Jak przedłużyć żywotność aluminiowych akcesoriów do wsporników fotowoltaicznych

W systemach fotowoltaicznych (PV) konstrukcja montażowa odgrywa kluczową rolę w zabezpieczaniu modułów, wytrzymywaniu obciążenia wiatrem i przenoszeniu obciążeń na fundament. Chociaż moduły fotowoltaiczne są często uważane za „serce systemu”, różne akcesoria montażowe,-takie jak zaciski, łączniki szyn, śruby i uszczelki,-działają jak „przeguby” i „więzadła”, które utrzymują integralność strukturalną i zapewniają-długoterminową, stabilną pracę. Pomimo niewielkich rozmiarów elementy te decydują o tym, czy instalacja fotowoltaiczna może działać bezpiecznie i wydajnie przez cały projektowany okres użytkowania wynoszący 25 lat lub dłużej.

 

Spośród różnych materiałów stosowanych w systemach montażowych stopy aluminium (szczególnie seria 6063-T5/T6) stały się głównym wyborem na rynku światowym ze względu na ich wysoki stosunek wytrzymałości-do-masy, doskonałą odporność na korozję, łatwość produkcji i-opłacalność. Jednakże wielu właścicieli projektów i instalatorów błędnie uważa, że ​​„stopy aluminium nigdy nie rdzewieją”, co prowadzi do zaniedbania niezbędnych środków konserwacyjnych i ochronnych. W rzeczywistości, choć na powierzchni stopów aluminium w sposób naturalny tworzy się gęsta warstwa tlenku, warstwa ta może zostać naruszona w określonych środowiskach,-takich jak obszary o dużej wilgotności, silnej mgle solnej, zanieczyszczeniach przemysłowych lub długotrwałym gromadzeniu się wody, co może prowadzić do korozji, wżerów, a nawet uszkodzeń konstrukcji. Dlatego też, aby przedłużyć żywotność akcesoriów montażowych, niezbędne jest naukowe zrozumienie mechanizmów korozji i wdrożenie skutecznych środków ochronnych.

 

W tym artykule systematycznie analizowano pięć kluczowych czynników przyczyniających się do starzenia się akcesoriów montażowych PV ze stopu aluminium. Oferuje także praktyczne strategie wydłużania okresu użytkowania,-obejmujące dobór materiałów, standardy instalacji i rutynową konserwację,-aby zapewnić, że Twoja instalacja fotowoltaiczna osiągnie naprawdę „bezproblemowy”-25-letni okres użytkowania.

 

 

Korozja galwaniczna-Najczęstszy „niewidzialny zabójca”
Kiedy elementy ze stopu aluminium wchodzą w bezpośredni kontakt ze śrubami ze stali nierdzewnej, drutami uziemiającymi ze stali węglowej lub miedzianymi końcówkami kablowymi w środowiskach narażonych na deszcz, kondensację lub mgłę solną, powstaje obwód ogniwa galwanicznego. Ponieważ potencjał elektrody aluminium jest znacznie niższy niż w przypadku stali nierdzewnej lub stali węglowej, aluminium pełni rolę anody i preferuje korozję, tworząc biały, sproszkowany tlenek (powszechnie znany jako „biała rdza”). W poważnych przypadkach prowadzi to do luźnych połączeń i drastycznego zmniejszenia nośności-. Zainstaluj uszczelki izolacyjne (wykonane z materiałów takich jak nylon, guma EPDM lub PTFE) pomiędzy wszystkimi różnymi metalowymi powierzchniami stykowymi, aby przerwać obwód elektrochemiczny. Do połączeń uziemiających użyj aluminiowych lub cynowanych końcówek miedzianych i nałóż pastę przewodzącą, aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi miedzi-aluminium. Na obszarach przybrzeżnych lub w regionach o dużym zanieczyszczeniu przemysłowym zaleca się stosowanie śrub z tulejami izolacyjnymi lub podkładkami bimetalicznymi (takimi jak podkładki przejściowe z aluminium-ze stali nierdzewnej).

 

Korozja szczelinowa i wżery-Ukryte „wrzody”
Jeśli woda, kurz lub osady soli gromadzą się w szczelinach,-takich jak między łbem śruby a powierzchnią profilu lub na styku zacisku i szyny,-tworzy się komora stężenia tlenu. Obszar wewnątrz szczeliny ma niską zawartość tlenu i działa jak anoda, ulegając miejscowemu rozpuszczaniu, podczas gdy obszar na zewnątrz ma wysoką zawartość tlenu i działa jak katoda, przyspieszając korozję w szczelinie. Gdy tego typu korozja już się rozpocznie, często rozprzestrzenia się ona głęboko w sposób „podobny do wrzodu”. ponieważ jest trudny do wykrycia, stwarza poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa. Podczas montażu-wywierć otwory drenażowe (o średnicy 6–8 mm) w miejscach narażonych na gromadzenie się wody, takich jak końce profili i obszary pod zaciskami, aby zapewnić szybki odpływ wody deszczowej. Uszczelnij szczeliny neutralnym uszczelniaczem silikonowym (uszczelniacze kwasowe są surowo zabronione, ponieważ powodują korozję aluminium), ale regularnie sprawdzaj szczeliwo pod kątem starzenia się lub pęknięć.
Co sześć miesięcy płucz system montażowy za pomocą pistoletu na wodę pod wysokim-ciśnieniem (przy standardowym ciśnieniu roboczym) lub neutralnym środkiem czyszczącym, zwracając szczególną uwagę na czyszczenie szczelin i wewnętrznych wnęk profili.

 

Pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC)-„Bomba zegarowa” w zimnych i wilgotnych regionach
W środowiskach charakteryzujących się dużą wilgotnością, kwaśnymi deszczami przemysłowymi lub przybrzeżną mgłą solną,-stopy aluminium o wysokiej wytrzymałości (takie jak 6061-T6 i 6063-T6) mogą ulegać pękaniu korozyjnemu naprężeniowemu międzykrystalicznemu pod wpływem długotrwałego naprężenia rozciągającego. Ten tryb awarii jest nagły; elementy często pękają bez ostrzeżenia, co prowadzi do wypadków obejmujących spadające zespoły. Preferowane są stopy aluminium z odpuszczaniem T6 (szczytowo starzone), ponieważ zapewniają lepszą odporność na korozję naprężeniową w porównaniu ze stopami z odpuszczaniem T5. Napięcie wstępne śruby musi być ściśle kontrolowane, aby uniknąć nadmiernych naprężeń rozciągających spowodowanych nadmiernym dokręceniem. Zaleca się użycie klucza dynamometrycznego z zachowaniem wartości momentu obrotowego określonych przez producenta (np. 20–25 N·m dla śrub M8). W przypadku projektów na obszarach przybrzeżnych narażonych na duże ryzyko mgły solnej zaleca się stosowanie profili z powłoką anodowaną o grubości większej lub równej 25 μm (AA25) lub zastosowanie powłoki fluorowęglowej (PVDF) w celu dalszego zwiększenia odporności na korozję.

 

Zużycie mechaniczne i cierne-„chroniczne zmęczenie” wywołane wibracjami wiatru
Elektrownie fotowoltaiczne narażone są na długotrwałe działanie środowiska naturalnego. Wibracje wywołane wiatrem (szczególnie w przypadku długich-zacisków wspornikowych) oraz rozszerzalność/kurczenie termiczne spowodowane dobowymi wahaniami temperatury mogą powodować niewielkie względne poślizgi na połączeniach śrubowych. To zużycie frettingowe stopniowo powoduje erozję warstwy tlenku, odsłaniając świeże powierzchnie aluminiowe i wywołując korozję. Jednocześnie fretting powoduje utratę napięcia wstępnego śruby i nasila poluzowanie, tworząc błędne koło „zużycie – poluzowanie – przyspieszone zużycie”. Aby zapewnić stabilność śrub pod wpływem wibracji, należy stosować-nakrętki zabezpieczające przed poluzowaniem (takie jak nylonowe-nakrętki zabezpieczające) lub kleje-do zabezpieczania gwintów (np. Loctite 243). Pod łbami śrub i nakrętkami należy zainstalować duże płaskie podkładki, aby rozłożyć naprężenia i zminimalizować miejscowe wgniecenia na powierzchni profilu. Po montażu należy narysować markerem malarskim „znak momentu obrotowego” na styku łba śruby i profilu, aby ułatwić szybkie wykrycie poluzowania podczas kontroli.

 

 

Wybór materiałów i obróbka powierzchni-Zwalczanie korozji u źródła
Opcja 1: Anodowanie. Zalecana grubość powłoki jest większa lub równa AA15μm (standardowe środowiska zewnętrzne) lub AA25μm (obszary przybrzeżne lub silnie zanieczyszczone). Wysokiej-jakości anodowe folie tlenkowe zapewniają wysoką twardość i odporność na zużycie, a także zdolność-samonaprawy (wnętrze-ulega ponownemu utlenieniu w przypadku uszkodzenia). Opcja 2: Malowanie proszkowe. Stosować powłoki proszkowe z poliestru (PE) lub polifluorku winylidenu (PVDF) o grubości 60–120 μm. Powłoki PVDF zapewniają doskonałą odporność na warunki atmosferyczne, dzięki czemu idealnie nadają się do stosowania w regionach o wysokim poziomie promieniowania UV. Opcja 3: Wybór śrub. W przypadku projektów zewnętrznych surowo zabrania się stosowania standardowych śrub ze stali węglowej (nawet śruby ocynkowane ulegną uszkodzeniu w ciągu 5–10 lat). Zalecane są śruby ze stali nierdzewnej A2-70 (304) lub A4-80 (316). W przypadku projektów przybrzeżnych preferowanym wyborem jest stal nierdzewna klasy 316; zawartość molibdenu znacznie zwiększa odporność na korozję wżerową wywołaną chlorkami.

 

Instalacja i konserwacja-Szczegóły decydują o sukcesie
Nadmierne dokręcenie może spowodować zerwanie gwintu lub zmiażdżenie profili, natomiast niedostateczne dokręcenie prowadzi do luzów. Zawsze używaj wstępnie ustawionego klucza dynamometrycznego i regularnie go kalibruj. Referencyjne wartości momentu obrotowego: M6 (8–10 N·m), M8 (20–25 N·m), M10 (35–40 N·m). Zaleca się przeprowadzanie profesjonalnych przeglądów co najmniej dwa razy w roku (przed i po porze deszczowej). Kluczowe punkty kontroli obejmują sprawdzenie, czy nie są poluzowane śruby (sprawdź, używając znaków wyrównania), starzejące się lub popękane uszczelki, zatkane otwory drenażowe i oderwany uszczelniacz. Czyścić świeżą wodą lub neutralnym detergentem (pH 6–8) i miękką szczoteczką-z włosiem; Należy bezwzględnie unikać kwaśnych lub zasadowych środków czyszczących (takich jak kwas szczawiowy lub soda kaustyczna) oraz wełny stalowej, aby zapobiec uszkodzeniu warstwy tlenku.

 

Optymalizacja projektu konstrukcyjnego-Zapobieganie zamiast napraw
Adding support posts to the mid-span of long rails (e.g.,>6 m) może znacznie zmniejszyć ugięcie i-naprężenia wibracyjne wywołane wiatrem. Wybierz-przekroje profili z wewnętrznymi kanałami drenażowymi lub-wywierć wstępnie otwory drenażowe w najniższych punktach profili, aby zapobiec gromadzeniu się wody we wnękach. W przypadku obszarów narażonych na gromadzenie się kurzu należy odpowiednio zwiększyć kąt nachylenia (np. z 15 stopni do 20 stopni)-przy jednoczesnym utrzymaniu mocy wytwarzania energii-w celu wykorzystania wody deszczowej do samooczyszczania-i złagodzenia korozyjnego wpływu na powierzchnię spowodowanego przyleganiem kurzu.

 

 

W przypadku obszarów o wysokim-zasoleniu/przybrzeżnych:

Użyj-stopu aluminium klasy morskiej (np. 6061-T6) z podwójną-warstwą bezprądowego niklu-fosforu (grubość 25 μm) lub powłoki kompozytowej składającej się z cynkowania ogniowego i malowania proszkowego.
W przypadku obszarów o wysokim-promieniowaniu UV (regiony-na dużych wysokościach):

Wybierz farbę fluorowęglową (zawartość PVDF większa lub równa 70%) z dodatkiem pochłaniaczy UV (np. UV-531).

Dla obszarów o znacznych wahaniach temperatury:

Stosuj stopy o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej (np. 6063-T6) i uwzględnij szczelinowe otwory, aby skompensować rozszerzalność i kurczliwość cieplną.

 

Testy w mgle solnej przeprowadza się zgodnie z metodą neutralnej mgły solnej (NSS) określoną w normie GB/T 10125, która nie wymaga korozji metali nieszlachetnych po 1000 godzinach. Testy starzenia UV przeprowadza się zgodnie z normą ISO 4892-3 (przy użyciu lamp UV-A 340) przez 2000 godzin, przy wymaganej wartości różnicy kolorów powłoki (ΔE) mniejszej lub równej 2,0. Testy obciążenia mechanicznego są zgodne z normami IEC 61215 i obejmują obciążenia statyczne (2400 Pa) i obciążenia dynamiczne (1000 Pa, 10 000 cykli).

 

 

System mocowania składa się przede wszystkim zskładających się z łączników belek głównych/płatwi i stężeń ukośnych, zaprojektowanych w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (większej lub równej 230 MPa) i wytrzymywania parcia wiatru (np. 2400 Pa) i obciążeń śniegiem (np. 5400 Pa).

Elementy mocowania modułuobejmują głównie zaciski środkowe-, zaciski końcowe- i zaciski sprężynowe; charakteryzują się odkształceniem sprężystym większym lub równym 1 mm i wytrzymałością zmęczeniową (wytrzymują 100 000 cykli bez pęknięć).

Elementy połączeń elektrycznychobejmują zaciski uziemiające (zaciski przewodzące) i zaciski kablowe, oferujące przewodność większą lub równą 55% IACS i rezystancję styków mniejszą lub równą 0,5 Ω (w celu zapewnienia ciągłości uziemienia).

Elementy systemu śledzeniaskładają się z łączników napędu obrotu i obudów łożysk, charakteryzujących się odpornością na zużycie (twardość powierzchni większą lub równą HV500) i dużą precyzją (tolerancja ±0,1 mm).

Przede wszystkim obudowy falowników/kombinatorówskładają się z radiatorów i wsporników montażowych, charakteryzujących się przewodnością cieplną większą lub równą 150 W/(m·K) i spełniającą stopień ochrony IP65.

 

Poprzez naukowy dobór materiałów, standaryzowaną instalację i regularną konserwację można przedłużyć żywotnośćElementy montażowe PV ze stopu aluminiumze standardowych 15 lat do ponad 25 lat-co idealnie odpowiada projektowanemu okresowi życia samych modułów fotowoltaicznych. Stanowi to nie tylko inwestycję techniczną, ale strategiczne zabezpieczenie długoterminowego-zwrotu z inwestycji elektrowni.

 

Jeśli planujesz nowy projekt fotowoltaiczny lub chcesz zwiększyć odporność na korozję istniejącej instalacji, skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów. Dzięki ponad dziesięcioletniemu doświadczeniu w projektowaniu i produkcji elementów montażowych do fotowoltaiki oferujemy: dostosowane-rozwiązania antykorozyjne dostosowane do konkretnych środowisk projektu (takich jak obszary przybrzeżne, strefy przemysłowe lub regiony alpejskie); wybór profili aluminiowych o wysokiej-korozyjnej-odporności (C4/C5) i okuć ze stali nierdzewnej; oraz wytyczne dotyczące montażu wraz z instrukcjami dotyczącymi specyfikacji momentu obrotowego.

 

Skontaktuj się z nami już dziś, aby otrzymać dostosowane do potrzeb rozwiązanie i mieć pewność, że Twoja elektrownia fotowoltaiczna będzie działać naprawdę bezproblemowo-przez 25 lat.