⚡ 要点
- ソーラートラッカー用締結部品を支配する 3 つの要求： 25 年の耐食性、風による疲労への耐性、電気的な接地の連続性。
- 固定式とトラッカーは別の問題です。 トラッカーには回転継手があり、ボルトが繰返し荷重を受けるため、より高い仕様が必要です。
- 溶融亜鉛めっきが 25 年屋外の耐食基準です。 海岸部ではジンクリッチフレークかステンレスが必要です。
- トラッカーの最大リスクは風による疲労です。 この種の構造物が倒壊するのは、実際にはボルトの疲労破断によってです。
- 接地の要件が絶縁コーティングを排除します。 ジンクリッチフレークは導電性がないため、接地箇所は別の表面処理が必要です。
- 形鋼板へのドリリングねじには EPDM シーリングワッシャが必要です。
- 25 年寿命とは、締結部品を交換できないという意味です。 受動部品であり、最初から正しく選ぶしかありません。
1. 倒壊したトラッカー
2022 年、中国北部の風の強い地域にある太陽光発電所で、稼働 2 年後に複数のトラッカーが失われました。支柱のボルトが多数折損し、構造物が倒れたのです。
根本原因は疲労でした。軸力不足のまま組立てられたボルトに、風による振動が作用していました。継手が開いてしまうと、ボルトは風荷重のごく一部ではなく全量を繰返し受け、やがて破断に至りました。
対策は、VDI 2230 に基づく軸力の再計算、ジンクリッチフレークを施した強度区分 10.9 ボルトへの変更、ロックナットの追加でした。
2. 固定式とトラッカーの違い
| 観点 | 固定式 | トラッカー |
|---|---|---|
| 荷重 | 静的 — 風と積雪 | 繰返し — 回転と風振動 |
| ボルト強度区分 | 4.6／8.8 | 8.8／10.9 |
| 防食 | 溶融亜鉛めっき | 溶融亜鉛めっき＋ジンクリッチフレーク |
| ゆるみ止め | スプリングワッシャが一般的 | ナイロンインサートナットまたはねじロック剤 |
| 設計寿命 | 25 年 | 25 年 |
3. 防食の選択肢
| 環境 | 推奨 | 塩水噴霧 |
|---|---|---|
| 内陸・乾燥 | 溶融亜鉛めっき | 500 時間 |
| 一般屋外 | 溶融亜鉛めっき＋ジンクリッチフレーク | 720 時間 |
| 海岸部または化学環境 | 316 ステンレス | 2,000 時間以上 |
溶融亜鉛めっきは 50〜80 μm の亜鉛を付加し、めっき後にねじを切削するか、ナットをオーバーサイズでタップしない限り、ねじのかみ合いが変わります。構造用ボルトでは ISO 10684 に基づくめっきを指定し、ナットをそれに合わせる必要があります。現場の組立トラブルのよくある原因です。
4. 風による疲労
トラッカーは風の励振で揺動するため、ボルトは繰返し荷重を受けます。対策は次のとおりです。
- 軸力を耐力の 90% 近くまで高め、外部荷重がボルト力のごく一部を変動させるだけの状態にします。
- 切削ねじではなく転造ねじを使い、ねじ谷での疲労強度 20〜30% の向上を得ます。
- 応力集中を除きます。軸部の移行部に R を付け、ねじの逃げ部にアンダーカットを設けません。
- 継手を剛に保ちます。厚いフランジと短い締付長さは荷重係数 Φ を下げ、応力振幅も下げます。
5. 接地と導電性
雷保護のため構造物は接地する必要があり、これは表面処理の選定に直接影響します。
- ジンクリッチフレークは導電性がないため、接地箇所には使えません。
- 接地箇所には溶融亜鉛めっきまたはステンレスのボルトを使います。
- 組立前に接触面を素地まで研削し、塗料ではなく導電性ペーストで再保護します。
6. 判断フローとよくある質問
ステップ 1：固定式かトラッカーか
固定式なら強度区分 4.6、溶融亜鉛めっき。トラッカーなら強度区分 10.9、亜鉛めっきの上にジンクリッチフレークです。
ステップ 2：海岸部か
該当するなら 316 ステンレスとし、25 年間無保守を前提にせず、定期点検を計画します。
よくある質問
Q：太陽光構造物にドリリングねじは使いますか。 形鋼の屋根板には使います。EPDM ワッシャ付きのドリリングねじです。主要な鉄骨梁やトラッカーの継手にはボルトを使います。ドリリングねじでは、構造継手に必要な締付力を発現できないからです。
Q：25 年間無保守は現実的ですか。 内陸の乾燥環境で溶融亜鉛めっきなら現実的です。海岸部では無理であり、点検と補修を前提に、その前提で表面処理を指定します。
Q：なぜ全箇所をステンレスにしないのですか。 コストとかじりが理由です。潤滑コーティングなしでは、ステンレス構造物のステンレスボルトは組立中に焼付きます。また、めっき鋼に対する価格差は、内陸では正当化しにくいです。