(c) shutterstock.com

У гонитві за низькою ціною інсталятори для систем кріплення дедалі частіше використовують електрозварні труби

Перегрітий «зеленим» тарифом у 2017-2019 рр. ринок будівництва об’єктів відновлюваної енергетики здійснив у 2020 році аварійне гальмування. Провал переходу до «зелених» аукціонів фактично означав для учасників ринку припинення масового будівництва великих промислових об’єктів. У ролі втішного призу залишився приватний сектор. На підключення й поставку в мережу електричної енергії, що генерується домашніми СЕС, «зелений» тариф діятиме, ймовірно, аж до 2030 року.

Вистояти 30 років

Традиційно під час монтажу фотоелектричних модулів (ФЕМ) у землю використовували сталеві конструкції, виготовлені з профілів, оцинкованих повним зануренням готового виробу в розплав (HDG). А у разі монтажу ФЕМ на скатну покрівлю – алюмінієві анодовані монтажні профілі або сталеві монтажні періодично перфоровані профілі з цинковим покриттям, попередньо нанесеним на рулон (preHDG). Товщина попередньо нанесеного цинкового покриття на виробах для зовнішнього середовища зазвичай становить 16-25 мкм, а у разі нанесення методом занурення готового виробу – не менше 55 мкм.

Під час контакту з корозійними факторами (атмосферними опадами й киснем) цинк окислюється, утворюючи бар’єрний шар оксиду на поверхні. Який, своєю чергою, розчиняється та змивається виділеннями комах, послідом птахів. Шар оксиду стирається під будь-яким механічним впливом, після чого окислюватися починає наступний шар покриття.

За рік покриття може втрачати 0,5-1 мкм, забезпечуючи відсутність червоної корозії основи протягом 20-40 років для preHDG покриттів і 50-100 років для покриттів типу HDG. Оскільки використовувані профілі мають невелику товщину – 1,5-4 мм, а корозія основи може доходити до 100 мкм/рік, то одразу після появи на поверхні іржі конструкція втрачає несівну здатність і за 7-10 років руйнується.

Прийнято вважати, що життєвий цикл сучасних ФЕМ становить не менше 30 років. Таким чином, лише покриття HDG або алюміній цілковито відповідають цій умові. Алюміній у землю не ставлять, в таких системах роль фундаментів зазвичай виконують сталеві гвинтові палі з покриттям HDG.

Реалії ринку

У сегменті B2C точиться запекла конкурентна боротьба за клієнта-приватника. У гонитві за низькою ціною якість матеріалів та обладнання для будівництва побутових сонячних електростанцій безперервно знижується. Це стосується й систем кріплення ФЕМ.

На тлі стабільно високих цін на металопрокат інсталятори дедалі частіше використовують електрозварні труби. Єдиний доступний метод складання таких конструкцій – електродугове зварювання. Тому труба використовується чорна, без покриття. Після зварювання її покривають алкідними або нітроемалями. Найчастіше пензликом і без відповідної підготовки: знежирення, механічного очищення, якісного зняття шлаку з тіла зварних швів.

У результаті система кріплення вступає в корозійний процес одразу після фарбування. Адже труба, як правило, зберігається під відкритим небом і вже має на поверхні вогнища корозії, які перед фарбуванням не ліквідовують. Навіть якщо вдається якісно пофарбувати зовнішні поверхні труби, внутрішня її частина залишиться нефарбованою.

Корозія внутрішньої порожнини труб відбувається навіть швидше, ніж зовнішньої, оскільки волога там присутня постійно. Пофарбувати стійки, які встановлюються в бетонні фундаменти, взагалі неможливо. А саме точка виходу стійки з бетону зазнає найбільшого корозійного впливу. Найчастіше система кріплення руйнується саме тоді, коли стійкові труби критично стоншуються в результаті корозії близько фундаментів. Навіть якщо власник буде щорічно підфарбовувати свіжу іржу, корозія зсередини труби її неминуче зруйнує.

Зварні шви – це осередки більш інтенсивного корозійного процесу. Під час зварювання сталей частина матеріалу основи втрачає вуглець під впливом високих температур. Оскільки сам шов товщий за матеріал основи, то він встоїть. Але поверхні труби, які безпосередньо примикають до нього, – немає. За кілька років у районі зварних швів з’являться пошкодження, які незабаром критично знизять несівну здатність труби.

Навіс дяді Вані

Зазвичай інсталятори користуються необізнаністю споживача. Найчастіше в хід іде прецедентний фактор. Зазвичай наводять як приклад навіс дяді Вані, якого всі знають. Навіс стоїть уже десятий рік, і зварений він з труби. Також нерідко установник пропонує покластися на його солідний досвід – як правило, це 3-5 років. Далі використовуються приклади споруд з довгого сортового прокату, які були зведені в минулому столітті й стоять донині, хоча жодного разу не фарбувалися. Але головний аргумент: з труби дешевше.

Така аргументація, звісно, помилкова. Труба, яка тримає навіс, у будь-якому випадку розташована під ним. А отже – не зазнає корозійного впливу атмосферних опадів. П’ятирічний досвід нічого не доводить, адже життєвий цикл СЕС набагато довший. Несівні конструкції з труби не проходять проєктний розрахунок, а отже, як себе поведе конструкція під час критичного снігопаду – невідомо.

Електрозварні труби як такі – не міцніші за еквівалентний за масою С-образний профіль відкритого перерізу. Оскільки міцність зварного шва таких труб нижча від міцності основи, то руйнування елемента конструкції починається з пориву зварного шва. Після цього труба поводиться як аналогічний С-подібний профіль. Перевага лише в тому, що відсутні відкриті кромки металу. Це добре для експлуатації всередині приміщення, але згубно у зовнішньому середовищі через корозійну вразливість. І хоча конструкції радянської епохи успішно слугують досі, порівнювати ЛМК (легкі металоконструкції), складені з довгого комбінатівського прокату з товщиною стінки 5-12 мм, з конструкціями з труби з товщиною стінки 1,2-1,8 мм абсолютно неприпустимо.

У будь-якому випадку корисно оглянути СЕС віком від 5 років, кріпильна конструкція якої виготовлена з труби. На такому строку експлуатації вже виразно видно сліди корозії біля основи опор, поблизу зварних швів, а частіше – повсюдно. Також корисно буде з’ясувати можливість і вартість повного демонтажу СЕС з повторним зведенням конструкції. Адже це доведеться зробити раз або навіть двічі протягом строку експлуатації станції. От тут міф про дешевизну й буде спростовано.

Ліквідація галузевої необізнаності

На перший погляд, руйнування кріпильних конструкцій побутової СЕС до закінчення її життєвого циклу – це особиста проблема власника. Однак не варто забувати про основну мету такого будівництва. Переважна більшість приватних СЕС будуються заради отримання прибутку у вигляді оплати виробленої електричної енергії за «зеленим» тарифом. Простими словами, держава за рахунок платників податків повністю погасить витрати на її зведення протягом 5-8 років. У такий спосіб вона планує розвинути децентралізовану мікрогенерацію електричної енергії з відновлюваних джерел. А розвиток передбачає тривалу експлуатацію з подальшим відновленням устаткування вже за рахунок приватного власника. Який же це розвиток, якщо більшість станцій зруйнуються, ледь дотягнувши до закінчення терміну окупності? Вони будуть вимушено виведені з експлуатації через неможливість відновлення.

Можливість локалізації виробництва фотоелектричних модулів та інверторів на території України – це спірне питання. Хоча такі проєкти є, вони поки що не здатні витіснити імпортні аналоги. А от для виробництва високоякісних оцинкованих металоконструкцій у нашій країні є всі можливості.

Наші металургійні комбінати успішно наносять цинкове покриття товщиною до 20 мкм на рулон. З нього можна потім зробити високоякісні монтажні профілі, прогони, балки столів ландшафтного базування товщиною до 2,0 мм. У Харкові, Запоріжжі, Києві, Черкасах є сучасні підприємства з нанесення цинкового покриття шляхом повного занурення в розплав готових деталей будь-якої товщини. Самі монтажні профілі та комплектні оцинковані системи кріплення масово виробляють на підприємствах, що спеціалізуються на експлуатації профілезгинальних станів з перфорацією.

На мій погляд, ефективне вирішення цієї проблеми лежить у сфері ліквідації галузевого невігластва. В першу чергу це стосується інсталяторів, які не мають змоги проводити інженерні розрахунки з використанням доступного програмного забезпечення. Цю проблему можна вирішити шляхом розроблення загальнодоступного альбому типових рішень для систем ландшафтного й покрівельного базування. На рівні споживача слід поширювати інформаційні буклети із загальними вимогами до всіх елементів побутових станцій, включаючи системи кріплення. З економічним обґрунтуванням і реквізитами компаній, які здатні виконати монтаж СЕС на конструкції з металопрокату з відповідним класом антикорозійного захисту.