ما مدى متانة مواد تركيب الطاقة الشمسية؟

متانة مواد تركيب الطاقة الشمسية: شرح مقاومة التآكل والأشعة فوق البنفسجية

ويتوقف الأداء طويل المدى لهياكل تركيب الطاقة الشمسية على متانة المواد، وخاصة مقاومة التآكل والأشعة فوق البنفسجية. فيما يلي التحليل الفني للمواد السائدة:

---

1. سبائك الألومنيوم (AA6061-T6 / AA6005-T5)

• مقاومة التآكل:

• يشكل طبقة أكسيد ذاتية الحماية (Al₂O₃) عند تعرضه للأكسجين، مما يمنع المزيد من الأكسدة.

• مثالي للمناطق الساحلية/الصناعية (الملح، الرطوبة) بسبب رقم تكافؤ مقاومة الحفر (PREN) > 10.

• عرضة للتآكل الجلفاني إذا تم إقرانه بالفولاذ الكربوني (يتطلب غسالات عازلة).

• مقاومة الأشعة فوق البنفسجية:

• التركيبة غير العضوية تضمن عدم تدهور الأشعة فوق البنفسجية.

• تعمل أكسدة السطح (على سبيل المثال، MIL-A-8625 Type II) على تحسين الانعكاسية ومقاومة التآكل.

• القيود:

• تعمل التربة القلوية (الرقم الهيدروجيني > 9) أو المطر الحمضي على تسريع عملية التآكل.

• تتطلب قوة الإنتاجية المنخفضة (≥240 ميجا باسكال) مقابل الفولاذ مقاطع تعريف أكبر حجمًا.

---

2. الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن (HDG)

• مقاومة التآكل:

• يعمل طلاء الزنك (عادةً 85-100 ميكرومتر لكل ASTM A123) بمثابة الأنود المضحي.

• يحمي الفولاذ الأساسي من خلال التفاعل الكهروكيميائي، حتى لو تم خدشه.

• العمر الافتراضي: 25-50 عامًا في بيئات C3/C4 (ISO 12944).

• مقاومة الأشعة فوق البنفسجية:

• طبقة الزنك تحجب الأشعة فوق البنفسجية؛ الطباشير البسيط مع مرور الوقت لا يؤثر على الوظيفة.

• أوضاع الفشل الحرجة:

• الصدأ الأبيض: يتكون إذا تم تخزينه رطبًا قبل التثبيت (يُمنع باستخدام تخميل الكرومات).

• التآكل الجلفاني: يتسارع عند ملامسة الفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس.

---

3. طلاءات الزنك والألومنيوم والمغنيسيوم (ZM).

• مقاومة فائقة للتآكل:

• التركيب: Zn + 4–11% Al + 2–3% Mg (على سبيل المثال، Magnelis®/ZAM®).

• خصائص الشفاء الذاتي: تعمل أملاح المغنيسيوم/الزنك على إغلاق الخدوش وحواف القطع.

• مقاومة رذاذ الملح: 1000-1500 ساعة (مقابل 500-720 ساعة لـ HDG وفقًا لمعيار ASTM B117).

• استقرار الأشعة فوق البنفسجية:

• الطبقة المعدنية المستقرة (أكاسيد Zn-Al-Mg) تقاوم التدهور الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية.

• التطبيقات:

• يستبدل HDG في مزارع الطاقة الشمسية الساحلية/البحرية.

• تعمل الطلاءات الرقيقة (على سبيل المثال، أداء HDG 40 ميكرومتر ZM ≈ 80 ميكرومتر) على تقليل استخدام المواد.

---

جدول مقارنة المواد

---

معايير الاختيار الرئيسية

1. بيئة:

• الساحلية / الصناعية: استخدم الفولاذ المطلي بـ ZM أو الألومنيوم مع العزل.

• الداخلية/الريفية: HDG يكفي.

2. الحمل الهيكلي:

• الرياح العاتية/الثلوج: قوة الفولاذ هي الأفضل.

3. الاستدامة:

• الألومنيوم: 95% قابل لإعادة التدوير؛ فولاذ ZM: نسبة ثاني أكسيد الكربون أقل بنسبة 50% مقارنةً بـ HDG.

---

شهادات الصناعة

• الألومنيوم: EN AW-6005A (EN 573)، الأكسدة وفقًا لمعيار EN ISO 10074

• فولاذ HDG: ASTM A123 (≥85μm للأجزاء الهيكلية)

• طلاءات ZM: EN 10346:2015 (درجات ZM310/420)

التخفيف من الأعطال: تجنب التوصيلات المعدنية المختلطة دون العزل الكهربائي. حدد البراغي التي يتم التحكم فيها بعزم الدوران (على سبيل المثال، درجة M12 10.9) لمنع تآكل الشقوق.

الحلول المثبتة:

• الطاقة الشمسية البحرية (هولندا): تحملت الأكوام المطلية بـ ZM ملوحة بحر الشمال لأكثر من 10 سنوات.

• المزارع الصحراوية (تشيلي): قاومت حوامل الألومنيوم المؤكسدة التآكل الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية/الرمال على ارتفاع 2500 متر.

الاستنتاج: الألومنيوم يتفوق في المواقع الحساسة للوزن/المسببة للتآكل. يهيمن فولاذ ZM على البيئات القاسية. قم بإعطاء الأولوية للطلاءات المعتمدة من طرف ثالث (على سبيل المثال، Qualisteel لـ ZM) لضمان عائد استثمار لمدة 30 عامًا.