Der Pfahlquerschnitt muss nicht nur zum Montagesystem und den baubetrieblichen Randbedingungen passen. Er muss insbesondere auf die statischen Einwirkungen und die Bodensteifigkeit abgestimmt sein: Die richtige, standortbezogene Auswahl des Pfahlquerschnittes ist somit ein entscheidender Parameter beim Pfahldesign. Letztlich wirken Pfahl- und Bodensteifigkeit im Team zusammen bei der Abtragung der Lasten und bestimmen gemeinsam über Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Langlebigkeit einer Investition in eine Freiflächen-Photovoltaikanlage. Die Bodensteifigkeit wiederum kann nicht aus “Lehrbüchern” abgelesen und auch nicht berechnet werden; Schätzungen wiederum können erheblich von der Realität abweichen, mit negativen Folgen für Wirtschaftlichkeit oder Sicherheit der Pfahlkonstruktion.

Praktisches Beispiel: Wenn ein Pfahl sich als zu schwach erweist, um die Horizontalkomponente aus Windbelastung aufzunehmen, würde es lediglich Materialkosten vergeuden, aber nicht die Sicherheit der Gründung erhöhen, wenn der Pfahl zwar verlängert würde, aber nicht steif genug wäre, um die Lasten in tiefere, festere Bodenschichten zu übertragen… In diesem Fall kann es stattdessen zielführend sein, ohne Erhöhung der Pfahltiefe auszukommen und stattdessen einen steiferen Pfahlquerschnitt zu wählen, um sowohl die Pfahlstandsicherheit als auch den Materialverbrauch zu optimieren und so technische wie auch wirtschaftliche Belange des Pfahldesigns ins Lot zu bringen und somit Ingenieure wie auch Betriebswirte gleichermaßen zufrieden zu stellen.

In dem oben abgebildeten Modell stellen die beiden Metallstäbe links und rechts jeweils Pfähle mit unterschiedlicher Steifigkeit dar; dies können in der Realität Rammpfähle oder aber auch z.B. Schraubpfähle mit umlaufendem Gewinde oder Helix am Pfahlfuß sein. Im Bildquadrant links unten ist ein “fabrikneu” im Boden eingebrachter relativ steifer Pfahl im horizontal ausgelenkten Zustand zu sehen. Die Abbildung im Quadranten unten rechts wiederum zeigt im direkten Vergleich, dass bei einem zu dünnen Pfahlquerschnitt, d. h. bei unzureichend dimensionierter Biegesteifigkeit oder korrosionsbedingter Schwächung, die seitliche Verformung – bei identischer horizontaler Belastung – drastisch zunehmen kann. Dies kann beispielsweise dann zu einem Problem werden, wenn Pfähle mit unterschiedlicher Steifigkeit abwechselnd innerhalb der Konstruktion als stützende Elemente auftreten: Befinden sich Fundamente mit unterschiedlicher Steifigkeit unter einem Solartisch, kann dies sogar zu einem Reißverschlusseffekt mit Überlastung der steiferen Fundamente führen, die bei aufgezwungener Verformung mehr als die ihnen zugedachten Lasten übernehmen müssen. Die steiferen Pfähle müssen nämlich dann für die weicheren Nachbarpfähle “einspringen” und können in der Folge – trotz der als vergleichsweise hoch anzusehenden Tragfähigkeit – unplanmäßig überlastet werden; weiterhin kann es bei periodischer Lastumkehr auch zu einem geometrischen Spiel bzw. Spalt zwischen Boden und Pfahl kommen und in der Folge zu einem Wechsel von statischer zu dynamischer Belastung unter Windeinwirkung, insbesondere auch wenn die Korrosion bei zusammengesetzten Pfahlquerschnitten in den Koppelelementen auftritt und eine kinematische Kette an Pfahlabschnitten entsteht. Die restliche Tragkraft wird hiermit dann wiederum entscheidend von der Steifigkeit des seitlich am Pfahl anliegenden Bodens mit bestimmt.
Genau aus den hier ausgeführten Gründen untersucht AquaSoli direkt vor Ort am geplanten Standort eines Projektes mittels Pfahlprobebelastungen präzise die Biegesteifigkeit des Pfahl-Boden-Gründungstragystemes und ermittelt zusätzlich auch die Korrosivität des Bodens, damit die Planer einer Photovoltaik-Freiflächenanlage einer unzulässigen Gefährdung von Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der Fundamente durch entsprechende Korrosionsschutzmaßnahmen begegnen zu können.

AquaSoli’s Engineering Team runs for you at InterSolar Trade Show …

Meet us at Intersolar in SAN DIEGO

25th – 27Th of FEBRUARY 2025

Are you ready to meet AquaSoli at InterSolar (25th to 27th of February) in San Diego? If you decide quickly, please contact our secretariat: Mrs. Rumi Shirahama will be happy to schedule an appointment with you and  our sales team: rumi.shirahama@aquasoli.com.

Möchten Sie AquaSoli auf der InterSolar (25.10.-27.02.2025) in San Diego zu treffen? Bitte kontaktieren Sie unser Sekretariat: Frau Rumi Shirahama vereinbart gerne mit Ihnen und unserem Sales Team einen Termin: rumi.shirahama@aquasoli.com.

Site Survey

AquaSoli provides site surveys in any phase of your project.

We can visit potential land and carry out a feasibility study before planning and construction starts. During construction we can supervise the construction process.

For commissioning we can support you with the final inspection and we also offer regular inspections throughout the lifespan of your PV-plant.

 

Review of existing Design

It is often helpful to get a second expert opinion about the quality of design documents. With our know-how and experience we can analyze and assess existing design documents.

We can indentify opportunites for improvement and optimize the design.

Load Tests

According to all technical rules and standards for pile foundations the most efficient investigation for the foundation design is load tests on site with the projected piles.

 

The piles are installed on site whereas the duration of installation can be measured. Installation difficulties or obstructions are identified.

After installation, load tests are performed in axial compression, axial tension and horizontal direction. The resistances of the piles are measured directly and the foundation design can be done.

Geological & Geotechnical Survey

With the evaluation of direct outcrops (drillings or excavated pits), indirect methods (dynamic probing or SWS Test) on site with the corresponding laboratory work the building ground parameters can be determined.

Corrosion Analysis

The evaluation of the Corrosion potential of soil has become a very important part of foundation design. The corrosivity depends on the chemical and physical parameters of the soil. AquaSoli performs the necessary analyses and determines the aggressiveness of the soil towards steel and concrete.

The AquaSoli Solarengineering Team is happy together with our customers about the successful anniversary seminar on 15th of June 2023. Enjoy together with us the photo gallery:

Das AquaSoli Solarengineering Team freut sich gemeinsam mit unseren Kunden über das gelungene Jubiläumsseminar vom 15.6.2023. Genießen Sie gemeinsam mit uns die Fotostrecke:

CEO Jürgen Schmid & Catering Team: Carl, Sarah, Natalia

 

The special non-alcoholic drink of the day in AquaSoli logo colors red and blue …

Der besondere alkoholfreie Drink des Tages in den AquaSoli-Logofarben rot und blau…

… mixed by our bartender Simon

…gemixt von unserem Bartender Simon …

Dr.-Ing. Aondio talks about the structural analysis of mounting systems and the latest achievements in the structural analysis of PV mounting systems.

Dr.-Ing. Aondio spricht über die statische Berechnung von Montagesystemen und die neuesten Errungenschaften bei der statischen Berechnung von PV-Montagesystemen

Prof. Dr.-Ing. Ruscheweyh talks about the further development of wind load approaches in photovoltaics

Prof. Dr.-Ing. Ruscheweyh referiert über die Weiterentwicklung der Windlastansätze in der Photovoltaik

Our distinguished guests – customers and partners – engage in lively discussions with our speakers.

Unsere verehrten Gäste – Kunden und Partner – diskutieren angeregt mit unseren Referenten.

Together with our customers & partners we look forward to the next two decades of commitment to renewable energy!

Gemeinsam mit unseren Kunden und Partnern freuen wir uns auf die nächsten zwei Jahrzehnte Einsatz für Erneuerbare Energie!

AquaSoli strengthens its team: We are looking for building material testers, geologists, geographers, civil and environmental engineers. If you are interested, please send your application to charlotte.bachmann@aquasoli.com

AquaSoli verstärkt sein Team: Wir suchen Baustoffprüfer, Geologen, Geographen, Bau- und Umweltingenieure. Bei Interesse senden Sie bitte Ihre Bewerbung an charlotte.bachmann@aquasoli.com

Thermal Power Plant with Salt Energy Storage at Sicily – Delicate foundation design for a mirror structure with high-precision requirements

AquaSoli has supplied the foundation design for a new mirror power plant in Sicily. The foundations under the collector mirrors have to support dead weight, thermal expansion, wind and earthquake loads with tiny allowable deformations of a few millimeters (Fig. 1).

This is a state-of-the-art mirror power plant with a salt storage system developed by AquaSoli’s customer FRENELL (Fig. 2), which operates on the basis of “FRENELLS Direct Molten Salt Technology”. In this technology, the molten salt serves as both heat transfer medium and storage medium.

The molten nitrate salts are heated directly in the collector field to up to 550 °C and stored in insulated tank systems. Due to the low specific costs of the tanks, their volume and salt content can be designed for up to 20 hours of full-load power generation. Due to the precise controllability and high system dynamics of the FRENELL CSP power plant design, the power plant output can be adapted to load changes in the grid within a very short time and continuous and demand-based solar power generation can be ensured around the clock.

 

The special requirement for AquaSoli is the extremely low permissible deformations of the foundations (Fig. 3) during operation of the mirrors. This is the only way to sustainably direct the sun’s rays from the high-precision adjusted collector-mirror construction precisely onto the salt solution in the collector tube.

AquaSoli and Frenell have been working together on the geotechnical tasks of these ThermoSolar power plants for about a decade. This was preceded by joint power plant projects and planning in Spain (Fig. 1), Chile and India (Fig. 2), among others.

 

At the end of 2021, the financing of the FRENELL-developed CSP power plant project Bilancia 1 (Fig. 4) in Sicily could be concluded with the Swiss utility EBL (Genossenschaft Elektra Baselland) (www.ebl.ch) and Swiss Life Management (www.swisslife-am.com) as investors. The CSP power plant is based on FRENELL’s liquid salt-based Fresnel collector technology and has an electrical capacity of 4 MW. The integrated thermal energy storage system has a capacity of 15 full load hours. With Bilancia 1, FRENELL thus consolidates its market success of storage-based CSP power plants and has opened another chapter in the long-standing and trusting cooperation with AquaSoli (Fig. 5).