De wereldwijde markt voor zonne-energie heeft een structurele verschuiving ondergaan, van installaties op daken naar grootschalige, op de grond gemonteerde zonneparken, die nu het grootste deel van de nieuwe capaciteitsuitbreidingen voor hun rekening nemen. De Britse doelstelling van 50 GW aan zonne-energie in 2030, het EU-programma REPowerEU en het Zuid-Koreaanse beleid Renewable Energy 3020 hebben gezamenlijk een golf van ontwikkeling van op de grond gemonteerde zonneparken teweeggebracht, juist op de soorten grond waar steen in de ondergrond een groot obstakel vormt voor de bouw: voormalige landbouwgronden, weilanden op hellingen, herwonnen industrieterreinen en semi-aride struikgewassen.
Elke op de grond gemonteerde zonne-installatie is afhankelijk van funderingspalen – stalen palen, schroefpalen of geboorde en gestorte betonnen funderingspalen – die tot de ontworpen diepte in de grond moeten doordringen om de structurele weerstand te bieden die nodig is voor de ondersteuning van de panelen, de windbelasting en de sneeuwbelasting. Steen in de grond boven deze diepte vertraagt niet alleen de heipaal. Het buigt de paal door, zorgt voor een verkeerde uitlijning van het paneelframe, brengt de structurele certificering in gevaar en – indien onopgemerkt – vermindert de energieopbrengst gedurende de gehele levensduur van 25 jaar van de installatie. Deze handleiding behandelt de specifieke Steenbreker voor zonne-energiepark Terreinvoorbereiding die deze risico's elimineert voordat de heistelling ter plaatse arriveert.
Waarom het verwijderen van stenen nodig is bij de aanleg van zonneparken — De technische argumenten uitgelegd
Montagesystemen voor zonnepanelen worden ontworpen volgens specifieke specificaties voor de bodemreactie. Een typisch enkelassig volgsysteem of een grondmontage met vaste hellingshoek vereist funderingspalen die bestand zijn tegen gedefinieerde verticale opwaartse en laterale belastingen onder de combinatie van eigen gewicht (paneelgewicht), windbelasting en sneeuwbelasting die geschikt is voor de locatie. De technische berekening die een montagesysteem voor deze belastingen certificeert, gaat ervan uit dat de paal de ontworpen diepte en verticale uitlijning heeft bereikt. Wanneer een steen de paal tijdens het heien uit zijn verticale positie buigt, ontstaan er gelijktijdig drie onafhankelijke technische problemen.
Drie soorten funderingen — Steengevoeligheid en vereisten voor de benodigde diepte van de grondbewerking
| Fundamenttype | Typische diepte | Steengevoeligheid | Minimale opruimdiepte | Waarom stenen cruciaal zijn voor dit type |
|---|---|---|---|---|
| Heipaal H-profiel / I-profiel Meest voorkomende zonne-energieprojecten |
0,8–1,5 m | 🔴 HOOGSTE | 40–50 cm | Bij vibratieheien wordt een zijdelingse kracht overgebracht op de paalpunt tegen elke steen; de doorbuiging begint bij het eerste contact. De paal kan niet zelfstandig om obstakels heen manoeuvreren. Elke steen in het heipad veroorzaakt een meetbare doorbuiging. |
| Spiraalvormige schroefpaal Zonne-energie voor de gemeenschap, agrivoltaïsche systemen |
0,6–1,2 m | 🟠 HOOG | 35–45 cm | Een spiraalvormig blad kan door zacht kalksteen heen breken, maar stopt bij harde vuursteen of graniet. Overbelasting door draaiend koppel activeert de machinebeveiliging, waardoor de machine moet worden verwijderd en opnieuw gepositioneerd. Steen boven de diepte van de spiraal veroorzaakt dezelfde zijdelingse afbuiging als heipalen. |
| Beton grondschroef Woningbouw, kleine commerciële gebouwen |
0,5–0,9 m | 🟡 MEDIUM | 30–40 cm | Voorboren met een grondboor is geschikt voor middelzware steensoorten, maar dichte vuursteen of grote granietblokken vereisen doorboren – wat kostbaar en tijdrovend is. Het verwijderen van stenen vermindert de slijtage van de grondboor en de boortijd met 35–55% op typische rotsachtige landbouwgrond in het Verenigd Koninkrijk. |
| Micro-paalbeton Rotsachtig/steil terrein |
1,0–2,5 m | 🟢 LAGER | 30–40 cm (oppervlakte-/kabelzone) |
Er wordt gebruik gemaakt van roterende slagboringen – ontworpen voor rotsgesteente. Steenverwijdering blijft echter noodzakelijk voor het aanleggen van het kabelgotennetwerk en het wegennet binnen het terrein, zelfs waar funderingsboringen steenbestendig zijn. |
Kabelgoten en interne toegangswegen — Het horizontale steenprobleem
Bij de aanleg van zonneparken zijn er, naast de funderingszone voor de palen, nog twee extra aandachtspunten bij het verwijderen van stenen: het kabelgotennetwerk en het interne wegennet voor onderhoud. Beide brengen bouwrisico's met zich mee die volledig losstaan van het probleem van de verticale paalpenetratie, maar beide worden aangepakt door hetzelfde machinesysteem dat ook de steenverwijdering in de paalzone uitvoert.
Steengevaren in kabelgoten
Doorgaans 450–600 mm diep en 200–300 mm breed. Steen die in de bodem van de sleuf uitsteekt, veroorzaakt puntbelasting op de kabelmantel tijdens het aanvullen van de grond. De Britse DNO (Distribution Network Operator) en de IEC 60364-7-712-specificaties vereisen kabelbedding in fijn materiaal (<20 mm) – een conditie die wordt bereikt met steenvrije grond zonder extra aangevoerd zand als beddingmateriaal.
Dieper – doorgaans 600–900 mm. De mantels van grote middenspanningskabels zijn beter bestand tegen puntbelastingen, maar door steenvrije sleuven kunnen mechanische kabellegmachines op de beoogde snelheid werken in plaats van herhaaldelijk te moeten stoppen vanwege steenobstakels. Graafmachines die vastlopen in steen op onbewerkte vuursteenlocaties in het Verenigd Koninkrijk verliezen 25–451 ton aan geplande productiviteit, wat een aanzienlijke kostenoverschrijding voor de aannemer betekent.
Sleuven voor aardingsbanden zijn doorgaans slechts 300 mm diep, maar beslaan het gehele terrein in een rasterpatroon. Dit sleuvennetwerk wordt het meest beïnvloed door oppervlakte- en ondiepe steenlagen. Een steendichtheid die een lichte tractor kan verdragen bij het verwijderen van steenslag, kan de aanleg van ondiepe aardingssleuven met hoge frequentie ernstig belemmeren. BlackBird rotshark Oppervlaktereiniging na grondige reiniging richt zich specifiek op deze ondiepe zone.
Intern onderhoudswegennet
Elk zonnepark van commerciële omvang (doorgaans 5 MW of meer) beschikt over een netwerk van interne onderhoudswegen voor toegang tot de omvormers, reinigingsvoertuigen voor de panelen, vegetatiebeheer en noodhulp. Deze wegen zijn doorgaans 3,0 tot 4,5 meter breed en hebben een verdichte steenlaag of een met geotextiel versterkte laag. De voorbereiding van de wegbedding – ongeacht de uiteindelijke specificatie van het wegdek – vereist een steenvrije onderlaag die voldoet aan dezelfde normen als elk landbouwpad: stenen die door het geotextiel heen steken, veroorzaken oneffenheden in het wegdek, beschadigen het membraan en vormen een risico op wielbeklemming voor onderhoudsvoertuigen en AGV's (automatische reinigingsrobots).
Een zonnepark van 50 MW met 8 tot 12 rijen panelen heeft doorgaans 2 tot 4 kilometer aan interne wegen. Het verwijderen van stenen van de wegcorridors als onderdeel van de algemene terreinvoorbereiding brengt nauwelijks extra kosten met zich mee wanneer de machine al ter plaatse is – en elimineert een onderhoudsverplichting voor de wegen die anders binnen de eerste 3 tot 5 jaar van de exploitatie aandacht vereist.
Agrivoltaïsche energie — Wanneer zonnepanelen en grazende schapen hetzelfde ontboste terrein delen
Agrivoltaïcs – de combinatie van zonne-energieopwekking en actief agrarisch gebruik op hetzelfde stuk grond – is in het Verenigd Koninkrijk, Duitsland, Frankrijk, Nederland, Japan en Zuid-Korea geëvolueerd van een experimenteel concept naar een gangbaar beleidsonderdeel in de ruimtelijke ordening. Het basismodel: op de grond gemonteerde zonnepanelen op een verhoogde positie (2,2–3,5 m tot de laagste paneelrand) met schapen die grazen of laagblijvende gewassen die in de tussenrijen en onder de panelen worden verbouwd.
| Vereiste | Zonnefunctie | Agrarische functie (schapen / gewassen) |
|---|---|---|
| Steenvrij tot 35–50 cm | Paalinstallatie zonder doorbuiging; kabelgoot zonder obstakels. | Voorkomt hoefletsel bij grazende schapen; bevordert de ontwikkeling van de graswortelzone voor een hogere voederproductiviteit. |
| Oppervlakte steenverwijdering | Vrijgave onderhoudsvoertuig; veilige werking van geautomatiseerde reinigingsrobot | Veiligheid van schapenhoeven; voorkomt dat stenen door schapen in de draagconstructies van panelen worden verspreid. |
| Fijnkorrelige onderlaag | Gelijkmatige verdichting voor een stabiele montagestructuur — voorkomt ongelijke zetting onder de paneelframes. | Kieming en vestiging van graszaad in de tussenrijen; productiviteit van peulvruchten als groenbemester |
| Verbeterde afwatering | Vermindert waterophoping die leidt tot aantasting van de kabelmantel in laaggelegen sleuven. | Vermindert het vertrappen van schapengras (hoefverdichting) bij nat weer; bevordert de grasgroei in de winter. |
Wereldwijde zonne-energiemarkten — Uitdagingen voor Stone in vijf belangrijke landen
Het machineparksysteem voor zonne-energie: dekking, volgorde en projecttijdlijn
| Stap | Machine | Bedrijfsdiepte | Dagelijkse berichtgeving | Doel |
|---|---|---|---|---|
| 1 | THOR 3.0 steenbreker 230 pk, 3,0 m, steen ≤40 cm |
35–50 cm | 1,2–1,8 ha/dag | Verbrijzel alle stenen in de stapelzone. Rijd met een snelheid van 1,0–2,0 km/u, afhankelijk van de steendichtheid. De eerste doorgang is de meest cruciale stap. |
| 2 | CT-2100 steenrapper 110 pk, 2,5 m³, maximaal 80 kg |
Oppervlaktecollectie | 1,5–2,5 ha/dag | Verwijder alle losse stenen permanent. Dit is cruciaal voor de veiligheid van de kabels en de begrazing door schapen. De stenen moeten van de locatie worden verwijderd — stapel ze niet op in de kabelgoten. |
| 3 | BlackBird rotshark (indien agrivoltaïsch) 9,5 m, 300 pk+ |
Oppervlak 5–15 cm | 5–6 ha/dag | Oppervlaktefilter voor veilige begrazingsomstandigheden voor schapen. Verzamelt resterende oppervlaktefragmenten kleiner dan 20 mm na de CT-2100-verzameling. Essentieel voor agrivoltaïsche locaties. |
| 4 | PSW-3200 rotorkultivator (indien agrivoltaïsch) 140 pk, 3,0–3,6 m |
20–25 cm | 3–5 ha/dag | Grondbewerking voor graslandaanleg in agrarische toepassingen. Een fijne grondbewerking bevordert de kieming en vermindert onkruidconcurrentie in het eerste jaar. Optioneel voor niet-agrarische locaties. |
Projecttijdlijnreferentie — Zonne-energiepark van 50 MW (80 ha, Brits vuursteen/kalksteenmengsel)
THOR 3.0 diepontginning + CT-2100 opvang: 80 ha ÷ 1,5 ha/dag = circa 53 gecombineerde machinedagenHet uitvoeren van beide machines achter elkaar (THOR ruimt 's ochtends op, CT-2100 volgt 's middags): circa 30-35 werkdagen.
BlackBird + PSW-3200 (agrivoltaïsche locaties): 80 ha ÷ 4 ha/dag gecombineerd = ongeveer 20 extra dagenKan gelijktijdig met CT-2100 op verschillende locaties worden gebruikt.
4-6 weken vóór het heien: periode voor het verwijderen van stenen voor een locatie van 50 MW. Dit past comfortabel binnen de mobilisatieperiode van 8-12 weken voordat het heien begint – wat bevestigt dat het verwijderen van stenen geen extra impact heeft op het kritieke pad van het project als dit direct na het verkrijgen van de bouwvergunning gebeurt.
Veelgestelde vragen
Steenbreker voor een zonne-energiepark: welke diepte is nodig en waarom is die dieper dan bij het ontginnen van landbouwgrond?
Voor de aanleg van zonnepanelenparken is een steenvrije ondergrond nodig met een werkdiepte van 35-50 cm – aanzienlijk dieper dan bij de meeste andere landbouwtoepassingen (22-32 cm voor wortelgroenten; 28-35 cm voor akkerbouwgewassen op vuursteen in het VK). De reden hiervoor is het paalfundament: op de grond gemonteerde zonnepanelen maken gebruik van ingedreven stalen palen of schroefpalen die een diepte van 0,8-1,5 m moeten bereiken voor structurele certificering. Elke steen in de bodemlaag waar de paal doorheen gaat op weg naar de werkdiepte kan de paal uit zijn verticale positie doen buigen. Deze buiging is het meest kritiek in de zone van 0-50 cm – waar de paal nog niet voldoende laterale weerstand van de omringende grond heeft opgebouwd om zichzelf te corrigeren bij contact met stenen. Door de grond tot 40-50 cm te ontdoen van stenen wordt de steen in deze zone met een hoog risico op buiging verwijderd. Onder de 50 cm bevindt de paal zich doorgaans in een cohesieve ondergrond waar de laterale weerstand buiging door stenen voorkomt. De THOR 3.0 (230 pk, steencapaciteit ≤40 cm) is de standaard machine die wordt aanbevolen voor deze diepte-eisen, omdat deze de gecombineerde eisen van een grotere werkdiepte en de hardere steensoorten (vuursteen, graniet) die vaak voorkomen op zonne-energieparken in het VK en Europa aankan.
Vereist agrivoltaïsche schapenbegrazing andere specificaties voor het verwijderen van stenen dan een standaard zonnefarm?
Agrivoltaïsche locaties vereisen twee ontbossingseisen die standaardlocaties met alleen zonnepanelen niet hebben. Ten eerste de eis met betrekking tot de veiligheid van stenen in het oppervlak: verwondingen aan de hoeven van schapen door vuursteen of andere stenen in het oppervlak vormen een probleem voor het dierenwelzijn en een vereiste voor de bedrijfsverzekering. Het grondoppervlak moet vrij zijn van stenen hoger dan ongeveer 25 mm voor veilig grazen. Bij standaardlocaties met alleen zonnepanelen wordt de focus gelegd op de zone met stenen van 35-50 cm en ontstaat er niet per se een veilig oppervlak voor schapen. BlackBird rotshark Een oppervlaktebewerking (5–15 cm diepte, 9,5 m werkbreedte) na de diepe steenruiming met de THOR 3.0 en de steenverzameling met de CT-2100 zorgt specifiek voor een veilige bodem voor schapen. Ten tweede is er de vereiste voor grasvestiging: de grasmat tussen de rijen en onder de panelen vereist een fijne bodem voor de kieming van graszaad. De bewerking met de PSW-3200 rotorkultivator (20–25 cm diepte) zorgt hiervoor na de steenverzameling. Beide extra bewerkingen zijn standaardonderdelen van het agrivoltaïsche terreinvoorbereidingssysteem van Korea Watanabe en voegen doorgaans 20–301 TP5T toe aan de basiskosten voor het verwijderen van stenen voor de zonnepanelen. In een financieel model met dubbele inkomsten (zonnepanelen + begrazing) worden deze extra kosten gedeeld tussen de ontwikkelaar van de zonnepanelen en de pachter van de landbouwgrond.
Kan dezelfde tractor met steenbreker die voor het ontginnen van landbouwgrond wordt gebruikt, ook op locaties voor zonne-energieparken worden ingezet?
Ja, dezelfde THOR-steenbreker en CT-2100-steenverzamelaar die gebruikt worden voor aardappelvelden in de Koreaanse hooglanden, akkerbouwgrond met vuursteen in het Verenigd Koninkrijk of wijngaarden in het Middellandse Zeegebied, is exact dezelfde machine die gebruikt wordt voor de voorbereiding van locaties voor zonneparken. De belangrijkste operationele verschillen zijn: (a) werkdiepte: zonneparken vereisen 35-50 cm, terwijl landbouwgrond 22-32 cm vereist, waardoor afhankelijk van het steentype mogelijk de THOR 3.0 in plaats van de THOR 2.4 nodig is; (b) dekkingspatroon: locaties voor zonneparken hebben doorgaans een regelmatig rasterpatroon dat overeenkomt met de afstand tussen de panelen (3-6 m tussen de rijen), terwijl landbouwgrond de contouren van het veld volgt; en (c) programma-integratie: de voorbereiding van locaties voor zonneparken moet worden afgestemd op het mobilisatieschema van de aannemer voor funderingspalen en kabels, wat een nauwkeurigere planning vereist dan landbouwgrond, die alleen afhankelijk is van de zaai- of plantdata. Voor aannemers die al diensten verlenen op het gebied van het ontginnen van landbouwgrond, vereist het toevoegen van de voorbereiding van zonneparken aan het dienstenaanbod geen extra kapitaalinvestering in de machine – alleen de kalibratie van de werkdiepte en de toevoeging van projectprogramma-managementmogelijkheden om de mobilisatieplanning van de EPC-aannemer voor de zonneparken te coördineren.
Hoe past het verwijderen van stenen in het bouwprogramma van het zonnepark, en draagt het bij aan het kritieke pad?
Voor een zonnepark van 50 MW (ongeveer 80 hectare) duurt het verwijderen van stenen met een THOR 3.0 en CT-2100 combinatie ongeveer 4 tot 6 weken. In een standaard bouwprogramma voor een zonnepark in het Verenigd Koninkrijk is de kritieke padvolgorde als volgt: bouwvergunning → netaansluitingsovereenkomst → mobilisatie van de bouw (8-12 weken) → funderingspalen (4-8 weken) → montagestructuur → paneelinstallatie → elektrische werkzaamheden → inbedrijfstelling. Het verwijderen van stenen valt binnen de periode van mobilisatie van de bouw; het kan direct na het verkrijgen van de bouwvergunning beginnen, terwijl de inkoop, levering van apparatuur en mobilisatie van aannemers nog gaande zijn. Als het verwijderen van stenen binnen 2 weken na het verkrijgen van de bouwvergunning wordt gestart, is het doorgaans voltooid voordat de funderingsaannemer ter plaatse arriveert, waardoor het geen extra tijd in het kritieke pad van het project oplevert. De belangrijkste eis van de bouwmanager is dat de steenruimmachine direct na het verkrijgen van de vergunning wordt ingezet. Wachten tot de funderingsaannemer al op de bouwplaats is en dan pas ontdekt dat steenruimen nodig is, leidt tot cruciale vertragingen en kostenoverschrijdingen.
Komt het verwijderen van stenen van een zonne-energiepark in aanmerking voor overheidssteun in het Verenigd Koninkrijk, en hoe verhouden de kosten zich tot de opbrengst van de opgewekte energie?
In het Verenigd Koninkrijk bestaan er momenteel geen directe overheidssubsidies specifiek voor het verwijderen van stenen van terreinen voor zonneparken. Als het terrein van het zonnepark echter ook geregistreerd is voor agrivoltaïsch agrarisch gebruik, kunnen de agrarische elementen van het verwijderen van stenen (oppervlakteontginning voor schapen, aanleg van grasland) mogelijk in aanmerking komen voor kapitaalsubsidies in het kader van het Countryside Stewardship-programma, onder de categorieën bodemverbetering of vee-infrastructuur. Controleer de actuele subsidiabiliteit bij de RPA (Resource Planning Authority). De meest overtuigende financiële berekening is de vergelijking tussen de kosten van het verwijderen van stenen en de bescherming van de opwekkingsopbrengsten. Voor een zonnepark van 50 MW: kosten van het programma voor het verwijderen van stenen van 80 hectare tegen gangbare Britse tarieven = circa £ 120.000–200.000. Verlies aan opwekkingsopbrengsten door een verkeerde uitlijning van de palen van 3% (circa 1,5 MW aan verkeerd uitgelijnde capaciteit bij een vermindering van het vermogen van 6% × 25-jaars netto contante waarde bij £ 50/MWh) = circa £ 480.000–960.000. De kosten van het saneringsprogramma bedragen 15 tot 401 biljoen ton van het risico op inkomstenverlies dat ermee wordt weggenomen. Geen enkele andere investering in de voorbereiding van een zonnepark heeft een hoger rendement op de investering in verhouding tot het financiële risico dat ermee wordt beperkt. Dit is het belangrijkste commerciële argument dat Korea Watanabe presenteert aan ontwikkelaars van zonneparken, EPC-aannemers en projectfinancieringsteams die het budget voor de voorbereiding van de locatie voor zonneparken evalueren.
Steenbreker voor zonneparken — THOR 3.0-systeem voor terreinvoorbereiding vóór de funderingspalen
Oppervlakte van het terrein + funderingstype (H-paal / schroefpaal / boorpaal) + steensoort + eisen voor agrivoltaïsche energie + startdatum van het bouwprogramma → Korea Watanabe levert de Steenbreker voor zonne-energiepark Specificatie, diepteprotocol, programmaplanning en documentatiepakket voor de voorbereidende fase van de funderingswerkzaamheden aan uw project.
Redacteur: Cxm
