Kaip pasirinkti saulės baterijų laikiklius, atsparius korozijai?

Pagrindinės korozijai atsparios medžiagos saulės baterijų laikikliams

Aliuminio lydiniai: lengvi, stiprūs ir natūraliai apsaugoti oksidu saulės energijos (PV) taikymuose

Dauguma stogo saulės elektrinės įrenginių remiasi aliuminio lydinio rėmais, nes jie užtikrina puikią stiprumą, tuo tarpu sverdami daug mažiau nei plieniniai variantai. Ši skirtis iš tikrųjų yra gana reikšminga – apie 40 % lengvesni pagal konstrukcinę apkrovą. Tačiau tai, kas iš tikrųjų paskatina aliuminį išsiskirti, yra jo natūralus korozijos atsparumas. Kai paviršius subraižomas, apsauginis oksidų sluoksnis beveik nedelsiant susiformuoja ties pažeidimo vieta. Šis natūralus apsaugos mechanizmas puikiai veikia sunkiomis sąlygomis. Gamintojai taip pat kruopščiai išbando šiuos tvirtinimus: pagal IEC 61701 standartus jie gali išlaikyti daugiau kaip 5 000 valandų druskos purškimo bandymų be jokio pastebimo nusidėvėjimo. Tokia ilgaamžiškumas daro aliuminio tvirtinimus idealiais vietoms netoli jūros ar pramonės zonų, kur drėgnas druskingas oras ir teršalai kitus metalus suardo labai greitai.

Nerūdijančiojo plieno rūšys (304 prieš 316): kada būtini jūrinės kokybės tvirtinamieji elementai

Nerūdijančiojo plieno tvirtinamieji elementai užtikrina esminę korozijos apsaugą montavimo sąsajose—tačiau palyginamųjų klasifikacijų pasirinkimas yra lemiamas:

316-oji klasė ASTM B117 druskos purškimo bandymuose veiksmingesnė už 304-ąją iki trijų kartų dėl savo molibdeno turinio, kuris slopina įbrėžimų koroziją— vieną iš pagrindinių tvirtinamųjų elementų verslo priežasčių drėgnoje aplinkoje, kur drėgmė kaupiasi suveržtų jungčių vietose.

Cinko-aliuminio-magnio (ZAM) dangos: naujos kartos apsauga saulės elektrinės montavimo sistemoms iš plieno

Plieno tvirtinimo elementai su ZAM danga suteikia apytiksliai keturgubai geresnę apsaugą nuo korozijos lyginant su įprastomis cinkuotomis parinktimis, vis tiek išlaikant panašias kainas. Kas tai leidžia? Speciali cinko, aliuminio ir magnio mišinys sukuria tankų sluoksnį, kuris neleidžia susidaryti rūdžiai. Išbandymai rodo, kad po 1200 valandų trukmės sudėtingų korozijos bandymų, kuriuos visi žinome, raudonosios rūdies kiekis sumažėja apytiksliai 85 %. Kitas svarbus privalumas – danga iš tikrųjų „savaime taiso“ įbrėžimus ar bruožus. Tai ypač svarbu įrangai, kuri stovi ant žemės ir kurioje nuolat vyksta purvo šluojimas, temperatūros svyravimai tarp šalčio ir atšilimo bei bendras nusidėvėjimas. Šiuos teiginius patvirtina ir pramonės ataskaitos. Realūs duomenys rodo, kad ZAM danga pagaminti laikikliai gali tarnauti daug ilgiau nei 25 metai net sunkiose pramoninėse vietose, kurioms pagal ISO standartus priskiriamas C5 korozijos atsparumo lygis. Toks ilgas tarnavimo laikas ilgainiui tikrai apsimoka.

Vengiant paslėptų korozijos rizikų saulės elektrinės montavimo sistemos įrengimo metu

Elektrocheminė korozija tarp skirtingų metalų (pvz., aliuminio bėgeliai + nerūdijančiojo plieno varžtai)

Kai aliuminio bėgeliai tiesiogiai liečia nerūdijančiojo plieno varžtus, susidaro taip vadinama elektrocheminė elementų grandinė. Aliuminis turi žemesnį elektrodinį potencialą, todėl jis linkęs koroduoti pirmiausia, veikdamas kaip apsauga nerūdijančiajam plienui, kuris veikia kaip katodas. Padėtis dar labiau pablogėja pakrantėse, kur druskingas oras reikšmingai pagreitina koroziją. Pag according to NACE 2023 m. duomenis, aliuminio detalės gali susidėvėti net tris kartus greičiau nei toliau nuo kranto esančiose vietose. Kad tai sustabdytume, reikia kaip nors nutraukti tą elektrinį ryšį. Vienas iš būdų – įdėti dielektrinius izoliatorius, pvz., tuos visiems žinomus nilono pamušalus. Kitas efektyvus sprendimas – taikyti aukštos kokybės nepraleidžiantį elektros sandarinimo medžiagą būtent tame kontaktų taške. Be to, jei įmanoma, visada rekomenduojama naudoti medžiagas, kurių elektrodiniai potencialai skiriasi ne daugiau kaip 0,15 V, kai jos sujungiamos viena su kita.

Šilumos įtrūkimų ir duobučių korozija pakrantės, didelės drėgmės ar užterštose aplinkose

Kai įrangos komponentai pritaikomi per arti vienas kito, pavyzdžiui, po varžtų galvutėmis arba tarp bėgių laikiklių, susidaro maži kišenės, kuriose sumažėja deguonies kiekis. Šiose vietose kaupiasi chlorido jonai, kurie inicijuoja problemas, tokias kaip duobuotasis ar plyšių korozija. Nepačioti nerūdijančiojo plieno tvirtinamieji elementai druskingoje aplinkoje gali pradėti rodyti duobutes jau po apytiksliai 18 mėnesių. Padėtis dar labiau pablogėja, kai į mišinį patenka pramoniniai teršalai. Priešpriešinių gamyklose išsiskiriantis sieros dioksidas iš tikrųjų sukuria rūgštinius tirpalus, kurie pagreitina korozijos procesą. Tam, kad su šiuo reiškiniu kovotų, gamintojams reikia iš pradžių protingai pasirinkti medžiagas. 316-osios klasės nerūdijantysis plienas, turintis bent 2,5 % molibdeno, šiomis sąlygomis veikia geriau. Svarbus taip pat ir geras konstravimas. Nuo paviršiaus nuolydžiai padeda vandeniui nubėgti, o ne kauptis. Taip pat nepamirškite ir dėl dangų. Kai kurios naujosios parinktys, pvz., ZAM, turi ypatingų savybių, kurios leidžia pačioms pašalinti nedidelius paviršiaus pažeidimus.

Korozijos atsparumo tikrinimas: standartai, bandymai ir realaus naudojimo našumas

IEC 61701 druskos rūkščių bandymas (6 lygis) ir UL 2703 sertifikavimo reikalavimai saulės elektrinės tvirtinimo sistemoms

Kai kalbama apie tai, kaip gerai kažkas atsparus korozijai, trečiųjų šalių sertifikavimas vis dar yra beveik pramonės aukso standartas. Pavyzdžiui, IEC 61701 6-asis lygis. Šiame teste montavimo sistemos veikiamos druskos rūkščios aplinkoje nepertraukiamai 1000 valandų. Tokia veikla imituoja maždaug 25 metų trukmės žalą, kurią sukelia pakrantės aplinka. Po viso to reikalaujama, kad paviršiaus pažeidimai būtų minimalūs, o mechaninės ir elektrinės funkcijos išliktų visiškai veikiančios. UL 2703 prideda dar vieną apsaugos sluoksnį, įvertindama keletą veiksnių kartu – ne tik korozijos atsparumą, bet taip pat konstrukcinę stiprybę, tinkamą įžeminimą ir gaisro saugos priemones. Šie bandymai vyksta tikruose laboratorijų sąlygose, kur viskas tiksliai stebima laikantis griežtų nurodymų. Taip pat įdomu pažvelgti į faktinius lauko rezultatus. Montavimo sistemos, atitinkančios abu šiuos standartus, dažniausiai parodo mažiau nei 1 % gedimų dėl korozijos net po dešimties metų eksploatavimo jūros aplinkoje. Geras patarimas? Visada reikalaukite oficialių bandymų sertifikatų su nurodytais datomis. Be tinkamos dokumentacijos bet kokie teiginiai apie produkto ilgaamžiškumą turi būti vertinami skeptiškai, nes jie gali nepasirodyti patikimi, kai sąlygos taps tikrai sunkios ateityje.

Tinkamo saulės baterijų laikiklio pasirinkimas pagal aplinką

Aplinka labai svarbi tam, kiek ilgai tarnaus montavimo elementai ir kaip gerai veiks visos sistemos. Įrengiant šalia kranto reikia specialių jūrinės klasės medžiagų, pvz., nerūdijančiojo plieno varžtų, pagamintų iš 316-ojo tipo nerūdijančiojo plieno, nes druskos purškalo poveikis gali stipriai suardyti įprastas medžiagas. Pramonės zonose kyla kitokie sunkumai – čia aplinkoje dažnai yra chemikalų, todėl geriau tinka cinko-aliuminio-magnio (ZAM) dengtas plienas arba aukštos grynumo aliuminio lydiniai. Kai vėjo greitis viršija 50 mph (apytiksliai 80 km/val), konstrukcijos turi būti sustiprintos pagal vietines statybos normas. Australijoje ir Naujojoje Zelandijoje ciklonų linkusiose vietovėse taikoma standarto AS/NZS 1170.2:2021 reikalavimai. Taip pat reikia atsižvelgti į sniegą: jei sniego apkrova viršija 30 svarų kvadratiniam pėdai (apytiksliai 146 kg/m²), reikia didesnio nuolydžio kampo, kad išvengti sniego kaupimosi, kuris gali pažeisti konstrukciją – tai ypač svarbu kalnuotose ar šiaurinėse regionuose. Dykumose kyla savitų iššūkių: ultravioletinės spinduliuotės stabilizuotas aliuminis padeda išvengti saulės pažeidimų, kurie kyla dėl nuolatinės saulės šviesos poveikio. Miestuose, kuriose daug dulkių ir sieros junginių, ZAM dengtos medžiagos parodo puikius rezultatus – tyrimai parodė, kad jų tarnavimo trukmė yra apytiksliai 2,5 karto ilgesnė nei įprastų cinkuotų medžiagų. Visų šių veiksnių įvertinimas atliekant tinkamas vietos sąlygų analizes yra logiškas sprendimas, jei norime, kad mūsų įrenginiai atlaikytų bet kokius gamtos reiškinius ir užtikrintų nuolatinę energijos gamybą viso sistemos naudojimo laikotarpiu.