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Analisi e soluzioni di problemi di durata per i sistemi di racking solare

numero Sfoglia:0     Autore:Editor del sito     Pubblica Time: 2025-07-03      Origine:motorizzato

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Analisi e soluzioni di problemi di durata per i sistemi di racking solare

Introduzione: l'importanza dei sistemi di montaggio fotovoltaico e delle sfide del settore

I sistemi di montaggio fotovoltaico solare (PV) sono le strutture di supporto fondamentali dei sistemi di generazione di energia fotovoltaica, incidendo direttamente sull'efficienza, la sicurezza e il ritorno sugli investimenti delle centrali elettriche. Tuttavia, con lo spiegamento su larga scala di progetti fotovoltaici negli ultimi anni, questioni come la corrosione materiale e la forza insufficiente sono diventati sempre più importanti, portando a casi di ruggine, deformazione e persino collasso in soli 3-5 anni di attività. Questi problemi influenzano significativamente la redditività economica e l'affidabilità delle piante fotovoltaiche.

Le statistiche del settore indicano che circa il 15% delle centrali elettriche globali per la generazione di energia subisce perdite di generazione di energia o costi di manutenzione aggiuntivi a causa di guasti del sistema di montaggio, con corrosione particolarmente grave nelle aree costiera, elevata e soggetta all'inquinamento industriali. Questo articolo analizza sistematicamente i casi di fallimento tipici di sistemi di montaggio fotovoltaico, esplora le tecnologie chiave nella scienza dei materiali, nei processi anticorrosivi e nell'ottimizzazione strutturale e propone soluzioni pratiche del settore.


I. Problemi di corrosione nei sistemi di montaggio fotovoltaico: meccanismi, casi studio e strategie di protezione

1. Analisi del fallimento della corrosione dei sistemi di montaggio in acciaio

(1) Problemi tipici

  • Mancanza di galvanizzazione o rivestimento di zinco insufficiente (<85 μm): in ambienti umidi, salati o acidi, i sistemi di montaggio in acciaio al carbonio sviluppano la ruggine entro 1-2 anni, con una riduzione dello spessore delle pareti superiori al 10%, portando a un significativo indebolimento strutturale.

  • Corrosione della saldatura: alcuni sistemi utilizzano giunti saldati senza trattamento anticorrosivo post-salvato, causando corrosione preferenziale nelle zone di saldatura e creando punti deboli strutturali.

(2) Caso di studio: incidente di corrosione in una centrale elettrica fotovoltaica costiera

  • Sfondo del progetto: un impianto fotovoltaico costiero da 100 MW ha utilizzato sistemi di montaggio in acciaio al carbonio Q235 con un rivestimento di zinco di soli 40 μm.

  • Problema identificato: dopo 18 mesi di funzionamento, le ispezioni hanno rivelato punti di ruggine su quasi il 30% dei sistemi di montaggio, con alcune colonne corrose a una profondità di 1 mm, riducendo la capacità di portamento del carico del 25%.

  • Cause alla radice:

    • Il rivestimento di zinco scadente non è riuscito a bloccare la penetrazione degli ioni di cloruro.

    • I disegni di saldatura aperti hanno consentito l'infiltrazione dell'acqua piovana, accelerando la corrosione.

(3) Soluzioni

  • Standard di galvanizzazione migliorati:

    • Ambienti standard: rivestimento di zinco ≥85μm (GB/T 13912).

    • Ambienti ad alta corrosione (aree costiere/industriali): rivestimento di zinco ≥120 μm o 'galvanizzazione a caldo + rivestimento epossidico ' Doppia protezione.

  • Processi di saldatura ottimizzati:

    • Utilizzare la saldatura TIG per ridurre le scorie e applicare la vernice ricca di zinco dopo il salotto.

    • Promuovere connessioni imbullonate rispetto alla saldatura per ridurre al minimo i rischi di corrosione.

2. Fallimento di film anodizzati sui sistemi di montaggio in alluminio

(1) Manifestazioni del problema

  • Spessore di film anodizzato insufficiente (<10μm): l'esposizione UV prolungata provoca protezione in polvere e peeling, compromettente.

  • Corrosione galvanica: il contatto diretto tra alluminio e acciaio inossidabile o in acciaio al carbonio crea corrosione elettrochimica a causa delle potenziali differenze.

(2) Soluzioni

  • Trattamento superficiale migliorato:

    • Film anodizzato ≥15μm (es., Lega di alluminio 6061-T6).

    • Rivestimenti di fluorocarburo o PVDF per una migliore resistenza alle intemperie.

  • Evita il contatto in metallo diverso:

    • Utilizzare distanziali in nylon o nastro isolante per isolare l'alluminio dall'acciaio.

    • Preferisci sistemi di montaggio in tutto-alluminio.


Ii. Resistenza al materiale insufficiente: ottimizzazione dalla selezione del materiale alla progettazione strutturale

1. Rischi di materiali in acciaio scadenti

(1) Caso di studio: deformazione del raggio in un progetto fotovoltaico distribuito

  • Descrizione del problema: acciaio non conforme (resistenza a snervamento <200mpa) ha causato la deflessione del raggio superiore a L/150 sotto carico di neve, alterando l'inclinazione del pannello e riducendo la produzione del 10%.

  • Confronto degli standard del settore:

    Tipo di materiale GB/T 13912 Requisito Valore di prova effettivo
    Q235B AcciaioResistenza alla snervamento ≥235MPA190MPA
    6061 alluminioResistenza alla trazione ≥260MPA210MPA

(2) Soluzioni

  • Qualifica materiale rigorosa:

    • Acciaio: aggiornamento a Q355b (potenza di snervamento più alta del 50% rispetto a Q235b).

    • Alluminio: preferisci 6082-T6 (resistenza alla trazione ≥310MPA).

  • Calcoli di carico migliorati:

    • Design per carichi di vento/neve di 30 anni.

    • Prendi in considerazione carichi dinamici (ad es. IEC 61400-2 per gli effetti della raffica).

2. Innovazioni strutturali

  • Design triangolari a capriato: resistenza al vento più elevata del 40% rispetto ai sistemi a asse singolo.

  • Sistemi di montaggio regolabili: meccanismi idraulici/elettrici per l'adattabilità climatica.


Iii. Tendenze del settore e tecnologie future

  1. Materiali anticorrosivi avanzati:

    • Coatings di grafene: estendere la durata di servizio oltre i 30 anni.

    • Polimero rinforzato in fibra di vetro (FRP) supporti: resistente alla corrosione e leggero.

  2. Monitoraggio intelligente:

    • Sensori di corrosione incorporati per il monitoraggio della salute in tempo reale.

    • Ispezioni di droni alimentate dall'intelligenza artificiale per il rilevamento di ruggine/deformazione.

  3. Standard globali più stretti:

    • Certificazione UE EN 1090 per la resistenza alla saldatura/corrosione.

    • US UL 2703 impone i rating del carico del vento.


Conclusione: ottimizzazione dei costi del ciclo di vita

La selezione del materiale, la protezione della corrosione e la progettazione strutturale devono bilanciare i costi iniziali con manutenzione a lungo termine. Esempi:

  • Piante costiere: rivestimento ad alto zinco (120 μm) + tagli di manutenzione periodica dei costi del ciclo di vita del 30%.

  • Aree di vento ad alto contenuto di vento: i progetti in alluminio + capriate ad alta resistenza riducono l'uso del materiale del 20%, migliorando al contempo la sicurezza.

I progressi futuri nei materiali e Smart O&M guideranno i sistemi di montaggio fotovoltaico verso una durata più lunga, una maggiore affidabilità e minori costi di manutenzione, supportando l'espansione globale del fotovoltaico sostenibile.


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