Nhôm như một chất hỗ trợ tái tạo trong các hệ thống năng lượng sạch

Nhôm là xương sống kết cấu của hệ thống năng lượng sạch

Phần cứng năng lượng sạch được thiết kế xoay quanh một lĩnh vực kỹ thuật: di chuyển nhiều năng lượng hơn với khối lượng ít hơn. Nhôm đáp ứng được giao dịch với mật độ 2,70 g/cm3, gần bằng 1/3 so với thép và quy trình tái chế tiêu thụ khoảng 5% năng lượng cần thiết cho quá trình nấu chảy sơ cấp. Đối với các cấu trúc lắp đặt, các bộ phận vỏ bọc, thanh cái điện và tấm nhiệt, hai đặc tính đó - cường độ riêng và hàm lượng carbon thấp - quyết định yêu cầu vật liệu thường xuyên hơn bất kỳ yếu tố nào khác.

Các loại được sử dụng trong phần cứng năng lượng đã được tiêu chuẩn hóa tốt. Khung và vỏ ép đùn được sản xuất theo tiêu chuẩn EN AW{10}}6063-T6 hoặc EN AW-6061-T6 đến EN 755-2 hoặc ASTM B221; thanh cái và vỏ bọc sử dụng tấm và dải EN AW-1350 hoặc 1050A theo tiêu chuẩn ASTM B209; các tấm trao đổi nhiệt và các kênh làm mát sử dụng 3003 hoặc 5052. Các nhà thiết kế hiếm khi cần một hợp kim mới - họ cần có tài liệu về nhiệt độ, độ phẳng, khả năng hàn và hệ thống chống ăn mòn phù hợp với vị trí lắp đặt.

Mật độ: 2,70 g/cm3 đối với ép đùn 6xxx, so với 7,85 g/cm3 đối với thép cacbon.

Độ dẫn điện: khoảng 61% IACS cho 1350 thanh cái, 53% IACS cho 6063 cấu hình.

Khả năng tái chế: nhôm nấu lại vẫn giữ nguyên nhóm hợp kim của nó nên các vòng khép kín là thiết thực.

Kiểm soát ăn mòn: màng oxit tự nhiên cộng với anodizing theo EN ISO 7599 hoặc sơn tĩnh điện.

Thiết bị theo dõi và lắp đặt năng lượng mặt trời: Tuổi thọ ăn mòn 30 năm và độ chính xác theo dõi

Cấu trúc theo dõi trục-nghiêng và-cố định ở các vị trí ven biển hoặc có độ ẩm-cao được chỉ định cho thời hạn sử dụng từ 25 đến 30 năm. Mục tiêu đó là thực tế với các vật liệu ép đùn EN AW{9}}6063-T6 hoặc 6005A-T6 được anod hóa theo EN ISO 7599 ở lớp phủ AA15 hoặc AA20 đối với các vị trí được phân loại C4 hoặc C5 theo ISO 9223 hoặc được sơn tĩnh điện thành màng khô 60 đến 80 micromet đối với khí quyển biển C5-M. Các ốc vít bằng thép không gỉ loại A2 hoặc A4 theo tiêu chuẩn ISO 3506 được sử dụng ở mọi mối nối, với vòng đệm cách ly ở những nơi nhôm gặp kim loại khác nhau, để phá vỡ các cặp điện.

Độ chính xác của truyền động và điều khiển cũng quan trọng như khung. Các trình theo dõi trục đơn-hiện đại giữ cho mô-đun ở trạng thái bình thường trong khoảng cộng hoặc trừ 0,1 độ so với vị trí mặt trời được tính toán thông qua phản hồi vòng-đóng, do đó, mức tăng theo dõi không bị mất do phản ứng ngược cơ học hoặc độ lún nền móng. Trên các mảng hai mặt, bức xạ mặt sau-sẽ đóng góp thêm vào khoảng 5% với suất phản chiếu mặt đất từ ​​0,2 đến 0,3, với điều kiện chiều cao mảng và khoảng cách hàng được đặt chính xác và mặt sau không bị bóng mô-men xoắn che khuất.

Việc kiểm tra cơ cấu quản lý vẫn duy trì tải trọng gió. Các kết cấu được xác minh theo loại địa hình và tốc độ gió cơ bản tại địa điểm, đồng thời các thiết bị theo dõi được điều khiển đến vị trí xếp hàng dưới ngưỡng gió thiết kế sao cho khu vực dự kiến ​​nhỏ nhất phải đối mặt với cơn bão. Thử nghiệm tải cơ học ở cấp độ mô-đun- tuân theo trình tự 2400 Pa của IEC 61215-2, đặt ra mức sàn hữu ích cho giao diện lắp đặt ngay cả khi dự án tăng yêu cầu về tuyết và nâng của chính dự án đó.

Tua bin gió: Vỏ bọc, cánh quạt-Phần chèn gốc và nội dung tái chế

Vỏ Nacelle, khung máy phát điện và ống làm mát ngày càng được làm bằng nhôm, ưu tiên khối lượng phía trên tháp và khả năng tản nhiệt hơn là độ cứng thô. Các bộ phận chèn gốc cánh quạt và các bộ phận trung tâm phải đối mặt với chu kỳ hoạt động khó khăn hơn: rô-to loại 5 MW quay với tốc độ khoảng 10 đến 12 vòng/phút, cộng thêm hàng trăm triệu chu kỳ tải trong suốt thời gian sử dụng từ 20 đến 25 năm. Những giao diện đó đủ tiêu chuẩn về độ mệt mỏi-theo số chu kỳ đó thay vì chỉ dựa vào chỉ số độ bền tĩnh và vật liệu được chọn để có độ bền khía cũng như độ bền chảy.

Nội dung tái chế hiện là một thước đo mua sắm theo đúng nghĩa của nó. Một số nền tảng tuabin nhắm tới hơn 80% nhôm tái chế trên các vật đúc vỏ bọc, khung bên trong và khay cáp, đồng thời các chương trình-vòng khép kín trả lại phoi gia công và các bộ phận-cuối vòng đời-cho các nhà máy luyện thứ cấp. Bởi vì nhôm có thể được nấu chảy lại mà không làm giảm chất lượng hợp kim của nó, nên vòng lặp này có cấu trúc đơn giản hơn so với tái chế vật liệu tổng hợp dạng lưỡi nhiệt rắn, vốn phải được phân hủy về mặt hóa học hoặc nhiệt.

Lưới điện-Pin cân: Thanh cái, tấm nhiệt và lửa-Vỏ định mức

Bên trong thùng lưu trữ năng lượng pin, nhôm thực hiện ba công việc cùng một lúc. Thanh cái 1350 hoặc 6101B dẫn điện ở mức 61% IACS; tấm quản lý nhiệt ở 3003 hoặc 6063 giữ nhiệt độ tế bào bên trong cửa sổ 15 đến 35 độ C để bảo vệ vòng đời; và giá đỡ mô-đun cho phép quy mô cơ sở từ một megawatt giờ đến một trăm megawatt giờ bằng cách sử dụng cùng một cấu hình ép đùn.

An toàn cháy nổ là một thông số kỹ thuật chứ không phải là một dòng tiếp thị. Vỏ bọc và tấm chắn bên trong được đánh giá bằng phương pháp thử nghiệm UL 9540 và UL 9540A, xem xét sự lan truyền nhiệt-ở cấp độ tế bào thay vì dựa vào xếp hạng cháy của vỏ bọc duy nhất. Khả năng dẫn nhiệt cao của nhôm giúp truyền nhiệt ra khỏi tế bào bị hỏng, trong khi các lớp xen kẽ chứa đầy chất chống phồng và chứa đầy khoáng chất-tự xử lý sự tăng đột biến của nhiệt độ.

Địa nhiệt và thủy điện: Nhôm phù hợp ở đâu và không phù hợp

Nước muối địa nhiệt có tính ăn mòn hóa học: hydro sunfua, clorua và chất rắn hòa tan tấn công hầu hết các kim loại, do đó, dây vỏ ống dẫn xuống được chỉ định bằng hợp kim-chống ăn mòn hoặc thép tráng thay vì nhôm. Vai trò thực tế của nhôm nằm ở các bộ trao đổi nhiệt dạng tấm - ở bề mặt năm 3003 hoặc 5052, nơi mà hóa học nước muối luôn gần mức trung tính và nồng độ clorua được kiểm soát, áo khoác cách nhiệt đường ống, tấm ốp sảnh tuabin và hệ thống lối đi có khối lượng thấp giúp rút ngắn thời gian lắp đặt.

Cải tạo thủy điện là một sự phù hợp tự nhiên hơn. Các bộ phận của cửa cổng bằng đồng nhôm chống xâm thực và ngâm lâu, cụm rôto máy phát điện và bộ kích thích làm giảm khối lượng quay, đồng thời-nâng cấp giá đựng rác và màn hình được hưởng lợi nhờ trọng lượng nhẹ của các cấu hình nhôm trong quá trình lắp đặt bên trong bộ phận thoát nước. Khi chỉ định các màn chắn nạp khí thân thiện với cá, khung nhôm cho phép khoảng cách giữa các thanh mịn hơn mà không làm quá tải cấu trúc đỡ hoặc thiết bị nâng.

Câu hỏi thường gặp: Nhôm trong các dự án năng lượng sạch

Hỏi: Loại nhôm nào được sử dụng cho đường ray lắp đặt năng lượng mặt trời?
EN AW-6063-T6 và 6005A-T6 ép đùn theo EN 755-2 hoặc ASTM B221 là những lựa chọn tiêu chuẩn, được anod hóa theo EN ISO 7599 ở AA15 hoặc AA20 cho các địa điểm ven biển.

Q: Tại sao nhôm được sử dụng thay vì đồng cho thanh cái của pin?
Nhôm mang lại khoảng 61% độ dẫn điện của đồng với mật độ khoảng 1/3, do đó,-mặt cắt ngang lớn hơn sẽ mang cùng dòng điện với cùng khối lượng ở khoảng một nửa và chi phí thấp hơn.

Hỏi: Cấu trúc máy theo dõi bằng nhôm tồn tại được bao lâu trong khí hậu biển?
Với lớp anodizing AA20 hoặc lớp phủ bột 60 đến 80 micromet cho phơi nhiễm ISO 9223 C5-M, tuổi thọ có thể đạt được từ 25 đến 30 năm khi ốc vít và vòng đệm cách ly được chỉ định chính xác.

Hỏi: Nhôm có thể được sử dụng làm vỏ bọc địa nhiệt không?
Không. Nước muối hydro sunfua và clorua-cao vượt quá lớp vỏ ăn mòn của nhôm, vì vậy vỏ sử dụng hợp kim-chống ăn mòn hoặc thép phủ trong khi nhôm phục vụ các bộ trao đổi bề mặt và lớp bọc.

Hỏi: Nội dung tái chế nào là thực tế trong các bộ phận của tuabin gió?
Một số nền tảng nhắm tới hơn 80% nhôm tái chế để đúc vỏ bọc và các bộ phận bên trong, được hỗ trợ bởi quá trình hoàn trả-vòng kín của phoi gia công về lò luyện thứ cấp.

Hỏi: Anodizing hoặc sơn tĩnh điện có tốt hơn cho các cấu trúc năng lượng ngoài trời không?
Anodizing theo EN ISO 7599 phù hợp với các khung-tiếp xúc với biển và bị mài mòn, trong khi lớp phủ bột giúp kiểm soát màu sắc và giảm chi phí cho dịch vụ ngoài trời nói chung; cả hai đều yêu cầu lựa chọn hợp kim chính xác để tránh tạo vệt.