Kako izbrati nosilce sončnih panelov, odpornih proti koroziji?

Ključni materiali za nosilce sončnih panelov, odpornih proti koroziji

Aluminijaste zlitine: lahka trdnost in naravna oksidna zaščita v fotovoltaičnih aplikacijah

Večina strešnih sončnih namestitev uporablja okvirje iz aluminijevih zlitin, saj ponujajo odlično trdnost pri hkratnem zelo nizkem težišču v primerjavi z jeklenimi rešitvami. Razlika je dejansko precej opazna – približno 40 % lažja glede na strukturno obremenitev. Kar aluminiju res pripisuje izjemno prednost, je njegova naravna odpornost proti koroziji. Ko se površina poškoduje, se nad poškodovanim mestom skoraj takoj znova oblikuje zaščitni oksidni sloj. Ta naravni mehanizem za zaščito odlično deluje tudi v zahtevnih razmerah. Proizvajalci teh nosilcev opravljajo tudi natančna preskusna testiranja. Glede na standard IEC 61701 lahko trajajo več kot 5.000 ur preskusov z morsko razpršeno soljo brez kakršnih koli opaznih znakov obrabe ali poškodb. Takšna vzdržljivost naredi aluminijaste nosilce idealne za območja ob morju ali industrijske cone, kjer bi morski zrak in onesnaženost druga kovinska materiala precej hitro uničili.

Razredi nerjavnega jekla (304 proti 316): Ko so nujni hitri elementi za morske pogoje

Vijaki iz nerjavnega jekla zagotavljajo ključno zaščito pred korozijo na priključnih površinah—vendar je izbira razreda odločilna:

Razred 316 prekaša razred 304 v ASTM B117 preskusu s solno meglico do trikrat zaradi vsebine molibdena, ki zavira nastajanje jamkaste korozije—vodečega vzroka odpovedi vijakov v namestitvah z visoko vlažnostjo, kjer se na zaklepnih spojih oblikujejo zadrževalne točke za vlago.

Cinkovo-aluminijevomagnezijeve prevleke (ZAM): zaščita nove generacije za jeklene nosilce sončnih elektrarn

Jekleni nosilci z ZAM prevleko ponujajo približno štirikrat boljšo zaščito pred korozijo v primerjavi z običajnimi cinkanimi izvedbami, hkrati pa ostanejo stroški podobni. Kaj to omogoča? Posebna mešanica cinka, aluminija in magnezija ustvari tesno plast, ki preprečuje nastanek rje. Preskusi kažejo, da po 1200 urah teh zahtevnih korozivnih preskusov, ki jih vsi poznamo, zmanjša rdečo rjo za približno 85 %. Še ena pomembna prednost je samoregeneracija prevleke pri rezih ali praskeh. To je zelo pomembno za opremo, ki stoji na tleh, kjer se stalno pojavljajo abrazija zaradi umazanije, nihanja temperature med zamrzovanjem in odtajanjem ter splošna obraba. Tudi industrijska poročila potrjujejo te trditve. Podatki iz prakse kažejo, da se nosilci izdelani iz ZAM-a lahko uporabljajo več kot 25 let celo v zahtevnih industrijskih okoljih, ki so po standardu ISO razvrščena v razred C5. Takšna dolgotrajnost se s časom resnično izplača.

Izogibanje skritim tveganjem korozije pri namestitvi nosilcev za sončne module

Galvanska korozija med različnimi kovinami (npr. aluminijaste tirnice + nerjavnih vijakov)

Ko se aluminijaste tirnice neposredno dotaknejo nerjavnih vijakov, nastane t.i. galvanski člen. Aluminij ima nižji elektrodni potencial, zato se najprej začne korodirati in s tem dejansko deluje kot zaščitna pregrada za nerjavno jeklo, ki služi kot katoda. Vse postane še huje ob obalah, kjer sladkorna zrak znatno pospeši korozijo. Po podatkih NACE iz leta 2023 se aluminijasti deli tam obrabljajo celo trikrat hitreje kot v notranjih predelih. Da bi preprečili to pojav, moramo nekako prekiniti električno povezavo. Ena od metod je vstavitev dielektričnih izolatorjev, kot so npr. poliamidne podložke, ki jih vsi poznamo. Še ena učinkovita rešitev: nanos visokokakovostnega nevodljivega tesnila točno na mestih stika. Če je le mogoče, naj bodo materiali, ki jih združujemo, izbrani tako, da se njuni elektrodni potenciali razlikujeta največ za 0,15 volta.

Razpokanje in jamarjenje zaradi korozije v obalnih, visokovlažnih ali onesnaženih okoljih

Ko se strojni deli preveč tesno prilegajo, na primer pod glavami vijakov ali med nosilnimi konzolami, nastanejo majhne votline, kjer se zmanjša vsebnost kisika. V teh območjih se nabirajo kloridni ioni, kar sproži korozijo v obliki jamk ali medploskovno korozijo. Neprekrivani vijaki iz nerjavnega jekla lahko v morski vodi že po približno 18 mesecih začnejo kazati jamkaste poškodbe. Stvari se še poslabšajo, kadar v mešanico vstopijo industrijski onesnaževalci. Dvodnevni oksid, ki ga oddajajo bližnje tovarne, dejansko tvori kisle raztopine, ki pospešujejo korozijo. Za boj proti vsemu temu morajo proizvajalci pri izbiri materialov najprej razmišljati pametno. Nerjavno jeklo razreda 316 z vsaj 2,5 % molibdena deluje v teh primerih bolje. Pomembna je tudi dobra konstrukcija. Naklonjene površine omogočajo odtekanje vode namesto njene zbiranja. Ne pozabite tudi na premaze. Nekatere novejše možnosti, kot je npr. ZAM, imajo posebne lastnosti, ki samodejno popravljajo manjše površinske poškodbe.

Preverjanje odpornosti proti koroziji: standardi, preskušanje in dejansko delovanje

Preskus z morsko megljo po IEC 61701 (raven 6) in zahteve za certifikacijo UL 2703 za nosilce sončnih panelov

Ko gre za merjenje tega, kako dobro nekaj zdrži korozijo, ostaja certifikacija neodvisne tretje strani v industriji praktično zlati standard. Vzemimo za primer standard IEC 61701 ravni 6. Ta preskus izpostavi nosilce neprekinjeno 1000 ur v razpršenem slanem meglenem okolju. Takšna izpostavljenost simulira približno 25 let poškodb v obalnih okoljih. Po vseh teh časovnih enotah je še vedno zahtevana le minimalna površinska poškodba, hkrati pa morajo ohraniti popolno mehansko in električno funkcionalnost. UL 2703 dodaja še eno plast zaščite, saj preučuje več dejavnikov skupaj – ne le odpornost proti koroziji, temveč tudi konstrukcijsko trdnost, ustrezno ozemljitev in ukrepe za požarno varnost. Ti preskusi potekajo v dejanskih laboratorijskih razmerah, kjer se vsa merjenja natančno spremljajo v skladu s strogi smernico. Tudi dejanski rezultati iz polja nam povedo nekaj zanimivega. Nosilci, ki izpolnjujejo oba standarda, običajno kažejo manj kot 1 % odpovedi zaradi korozije celo po desetletni izpostavljenosti morskim razmeram. Dobro nasvet? Vedno zahtevajte uradne preskusne potrdila z navedbo datuma. Brez ustrezne dokumentacije naj bi bili vsi trditvi o trajnosti izdelka vzeti z veliko rezervo, saj se lahko izkažejo za neustrezne, ko se razmere resno poslabšajo.

Izbira pravilne nosilne konstrukcije za sončne module glede na okolje

Okolje igra pomembno vlogo pri življenjski dobi nosilcev in pri splošnem delovanju sistemov. Za namestitve v bližini obale potrebujemo posebne morske materiale, kot so na primer jekleni vijaki iz nerjavnega jekla 316, saj lahko solna rosa resnično razjeda običajne materiale. V industrijskih območjih nastopajo drugačni problemi, kjer se kemične snovi zadržujejo v zraku, zato se tam bolje obnesejo jeklo z zaščitnim cinkovo-aluminijevim-magnezijevim (ZAM) premazom ali zlitine aluminija visoke čistote. Ko hitrost vetra presega 50 mph (80 km/h), morajo konstrukcije ustrezati lokalnim predpisom za okrepitev. Na Avstraliji in Novi Zelandiji za območja, ki so podvržena ciklonom, velja standard AS/NZS 1170.2:2021. Tudi sneg predstavlja dodatno skrb. Pri obremenitvi nad 30 funtov na kvadratni čevelj (146 kg/m²) je potrebno izbrati večji nagib plošč, da se prepreči nabiranje snega, ki bi lahko poškodovalo konstrukcijo – to je zelo pomembno v gorovjih ali severnih regijah. V puščavah pa nastopajo lastne izzive, kjer aluminij, stabiliziran proti UV-žarkom, pomaga zmanjšati škodo zaradi stalne sončne izpostavljenosti. Mesta, ki trpijo zaradi velike količine prahu in žveplovih spojin, imajo korist od ZAM-premazov, ki so po nedavnih preskusih trajali približno 2,5-krat dlje kot običajni cinkani premazi. Če želimo, da naše namestitve vzdržijo vse, kar narava naloži nanje, hkrati pa ohranijo stalno energijsko izdačo skozi celotno življenjsko dobo sistema, je smiselno upoštevati vse te dejavnike s pomočjo ustrezne ocene lokacije.