei semi d'erba; il passaggio della fresa rotativa PSW-3200 (profondità 20-25 cm) fornisce questo dopo la raccolta delle pietre. Entrambe queste operazioni aggiuntive sono componenti standard del sistema di preparazione del sito agrivoltaico di Korea Watanabe e in genere aggiungono 20-301 TP5T al costo base di rimozione delle pietre per l'impianto solare. In un modello finanziario a doppio ricavo (solare + pascolo), questo costo aggiuntivo è condiviso tra lo sviluppatore dell'impianto solare e l'affittuario agricolo.
Lo stesso trattore frantumatore di rocce utilizzato per la bonifica agricola può essere impiegato anche in un impianto solare?
Sì, lo stesso frantumatore di roccia THOR e la stessa raccoglitrice di roccia CT-2100 utilizzati per la preparazione dei campi di patate sugli altipiani coreani, dei terreni arabili su selce nel Regno Unito o dei vigneti mediterranei, sono le stesse macchine impiegate per la preparazione del sito di un impianto solare. Le principali differenze operative sono: (a) la profondità di lavoro: per gli impianti solari è necessaria una profondità di 35-50 cm, contro i 22-32 cm richiesti in agricoltura, il che potrebbe richiedere il THOR 3.0 anziché il THOR 2.4 a seconda del tipo di roccia; (b) la disposizione del terreno: i siti degli impianti solari presentano in genere una griglia regolare corrispondente alla distanza tra le file di pannelli (3-6 m tra le file), mentre la preparazione del terreno per l'agricoltura segue i contorni del campo; e (c) l'integrazione con il programma: la preparazione del terreno per un impianto solare deve coordinarsi con il programma di mobilitazione dell'impresa che si occupa dei pali e dei cavi, richiedendo una pianificazione temporale più precisa rispetto alla preparazione del terreno per l'agricoltura, che è determinata unicamente dalle date di semina o di impianto. Per gli appaltatori che già offrono servizi di preparazione del terreno per l'agricoltura, l'aggiunta della preparazione del terreno per gli impianti solari non richiede ulteriori investimenti in macchinari, ma solo la calibrazione della profondità di lavoro e l'integrazione di funzionalità di gestione del programma di progetto per coordinarsi con il calendario di mobilitazione dell'appaltatore EPC per gli impianti solari.
In che modo la rimozione delle pietre si inserisce nel programma di costruzione del parco solare e in che misura incide sul percorso critico?
Per un impianto solare da 50 MW (circa 80 ettari), l'operazione di rimozione delle pietre con una combinazione di THOR 3.0 e CT-2100 richiede circa 4-6 settimane. In un programma di costruzione standard di un impianto solare nel Regno Unito, la sequenza del percorso critico è: autorizzazione urbanistica → accordo di connessione alla rete → mobilitazione per la costruzione (8-12 settimane) → palificazione (4-8 settimane) → struttura di montaggio → installazione dei pannelli → lavori elettrici → collaudo. La rimozione delle pietre rientra nel periodo di mobilitazione per la costruzione: può iniziare immediatamente dopo aver ricevuto l'autorizzazione urbanistica, mentre sono in corso le fasi di approvvigionamento, consegna delle attrezzature e mobilitazione dell'appaltatore. Se la rimozione delle pietre viene avviata entro 2 settimane dall'autorizzazione urbanistica, in genere è completata prima dell'arrivo in loco dell'appaltatore per la palificazione, il che significa che non incide sul percorso critico del progetto. Il requisito fondamentale del responsabile dei lavori è che la macchina per la rimozione delle pietre venga mobilitata tempestivamente dopo l'approvazione: attendere che l'impresa di palificazione sia già sul posto per scoprire che è necessaria la rimozione delle pietre è lo scenario che crea ritardi critici e sforamenti di budget.
La rimozione delle pietre per la realizzazione di impianti solari è ammissibile a qualche forma di incentivo governativo nel Regno Unito? E come si rapporta il costo al beneficio in termini di ricavi derivanti dalla produzione di energia?
Nel Regno Unito non esistono attualmente sovvenzioni governative dirette specificamente destinate alla rimozione di pietre per la realizzazione di impianti solari. Tuttavia, se il sito dell'impianto solare è registrato anche per uso agricolo agrivoltaico, le attività agricole di rimozione delle pietre (pulizia della superficie per le pecore, impianto di erba) potrebbero beneficiare di sovvenzioni in conto capitale del programma Countryside Stewardship nelle categorie di miglioramento del suolo o infrastrutture per il bestiame: è necessario verificare l'ammissibilità con l'RPA. Il calcolo finanziario più rilevante è il confronto tra il costo della rimozione delle pietre e la protezione dei ricavi di produzione. Per un impianto solare da 50 MW: il costo del programma di rimozione delle pietre per 80 ettari alle tariffe tipiche del Regno Unito è di circa 120.000-200.000 sterline. La perdita di ricavi di produzione dovuta al disallineamento dei pali 3% (circa 1,5 MW di capacità disallineata con una riduzione della produzione 6% × VAN a 25 anni a 50 sterline/MWh) è di circa 480.000-960.000 sterline. Il costo del programma di bonifica è pari a 15-40% del rischio di ricavi da produzione che elimina. Nessun'altra singola spesa pre-costruzione in un impianto solare ha un ritorno sull'investimento superiore rispetto al rischio finanziario che mitiga. Questo è il principale argomento commerciale che Korea Watanabe presenta agli sviluppatori di impianti solari, agli appaltatori EPC e ai team di project finance che valutano il budget per la preparazione del sito solare.
Frantumatore di roccia per impianti solari — Sistema THOR 3.0 per la preparazione del sito prima della posa dei pali.
Area del sito + tipo di fondazione (palo a H / palo a vite / trivellato) + tipo di pietra + requisito agrovoltaico + data di inizio del programma di costruzione → Korea Watanabe fornisce il frantumatore di roccia per impianti solari Specifiche, protocollo di profondità, cronoprogramma e pacchetto di documentazione per la fase di costruzione preliminare dei pali del vostro progetto.
Redattore: Cxm
