Charge du vent sur les structures solaires : calcul conforme à la réglementation et garantie d’une conception sûre

13 Fév Charge du vent sur les structures solaires : calcul conforme à la réglementation et garantie d’une conception sûre

La charge du vent sur les structures solaires est un facteur critique dans la conception des installations photovoltaïques, qu’elles soient en toiture ou au sol. Un calcul incorrect peut entraîner des déformations, des défaillances structurelles, des pertes de production, voire l’effondrement du système.

Cet article explique comment calculer la charge du vent sur les structures solaires conformément à la réglementation espagnole en vigueur et quels aspects prendre en compte pour garantir une conception sûre, efficace et durable.

Qu’est-ce que la charge du vent sur les structures solaires ?

La charge du vent est la force exercée par le vent sur une structure. Dans les systèmes photovoltaïques, cette action génère :

• Pression et aspiration sur les modules
• Contraintes de traction et de compression dans la structure
• Mid-de-flexion dans les piliers et les profilés
• Contraintes dans les ancrages et les fondations

Les panneaux solaires, exposés au vent, peuvent se comporter comme des « voiles », notamment dans les installations inclinées ou surélevées.

Réglementation applicable au calcul des charges dues au vent

En Espagne et en Europe, le calcul doit être effectué conformément au :

• Code technique du bâtiment (CTE)
• Eurocode 1 (EN 1991-1-4 : Actions du vent)

Le CTE renvoie à l’Eurocode pour les calculs détaillés, prenant en compte :

• Zone de vent
• Hauteur au-dessus du sol
• Catégorie de terrain (urbain, rural, côtier, etc.)
• Coefficients de pression externe et interne
• Forme et inclinaison de la structure

Facteurs influençant la charge due au vent

• Zone géographique : L’Espagne est divisée en différentes zones de vent. La vitesse du vent de base dépend de la localisation et influe directement sur la pression de calcul.
• Hauteur d’installation : Plus la hauteur est importante, plus la vitesse du vent est élevée et, par conséquent, plus la pression est importante.
• Type de terrain : L’environnement modifie la vitesse du vent :
  • Terrain dégagé → plus grande exposition
  • Milieu urbain → plus grande rugosité, vitesse plus faible
• Inclinaison et géométrie du système : Les structures présentent différents comportements aérodynamiques :
  • Coplanaire
  • Inclinadas
  • Surélevée par rapport au toit
  • Suivi solaire

Formule de base pour le calcul de la pression du vent

Selon l’Eurocode 1, la pression dynamique de base est calculée comme suit :

Où :

• ρ = masse volumique de l’air
• v = vitesse du vent

Ensuite, les coefficients d’exposition, de pression et de sécurité sont appliqués.

De plus, les éléments suivants doivent être pris en compte pour les structures solaires :

• Effet de bord sur les toitures
• Zones d’angle à forte succion
• Effet de canalisation sur les toitures plates
• Turbulence potentielle

Différences entre la toiture et le sol

Structures solaires sur toitures

• • Risque accru de succion
  • Influencia directa de la altura del edificio
  • Nécessité de calculs spécifiques en périphérie
  • Attention particulière aux systèmes lestés

Structures solaires au sol

• • Influence accrue du terrain
  • Importance critique des fondations
  • Vérification du renversement et du glissement
  • Conception structurelle optimisée pour minimiser l’acier

Erreurs courantes dans les calculs de charge du vent

• Omission de prendre en compte les coefficients de bord locaux
• Utilisation de valeurs génériques sans analyse spécifique
• Omission de vérifier les états limites ultimes et de service
• Omission de vérifier la capacité des ancrages ou des boulons
• Négligence des effets dynamiques dans les trackers solaires

Ces erreurs peuvent compromettre la sécurité et engendrer des dépassements de coûts.

Maquette de la soufflerie pour le calcul de la charge du vent sur les structures

Comment garantir une conception sûre et optimisée

Pour garantir une structure robuste et économique, il est essentiel de :

• Appliquer correctement l’Eurocode
• Réaliser des calculs structurels spécifiques à chaque projet, tels que des essais en soufflerie
• Optimiser les profils sans compromettre la sécurité
• Vérifier les ancrages et les fondations
• Analyser les charges combinées (vent + neige)

Dans les projets EPC et les centrales de grande envergure, une conception optimisée permet de réaliser des économies importantes sur l’acier et les fondations, tout en préservant la sécurité structurelle.