Baut Fotovoltaik: Jenis, Bahan & Panduan Pemilihan

Baut fotovoltaik adalah pengencang yang mengamankan panel surya, rel pemasangan, rangka rak, dan jangkar tanah ke dalam sistem PV yang lengkap dan berstruktur baik. Itu bukan baut toko perangkat keras umum. Lingkungan luar ruangan tempat instalasi tenaga surya beroperasi — radiasi UV, siklus termal dari −40°C hingga 85°C, semprotan garam pantai, atau polusi industri — memerlukan bahan pengikat yang tidak dapat dipenuhi oleh baja karbon biasa selama masa pakai sistem 25–30 tahun.

Pemilihan jenis baut atau bahan yang salah dapat menyebabkan korosi galvanis, kendor akibat beban angin, atau kegagalan struktural yang membatalkan garansi peralatan dan menimbulkan bahaya keselamatan. Panduan ini mencakup jenis, bahan, standar, persyaratan torsi, dan kriteria pemilihan yang paling penting dalam instalasi PV sebenarnya.

Dimana Baut Fotovoltaik Digunakan di Tata Surya

Sistem PV yang dipasang di atap atau di tanah biasanya menggunakan pengencang pada beberapa sambungan struktural, masing-masing dengan persyaratan beban dan kondisi pemaparan yang berbeda:

• Baut penjepit panel: Kencangkan klem tengah dan klem ujung yang menahan rangka panel ke rel pemasangan. Ini merupakan siklus termal yang paling sering terjadi karena suhu panel berfluktuasi setiap hari.
• Sambungan rel dan baut rel ke braket: Hubungkan bagian rel dan pasang rel ke braket pemasangan atap atau tiang tanah. Penting untuk memindahkan beban angin dan salju melalui struktur.
• Baut lag penetrasi atap: Jangkar dudukan berkedip atau kaki pemberat ke kasau atap. Membutuhkan baja tahan karat untuk mencegah noda karat dan korosi di dalam struktur atap.
• Baut jangkar pemasangan di tanah: Kencangkan tiang pancang, jangkar heliks, atau pondasi beton ke rangka rak. Seringkali pengencang terbesar dalam sistem — M16 hingga M24 dalam instalasi skala utilitas besar.
• Baut pemasangan kotak inverter dan penggabung: Pasang penutup listrik ke dinding atau rangka. Memerlukan isolasi listrik dalam beberapa konfigurasi untuk menghindari arus menyimpang.
• Perangkat keras pengikat grounding: Baut flensa bergerigi atau klip ground yang menembus permukaan rel aluminium yang dianodisasi untuk menghasilkan kontinuitas listrik.

Jenis Baut yang Biasa Digunakan pada Sistem Racking PV

Produsen rak PV merancang sistem mereka berdasarkan geometri baut tertentu yang memungkinkan pemasangan cepat dan penjepitan yang andal tanpa membebani profil aluminium tipis secara berlebihan. Jenis yang paling umum adalah:

Pemilihan Bahan: Mengapa Baja Tahan Karat Mendominasi Pengencang PV

Keputusan material yang paling penting untuk baut fotovoltaik adalah ketahanan terhadap korosi. Tata surya dirancang untuk Masa operasional 25–30 tahun , dan pengencang harus bertahan sepanjang periode tersebut tanpa kendor, tersangkut, atau degradasi struktural akibat karat.

Baja Tahan Karat A2 (304) vs. A4 (316)

Kebanyakan sistem rak PV menentukan baut baja tahan karat A2 atau A4. Perbedaan praktisnya adalah kandungan molibdenum: Baja tahan karat A4 (316) mengandung 2–3% molibdenum , yang secara dramatis meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting yang disebabkan oleh klorida – modus kegagalan spesifik di lingkungan pesisir dan laut. A2 (304) cocok untuk instalasi di dalam ruangan; A4 (316) harus digunakan di dalam 1–5 km dari garis pantai atau di kawasan industri dengan klorida di udara.

Baja Hot-Dip Galvanis (HDG) untuk Pemasangan di Tanah

Instalasi besar yang dipasang di tanah — khususnya pembangkit listrik tenaga surya skala utilitas — sering kali menggunakan baut struktural hot-dip galvanized (HDG) untuk baut jangkar dan sambungan rangka utama. Ketebalan lapisan HDG 85 µm atau lebih besar (sesuai ASTM A153 atau ISO 1461) memberikan perlindungan korosi selama 30–50 tahun di sebagian besar lingkungan tanah dengan biaya yang jauh lebih rendah dibandingkan perangkat keras tahan karat dalam skala besar. HDG tidak disarankan jika terjadi kontak langsung dengan rak aluminium, karena risiko korosi galvanik.

Korosi Galvanik: Risiko Tersembunyi pada Antarmuka Aluminium-Baja

Hampir semua rel rak PV terbuat dari aluminium ekstrusi (6005-T5 atau 6061-T6). Ketika baut baja tahan karat bersentuhan dengan aluminium di lingkungan basah, sel galvanik akan terbentuk. Baja tahan karat dan aluminium berjarak 0,25–0,50 V pada deret galvanik — cukup dekat sehingga baut A2/A4 secara umum dianggap dapat diterima dalam pemasangan ini. Namun, baut baja karbon atau HDG yang bersentuhan langsung dengan aluminium menimbulkan masalah — perbedaan potensial mempercepat korosi aluminium pada sambungan. Selalu gunakan perangkat keras yang kompatibel dengan bahan tahan karat atau aluminium pada antarmuka aluminium-ke-pengencang.

Persyaratan Tingkat Baut dan Kekuatan untuk Aplikasi PV

Baut PV harus tahan terhadap beban pengangkatan angin, beban salju, dan gaya seismik yang berkelanjutan selama beberapa dekade. Kekuatan baut ditentukan oleh kelas properti (metrik) atau kelas (inci):

Untuk sebagian besar sistem atap perumahan dan komersial, Stainless A2-70 adalah spesifikasi standar . Peningkatan ke A4-80 disarankan untuk lokasi pesisir, daerah berangin kencang (kecepatan angin ASCE 7 ≥ 130 mph), atau instalasi apa pun yang perhitungan struktural teknisi rak memerlukan beban awal baut yang lebih tinggi.

Spesifikasi Torsi untuk Baut PV: Mengapa Pengencangan Berlebihan Sama Berbahayanya dengan Pengencangan Kurang

Spesifikasi torsi untuk baut fotovoltaik lebih ketat dari yang diperkirakan sebagian besar pemasang. Ekstrusi aluminium yang digunakan dalam rak surya relatif lunak — Aluminium 6005-T5 memiliki kekuatan luluh hanya 240 MPa dibandingkan dengan 700 MPa untuk baut stainless yang dimasukkan ke dalamnya. Torsi berlebih akan melucuti ulir pada mur aluminium atau saluran rel, sehingga memerlukan penggantian seluruh bagian rel.

Torsi yang terlalu rendah membuat sambungan tidak terisi cukup, sehingga memungkinkan pergerakan di bawah getaran angin yang menyebabkan kelelahan fretting dan kendor secara bertahap. Nilai torsi umum yang ditentukan pabrikan untuk ukuran baut PV umum:

Selalu gunakan kunci torsi yang telah dikalibrasi untuk pengencangan akhir. Impact driver yang disetel ke torsi maksimum tidak dapat diterima untuk baut penjepit panel PV — biasanya melebihi batas pabrikan. Banyak produsen rak menentukan nilai torsi dalam keadaan kering (tanpa pelumas); jika anti-rebut atau pelumas ulir digunakan, kurangi torsi sekitar 20–25% untuk mencapai gaya penjepit yang sama.

Fitur Anti Pelonggaran : Mencegah Baut Kendor Selama 25 Tahun

Instalasi tenaga surya mengalami getaran amplitudo rendah terus menerus dari angin dan ekspansi termal harian serta kontraksi rel aluminium (aluminium memuai pada suhu 23,6 m/m·°C — bagian rel sepanjang 6 meter tumbuh dan menyusut sekitar 12 mm antara suhu permukaan panel musim dingin −10°C dan suhu permukaan panel musim panas 60°C). Gerakan ini secara bertahap dapat menarik kembali baut-baut yang tidak memiliki ketentuan anti kendor.

Solusi anti-longgaran yang umum digunakan dalam sistem PV meliputi:

• Mur pengunci sisipan nilon (Nyloc): Solusi yang paling banyak digunakan pada PV atap. Kerah nilon mencengkeram ulir baut dan menahan rotasi. Efektif hingga sekitar 100°C — verifikasi kesesuaian jika penutup kotak sambungan menimbulkan panas lokal.
• Mur dan baut flensa bergerigi: Gerigi menggigit permukaan kawin dan menahan rotasi secara mekanis. Digunakan untuk ikatan grounding dan sambungan struktural yang kekerasan permukaannya memungkinkan gerigi terpasang dengan benar.
• Mesin cuci kunci pegas: Secara umum dianggap kurang dapat diandalkan dibandingkan mur nyloc dalam pembebanan dinamis sesuai pengujian getaran DIN 65151 — gunakan hanya jika ditentukan oleh produsen rak.
• Perekat pengunci benang (Loctite 243 atau setara): Efektif untuk baut berdiameter kecil di lokasi dengan getaran rendah. Tidak praktis untuk sambungan lapangan yang mungkin memerlukan torsi ulang atau reposisi panel di masa mendatang.
• Konfigurasi dua mur (mur selai): Digunakan pada kaki penyesuaian pemasangan di tanah yang memerlukan ketahanan terhadap getaran dan penyesuaian lapangan.

Standar dan Sertifikasi yang Relevan dengan Baut Fotovoltaik

Sertifikasi sistem PV dan izin struktural semakin mengharuskan pengencang memenuhi standar material dan dimensi yang terdokumentasi. Standar yang paling banyak direferensikan adalah:

• ISO 3506: Standar internasional utama yang mengatur sifat mekanik pengencang baja tahan karat. Menentukan kelas properti A2-70, A2-80, A4-70, dan A4-80. Sertifikat kesesuaian yang merujuk pada ISO 3506 diwajibkan oleh banyak kontraktor EPC skala utilitas.
• ASTM F593 / F594: Setara dengan AS untuk baut dan mur baja tahan karat. Diperlukan untuk proyek berdasarkan peraturan bangunan AS yang tidak menentukan perangkat keras ISO metrik.
• ASTM A307 / A325 / A490: Mengatur baut struktural baja karbon dan paduan yang digunakan dalam struktur baja pemasangan di darat HDG.
• ISO 1461 / ASTM A153: Tentukan ketebalan lapisan minimum untuk pengencang galvanis hot-dip — penting untuk memverifikasi umur korosi baut jangkar HDG.
• IEC 61215 / IEC 61730: Meskipun ini adalah standar modul, namun secara tidak langsung mengatur pemasangan perangkat keras dengan menentukan kondisi beban mekanis (angin, salju, hujan es) yang harus dirancang untuk dapat ditahan oleh rak dan pengencang.

Untuk pemasangan yang memerlukan izin, mintalah laporan pengujian material (MTR) atau sertifikat kesesuaian dari pemasok baut yang mengacu pada standar ini. Pengencang palsu atau di bawah standar yang diberi label kelas properti palsu merupakan masalah yang terdokumentasi dalam rantai pasokan berbiaya rendah — verifikasi komposisi kimia dan kekerasan pihak ketiga disarankan untuk proyek besar yang mencari perangkat keras di luar saluran distribusi yang sudah ada.

Daftar Periksa Praktis untuk Memilih Baut Fotovoltaik

Gunakan daftar periksa berikut ketika menentukan atau membeli pengencang untuk proyek PV:

1. Konfirmasikan jenis baut yang disyaratkan oleh manual pemasangan pabrikan rak — kepala-T, kepala segi enam, baut penahan, atau baut penahan — dan jangan mengganti jenis kepala yang berbeda tanpa persetujuan teknis.
2. Pilih A4-316 tahan karat untuk lingkungan pesisir, laut, atau kelembaban tinggi; Baja tahan karat A2-304 dapat diterima untuk iklim kering pedalaman.
3. Tentukan Kelas properti minimum A2-70 atau A4-70 untuk sistem atap standar; tingkatkan ke A4-80 untuk lokasi dengan beban angin kencang atau salju tinggi per perhitungan struktural.
4. Pastikan semua mur dan ring memiliki kualitas tahan karat yang sama dengan bautnya — mencampurkan baut A2 dengan mur baja karbon akan menghasilkan pasangan galvanik yang mempercepat korosi mur.
5. Verifikasi ketentuan anti-longgar: mur nyloc untuk klem panel dan sebagian besar sambungan rel; perangkat keras flensa bergerigi yang memerlukan kontinuitas pentanahan.
6. Dapatkan dan ajukan sertifikat kesesuaian (setara ISO 3506 atau ASTM) dengan dokumentasi proyek untuk tujuan izin dan garansi.
7. Gunakan kunci torsi — bukan penggerak tumbukan — untuk pengencangan akhir, dan catat nilai torsi dalam laporan pengoperasian untuk referensi inspeksi O&M di masa mendatang.