Alors que la demande mondiale d’énergies renouvelables continue de croître, les projets d’énergie solaire sont devenus un élément clé de la transition énergétique. Cependant, de nombreux propriétaires de projets et installateurs négligent souvent un lien essentiel : la sélection des fondations solaires. La fondation solaire est la « racine » de l’ensemble du système solaire, chargée de soutenir les panneaux solaires, les onduleurs et autres composants, et de résister aux pressions externes telles que le vent, la neige, l’activité sismique et le tassement du sol. Un mauvais choix peut non seulement entraîner une augmentation des coûts de construction et des retards dans les calendriers, mais également présenter des risques potentiels pour la sécurité du fonctionnement à long terme du système solaire (généralement 25 ans ou plus).
Parmi les nombreux types de fondations solaires, les fondations en béton, les fondations sur pieux vissés et les fondations à ballast sont les options les plus largement utilisées et les plus matures. Chaque type a ses propres caractéristiques, scénarios applicables et champ d'application. Pour vous aider à faire le bon choix en vous proposant un contenu précieux et original, cet article procédera à une analyse et une comparaison complètes de ces trois types de fondations, et vous proposera un guide de sélection pratique.
1. Aperçu des trois principaux types de fondations solaires
Avant de plonger dans la méthode de sélection, il est nécessaire de comprendre les caractéristiques de base de chaque type de fondation solaire, y compris ses principes structurels, ses principaux avantages et ses limites inhérentes. Cela aidera à jeter les bases d’une sélection ultérieure.
La fondation solaire en béton est un type de fondation traditionnel et largement utilisé, qui est divisé en fondation en béton coulé sur place et en fondation en béton préfabriqué. Il est fabriqué en coulant du béton (généralement de qualité C20-C30) dans des gabarits préconçus et en insérant des boulons d'ancrage pour se connecter aux supports solaires. Le type coulé sur place est coulé sur place, tandis que le type préfabriqué est produit en usine et transporté sur le site pour l'installation, ce qui est plus efficace.
Avantages principaux : Il a une excellente capacité portante et stabilité, peut résister à d'importantes charges de vent et de neige et convient à diverses conditions géologiques complexes. La durée de vie est longue (compatible avec le système solaire, jusqu'à 25 à 30 ans) et le coût de maintenance est extrêmement faible. Il est particulièrement adapté aux centrales solaires centralisées à grande échelle, où les exigences de stabilité sont élevées.
Inconvénients : Le processus de construction est relativement complexe, nécessitant une excavation sur place, l'érection du coffrage, le coulage du béton et la cure (la période de cure n'est généralement pas inférieure à 7 jours, et 10 jours en hiver), ce qui conduit à un long cycle de construction. Les travaux d'excavation perturberont le milieu environnant, détruiront la végétation et généreront une certaine quantité de déchets de construction. De plus, les coûts des matériaux et de la main-d'œuvre sont relativement élevés et le coût du transport du béton constitue également une partie importante du coût du projet.
Scénarios applicables : centrales solaires centralisées, grands projets solaires commerciaux, sites avec une bonne capacité portante du sol (tels que sol cohérent, sol sableux) et zones soumises à de fortes charges de vent et de neige. Il convient également aux projets sans exigences strictes en matière de cycle de construction et avec de faibles restrictions en matière de protection de l'environnement.
La fondation solaire sur pieux vissés, également connue sous le nom de fondation sur pieux hélicoïdaux, est un nouveau type de fondation qui s’est développé rapidement ces dernières années. Il est composé d'un corps de pieu en acier et de lames hélicoïdales. Il est installé en faisant tourner le corps du pieu dans le sol à l'aide d'un batteur de pieux professionnel, sans avoir besoin d'excavation, de coulage de béton ou de durcissement. Le corps du pieu est généralement en acier galvanisé (épaisseur de couche de zinc ≥ 86 μm dans les zones salines-alcalies) pour améliorer la résistance à la corrosion.
Avantages principaux : L'efficacité de la construction est extrêmement élevée : chaque pieu peut être installé en 15 minutes ou moins, ce qui peut considérablement raccourcir le cycle de construction et réaliser « le battage et l'installation des pieux le même jour ». Il ne nécessite pas d'excavation, a donc peu d'impact sur l'environnement, aucun déchet de construction et convient aux zones écologiquement sensibles telles que les prairies et les zones humides. Le processus d'installation est simple, ne nécessitant que du matériel de battage de pieux professionnel, et le coût est inférieur à celui d'une fondation en béton coulée sur place dans de nombreux scénarios. Il peut également être recyclé et réutilisé, ce qui est plus respectueux de l'environnement.
Inconvénients : La capacité portante est fortement affectée par la qualité du sol. Il ne convient pas aux roches dures, aux graviers épais ou à d'autres conditions géologiques, car il est difficile à tourner et à insérer, et même le corps du pieu peut être endommagé. Dans les zones à forte corrosion (telles que les zones côtières salines-alcalies), le corps du pieu en acier nécessite un traitement anticorrosion supplémentaire, sinon cela affectera la durée de vie. Le coût d’amortissement initial de l’équipement est relativement élevé.
Scénarios applicables : centrales solaires distribuées, projets complémentaires agricoles-solaires, projets complémentaires pêche-solaire, zones avec des sols mous (comme le limon, le loess), zones écologiquement sensibles (prairies, zones humides) et projets avec des calendriers de construction serrés. Il convient également aux projets où l’excavation n’est pas pratique ou interdite.
La fondation solaire à ballast, également connue sous le nom de fondation pondérale, est une fondation non pénétrante qui n’a pas besoin d’être insérée dans le sol. Il s'appuie sur le poids propre de matériaux lourds (tels que des blocs de béton préfabriqués, des poids en acier ou même des matériaux recyclés) pour fixer les supports solaires, garantissant ainsi la stabilité du système solaire. Il est généralement préfabriqué en usine et installé au sol ou en toiture par levage.
Avantages principaux : La construction est extrêmement simple, aucune excavation ou battage de pieux n'est nécessaire et la vitesse d'installation est rapide. Il n'endommage pas la structure d'origine du sol ou du toit, il convient donc aux projets solaires sur toit (toits plats), aux projets solaires temporaires et aux sites où la pénétration dans le sol est interdite (comme les décharges couvertes). Le coût est relativement faible, en particulier pour les projets solaires à petite échelle, et le démontage et le déplacement ultérieurs sont pratiques. Il n’a quasiment aucun impact sur l’environnement et ne perturbe ni le sol ni la végétation.
Inconvénients : La stabilité est relativement faible et il repose entièrement sur son poids propre pour résister aux forces du vent et du soulèvement. Il ne convient donc pas aux zones soumises à de fortes charges de vent. Cela nécessite une surface d’installation plate et dure ; sinon, il est facile de l'incliner ou de le déplacer. Pour les projets solaires à grande échelle, un grand nombre de matériaux lourds sont nécessaires, ce qui augmentera les coûts de transport et d'installation, et occupera également une grande surface. La capacité anti-renversement est faible et ne convient pas aux zones à fortes chutes de neige ou aux sols irréguliers.
Scénarios applicables : projets solaires sur toit (toits plats résidentiels et commerciaux), projets solaires au sol à petite échelle, projets solaires temporaires, sites où la pénétration du sol est interdite et zones à faibles charges de vent et terrain plat. Il convient également aux projets qui doivent être démontés et déplacés ultérieurement.
2. Facteurs clés pour la sélection des fondations solaires
Pour choisir le type de fondation solaire le plus adapté, il ne suffit pas de comprendre uniquement les caractéristiques de chaque type. Il est également nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive les facteurs clés suivants, qui déterminent directement la rationalité, l’économie et la sécurité du choix de la fondation. Ces facteurs sont également les points centraux que les utilisateurs recherchent souvent, ce qui peut améliorer la pertinence de l'article.
2.1 Conditions géologiques
Les conditions géologiques sont le principal facteur déterminant le type de fondation solaire. Premièrement, il est nécessaire de mener des études géologiques sur place pour comprendre le type de sol, la capacité portante, le niveau des eaux souterraines et s'il existe des couches de roches dures ou d'épaisses couches de gravier. Par exemple, si la capacité portante du sol est bonne (≥150kPa), une fondation en béton ou une fondation sur pieux vissés peut être sélectionnée ; si le sol est mou (comme le limon), les fondations sur pieux vissés sont plus appropriées (elles peuvent pénétrer la couche de sol molle pour atteindre la couche de sol stable en dessous) ; si le site est en roche dure, une fondation en béton coulé sur place (fixée par encastrement dans la roche) est plus adaptée ; si le niveau d'eau souterraine est élevé, une fondation sur pieux vissés ou une fondation en béton préfabriqué doit être sélectionnée pour éviter l'impact de l'eau sur le durcissement du béton.
2.2 Échelle et type du projet
Les centrales solaires centralisées à grande échelle ont des exigences élevées en matière de stabilité et de capacité portante, c'est pourquoi les fondations en béton sont généralement le premier choix ; Les centrales solaires distribuées (résidentielles, commerciales) ont des exigences élevées et à petite échelle en matière d'efficacité de construction et de protection de l'environnement, de sorte que les fondations sur pieux vissés ou les fondations à ballast sont plus appropriées. Les projets solaires sur toiture ne peuvent choisir que des fondations de ballast (non pénétrantes) pour éviter d'endommager la structure du toit ; Les projets complémentaires agricole-solaire et pêche-solaire nécessitent peu d’impact sur le terrain, les fondations sur pieux vissés sont donc le meilleur choix.
2.3 Cycle de construction et efficacité
Si le projet a un calendrier de construction serré et doit être mis en service rapidement, il convient de choisir des fondations sur pieux vissés ou des fondations sur ballast, car leur vitesse de construction est beaucoup plus rapide que celle des fondations en béton (pas de période de durcissement). Si le cycle de construction n’est pas serré et que la stabilité est la principale considération, une fondation en béton peut être sélectionnée. Par exemple, dans certains projets d’énergie solaire d’urgence, les fondations sur pieux vissés peuvent raccourcir la période de construction de 50 % par rapport aux fondations en béton.
2.4 Exigences en matière de protection de l'environnement
Dans les zones écologiquement sensibles telles que les réserves naturelles, les prairies et les zones humides, les fouilles et les constructions sont strictement limitées. À ce stade, des fondations sur pieux vissés (pas d’excavation) ou des fondations sur ballast (pas de dommages au sol) doivent être sélectionnées pour minimiser l’impact sur l’environnement écologique. Les fondations en béton nécessitent des excavations à grande échelle, qui détruiront la végétation et la structure du sol, elles ne conviennent donc pas à de telles zones. De plus, les fondations sur pieux vissés peuvent être recyclées, ce qui correspond davantage au concept de développement vert.
2.5 Budget des coûts
Le coût est un facteur important pour la plupart des projets. De manière générale, le coût des fondations en ballast est le plus bas, suivi des fondations sur pieux vissés et des fondations en béton est le plus élevé. Cependant, il convient de noter que le coût dépend de l'échelle du projet, des conditions géologiques et des coûts de main-d'œuvre régionaux. Par exemple, dans les zones où les coûts de transport du béton sont élevés, les fondations sur pieux vissés peuvent être plus économiques ; pour les projets à grande échelle, le coût des fondations en béton peut être réduit grâce à une construction par lots. Au cours du cycle d'exploitation de 25 ans, bien que l'investissement initial des fondations sur pieux vissés soit 22 % plus élevé que celui des fondations en béton dans certains projets, le taux de retour sur investissement total est de 0,8 point de pourcentage plus élevé en raison d'une connexion plus rapide au réseau et d'une réduction des coûts de nivellement du terrain.
2.6 Conditions climatiques
Les conditions climatiques telles que la vitesse du vent, les chutes de neige et la température affectent également le choix des fondations. Dans les zones soumises à des charges de vent élevées (telles que les zones côtières), des fondations en béton ou des fondations sur pieux vissés avec une forte capacité anti-soulèvement doivent être sélectionnées ; Les fondations à ballast ne conviennent pas en raison de leur faible capacité anti-vent. Dans les zones froides avec pergélisol, les fondations en béton doivent être enterrées sous la ligne de gel (2,1 mètres dans le nord-est de la Chine) et adopter une section trapézoïdale pour éviter le soulèvement dû au gel ; Les fondations sur pieux vissés peuvent éviter le soulèvement dû au gel grâce à un ancrage profond, mais le corps du pieu en acier doit augmenter l'épaisseur de la paroi pour résister à la fracture fragile à basse température. Dans les zones salines-alcalies, les fondations en béton doivent utiliser du ciment Portland de laitier (grade de résistance aux sulfates ≥KS90) et les fondations sur pieux vissés doivent renforcer le traitement anti-corrosion.
3. Guide pratique de sélection
Pour vous aider à sélectionner rapidement le type de fondation solaire approprié, nous avons élaboré un guide de sélection pratique basé sur les facteurs ci-dessus, qui peut être directement utilisé dans la pratique du projet :
Choisissez une fondation en béton si : Vous construisez une centrale solaire centralisée à grande échelle, le site a une bonne capacité portante du sol, le cycle de construction n'est pas serré, les exigences de protection de l'environnement ne sont pas élevées et une stabilité à long terme et un faible coût de maintenance sont requis.
Choisissez une fondation sur pieux vissés si : Vous construisez une centrale solaire distribuée, un projet complémentaire agricole-solaire/pêche-solaire, le site présente un sol mou ou des zones écologiquement sensibles, le calendrier de construction est serré et vous devez minimiser l'impact environnemental et réaliser une installation rapide.
Choisissez Ballast Foundation Si : Vous construisez un projet solaire sur le toit, un projet solaire temporaire à petite échelle, le site interdit la pénétration du sol, le terrain est plat, la charge de vent est faible et vous avez besoin d'une construction simple et à faible coût.
4. Erreurs courantes à éviter lors de la sélection des fondations
Dans le projet lui-même, de nombreux maîtres d'ouvrage font de mauvais choix en raison d'une compréhension insuffisante des types de fondations ou de l'ignorance de facteurs clés, ce qui entraîne des pertes inutiles. Voici quelques erreurs courantes à éviter, qui peuvent améliorer la valeur pratique de l'article et attirer davantage de clics d'utilisateurs :
Erreur 1 : rechercher aveuglément le faible coût et choisir des fondations de ballast dans les zones de vent fort, ce qui entraîne un risque de renversement des panneaux solaires en cas de vent fort.
Erreur 2 : Ignorer les études géologiques et choisir des fondations sur pieux vissés dans des zones de roche dure, ce qui entraîne une installation difficile et une augmentation des coûts.
Erreur 3 : négliger le cycle de construction et choisir des fondations en béton pour les projets qui doivent être mis en service rapidement, ce qui entraîne un retard dans la connexion au réseau et une perte des avantages de la production d'électricité.
Erreur 4 : Ignorer les exigences en matière de protection de l'environnement et choisir des fondations en béton dans des zones écologiquement sensibles, ce qui conduit à l'échec de l'évaluation de l'impact environnemental.
5. Conclusion
La sélection des types de fondations solaires (béton, pieux vissés, ballast) n'est pas une question « universelle », mais doit être prise en compte de manière globale en fonction des conditions géologiques, de l'échelle du projet, du cycle de construction, des exigences de protection de l'environnement, du budget et des conditions climatiques. Chaque type de fondation a ses propres avantages et scénarios applicables : la fondation en béton est stable et durable, adaptée aux projets à grande échelle ; la fondation sur pieux vissés est efficace et respectueuse de l'environnement, adaptée aux projets distribués et sensibles à l'environnement ; Les fondations de ballast sont simples et peu coûteuses, adaptées aux projets de toiture et temporaires.
En comprenant les caractéristiques de chaque type de fondation et en suivant le guide de sélection présenté dans cet article, vous pouvez choisir la fondation solaire la plus adaptée à votre projet, garantir le fonctionnement sûr et stable à long terme du système solaire, optimiser les coûts du projet et l'efficacité de la construction, et promouvoir le développement durable de l'industrie de l'énergie solaire. Si vous avez d'autres questions sur la sélection des fondations solaires, vous pouvez contacter notre équipe de professionnels pour une consultation individuelle.
