Aluminiul ca factor de dezvoltare regenerabilă în sistemele de energie curată

Aluminiul ca coloană vertebrală structurală a sistemelor de energie curată

Hardware-ul pentru energie curată este conceput în jurul unei singure meserii de inginerie: deplasați mai multă energie cu mai puțină masă. Aluminiul răspunde că comerțul cu o densitate de 2,70 g/cm3, aproximativ o treime din cea a oțelului, și o cale de reciclare care consumă aproximativ 5% din energia necesară pentru topirea primară. Pentru structurile de montare, componentele nacelei, barele electrice și plăcile termice, acele două proprietăți - rezistența specifică și carbonul încorporat scăzut - decid apelarea materialului mai des decât orice alt factor.

Calitățile folosite în hardware-ul energetic sunt deja bine standardizate. Cadrele și carcasele extrudate sunt produse în EN AW-6063{-T6 sau EN AW-6061-T6 la EN 755-2 sau ASTM B221; barele colectoare și carcasele folosesc tablă și bandă EN AW-1350 sau 1050A conform ASTM B209; plăcile de schimbător de căldură și canalele de răcire folosesc 3003 sau 5052. Designerii au rareori nevoie de un aliaj nou - au nevoie de temperatură, planeitate, sudabilitate documentată și un sistem de coroziune adaptat locului de instalare.

Densitate: 2,70 g/cm3 pentru extrudarile 6xxx, față de 7,85 g/cm3 pentru oțel carbon.

Conductivitate electrică: aproximativ 61% IACS pentru bare colectoare 1350, 53% IACS pentru profile 6063.

Reciclabilitate: aluminiul retopit își păstrează familia de aliaje, așa că buclele închise sunt practice.

Controlul coroziunii: film de oxid natural plus anodizare conform EN ISO 7599 sau acoperire cu pulbere.

Montare solară și trackere: 30 de ani de viață la coroziune și precizie de urmărire

Structurile de urmărire cu-înclinare fixă ​​și cu o singură axă-în locații de coastă sau cu umiditate ridicată-sunt specificate pentru o durată de viață de 25 până la 30 de ani. Această țintă este realistă cu extruziile EN AW-6063-T6 sau 6005A-T6 anodizate conform EN ISO 7599 la clasa de acoperire AA15 sau AA20 pentru site-urile clasificate C4 sau C5 conform ISO 9223 sau acoperite cu pulbere într-o atmosferă uscată de 60 până la 80 de micrometri pentru filmele marine C5. Elemente de fixare din oțel inoxidabil în A2 sau A4 conform ISO 3506 sunt utilizate la fiecare îmbinare, cu șaibe de izolare oriunde aluminiul întâlnește un metal diferit, pentru a rupe cuplurile galvanice.

Precizia conducerii și controlului contează la fel de mult ca și cadrul. Sistemele moderne de urmărire cu o singură axă mențin modulul normal în plus sau minus 0,1 grade din poziția calculată a soarelui prin feedback în buclă închisă, astfel încât câștigul de urmărire să nu fie pierdut din cauza reacției mecanice sau a așezării fundației. Pe matricele bifaciale, iradierea din spate-laterală adaugă o contribuție suplimentară care este de obicei în jur de 5% la un albedo la sol de 0,2 până la 0,3, cu condiția ca înălțimea matricei și pasul rândului să fie setate corect și partea din spate să nu fie umbrită de tubul de cuplu.

Verificarea structurală de guvernare rămâne încărcarea vântului. Structurile sunt verificate în raport cu viteza vântului de bază și categoria de teren, iar trackerele sunt conduse în poziția de depozitare sub pragul proiectat al vântului, astfel încât cea mai mică zonă proiectată să fie în fața furtunii. Testarea sarcinii mecanice la nivel de modul- urmează secvența de 2400 Pa a IEC 61215-2, care stabilește o podea utilă pentru interfața de montare chiar și atunci când un proiect ridică propriile cerințe de zăpadă și ridicare.

Turbine eoliene: nacele, lame-inserții de rădăcină și conținut reciclat

Carcasele nacelei, cadrele generatoarelor și canalele de răcire sunt din ce în ce mai specificate în aluminiu, unde prioritatea este masa deasupra turnului și disiparea căldurii, mai degrabă decât rigiditatea brută. Inserțiile de rădăcină-lamei și componentele butucului se confruntă cu un ciclu de lucru mai greu: un rotor de clasă de 5 MW se rotește cu aproximativ 10 până la 12 rotații pe minut, ceea ce adaugă până la sute de milioane de cicluri de încărcare pe o durată de viață de 20 până la 25 de ani. Acele interfețe sunt calificate la oboseală-în raport cu acel număr de cicluri, mai degrabă decât în ​​raport cu o cifră de rezistență statică, iar materialul este selectat pentru duritatea crestăturii la fel de mult ca și pentru limita de curgere.

Conținutul reciclat este acum o măsură de achiziție în sine. Mai multe platforme de turbine vizează mai mult de 80% aluminiu reciclat în piese turnate de nacele, cadre interne și canale pentru cabluri, iar programele cu buclă închisă returnează deșeurile de prelucrare și componentele de la sfârșitul--la ciclului de viață la topitorii secundare. Deoarece aluminiul poate fi topit fără a-și degrada familia de aliaje, această buclă este mai simplă din punct de vedere structural decât reciclarea compozitelor termosetate, care trebuie defalcate chimic sau termic.

Grid-Baterii la scară: bare colectoare, plăci termice și carcase cu grad de-incendiu

În interiorul unui container de stocare a energiei bateriei, aluminiul face trei lucrări simultan. Barele colectoare din 1350 sau 6101B conduc la 61% IACS; Plăcile de management termic din 3003 sau 6063 țin temperatura celulei în interiorul ferestrei de 15 până la 35 de grade Celsius care protejează ciclul de viață; iar rafturile modulare permit un amplasament de la un megawatt oră la o sută folosind aceleași profile de extrudare.

Siguranța la incendiu este mai degrabă o specificație decât o linie de marketing. Carcasele și barierele interne sunt evaluate cu metodele de testare UL 9540 și UL 9540A, care analizează propagarea evaporării termice la nivel de celule-, în loc să se bazeze pe un singur grad de rezistență la foc. Conductivitatea termică ridicată a aluminiului ajută la răspândirea căldurii departe de o celulă defectă, în timp ce straturile intermediare intumescente și umplute-minerale se ocupă de creșterea temperaturii în sine.

Geotermal și hidroelectric: unde se potrivește aluminiul și unde nu

Saramurile geotermale sunt agresive din punct de vedere chimic: hidrogenul sulfurat, clorurile și solidele dizolvate atacă majoritatea metalelor, astfel încât șirurile de carcasă de fund sunt specificate în aliaje rezistente la coroziune-sau oțel acoperit, mai degrabă decât aluminiu. Rolul realist al aluminiului se află pe schimbătoarele de căldură cu plăci - din partea de suprafață din 3003 sau 5052, unde chimia saramură rămâne aproape de neutru și nivelurile de clorură sunt controlate, mantale de izolație a conductelor, placarea halelor de turbine și sistemele de pasarele unde masa redusă scurtează timpul de instalare.

Reabilitarea hidroelectrică este o soluție mai naturală. Componentele porții de aluminiu din bronz rezistă la cavitație și imersie îndelungată, rotorul generatorului și ansamblurile excitatoare reduc masa rotativă, iar upgrade-urile-rafturilor și ecranelor de gunoi beneficiază de greutatea redusă a profilelor de aluminiu în timpul instalării în interiorul unei unități drenate. Acolo unde sunt specificate grile de admisie-prietenoase cu peștii, cadrele din aluminiu permit o distanță mai mică între bare, fără a supraîncărca structura de susținere sau dispozitivul de ridicare.

Întrebări frecvente: Aluminiu în proiecte de energie curată

Î: Ce calitate de aluminiu este folosită pentru șinele de montare solară?
Extrudările EN AW-6063-T6 și 6005A-T6 conform EN 755-2 sau ASTM B221 sunt opțiunile standard, anodizate conform EN ISO 7599 la AA15 sau AA20 pentru zonele de coastă.

Î: De ce se folosește aluminiu în loc de cupru pentru barele colectoare ale bateriei?
Aluminiul oferă aproximativ 61% din conductibilitatea cuprului la aproximativ o treime din densitate, astfel încât o secțiune transversală mai mare -transportă același curent la aproximativ jumătate din masă și costuri mai mici.

Î: Cât durează o structură de urmărire din aluminiu într-un climat marin?
Cu anodizare AA20 sau o acoperire cu pulbere de 60 până la 80 de micrometri pentru expunerea la ISO 9223 C5-M, o durată de viață de 25 până la 30 de ani este realizabilă atunci când elementele de fixare și șaibe de izolare sunt specificate corect.

Î: Poate fi folosit aluminiul pentru carcasa geotermală de fund?
Nu. Hidrogenul sulfurat și saramurele cu conținut ridicat de-clorură depășesc nivelul de coroziune al aluminiului, astfel încât carcasa utilizează aliaje rezistente-la coroziune sau oțel acoperit, în timp ce aluminiul servește schimbătoarelor de suprafață și placajului.

Î: Ce conținut reciclat este realist în componentele turbinelor eoliene?
Mai multe platforme vizează mai mult de 80% aluminiu reciclat pentru piese turnate ale nacelei și piesele interne, susținute de întoarcerea în buclă închisă-a deșeurilor de prelucrare la topitorii secundare.

Î: Este anodizarea sau acoperirea cu pulbere mai bună pentru structurile energetice exterioare?
Anodizarea conform EN ISO 7599 se potrivește ramelor expuse-marine și la abraziune, în timp ce acoperirea cu pulbere oferă control al culorii și costuri mai mici pentru serviciul general exterior; ambele necesită o selecție corectă a aliajului pentru a evita striatele.