A rézből készült expandált háló szerepe az energiatermelő lapátokban

Az energiatermelő lapátokban használt rézből készült expandált háló (általában szélturbina lapátokra vagy a napelemes fotovoltaikus modulok lapátszerű szerkezeteire utal) központi szerepet játszik az elektromos vezetőképesség biztosításában, a szerkezeti stabilitás fokozásában és az energiatermelés hatékonyságának optimalizálásában. Funkcióit részletesen elemezni kell az energiatermelő berendezés típusa (szélenergia/fotovoltaikus) alapján. Az alábbiakban egy forgatókönyv-specifikus értelmezés olvasható:

1. Szélturbina lapátok: A rézből készült expandált háló főbb szerepei – villámvédelem és szerkezetfelügyelet

A szélturbina-lapátok (többnyire üvegszál/szénszál kompozit anyagokból készülnek, akár több tíz méter hosszúak is lehetnek) olyan alkatrészek, amelyek nagy magasságban villámcsapásoknak vannak kitéve. Ebben az esetben a rézből expandált háló főként a „villámvédelem” és az „állapotfelügyelet” kettős funkcióját látja el. A konkrét szerepek a következőképpen oszlanak meg:

1.1 Villámcsapás elleni védelem: „Vezetőképes útvonal” kiépítése a penge belsejében a villámkárok elkerülése érdekében

1.1.1 Hagyományos fém villámhárítók helyi védelmének cseréje

A hagyományos pengéjű villámvédelem a penge hegyén található fém villámhárítóra támaszkodik. A penge fő része azonban szigetelő kompozit anyagokból készül. Villámcsapás esetén az áram valószínűleg „ugrásfeszültséget” hoz létre a penge belsejében, ami lebonthatja a penge szerkezetét vagy kiégetheti a belső áramkört. A rézből kitágított háló (általában egy finom rézszövésű háló, amely a penge belső falához van rögzítve vagy a kompozit anyagrétegbe van ágyazva) folyamatos vezetőképes hálózatot képezhet a penge belsejében. Egyenletesen vezeti el a penge hegyén lévő levezető által felvett villámáramot a penge tövében lévő földelőrendszerhez, elkerülve az áramkoncentrációt, amely lebonthatja a pengét. Ugyanakkor megvédi a belső érzékelőket (például a feszültségérzékelőket és a hőmérséklet-érzékelőket) a villámkároktól.

1.1.2 Villámcsapás okozta szikrák kockázatának csökkentése

A réz kiváló elektromos vezetőképességgel rendelkezik (mindössze 1,72×10⁻⁸Ω fajlagos ellenállással).・m, ami jóval alacsonyabb, mint az alumínium és a vas esetében). Gyorsan vezeti a villámáramot, csökkenti a penge belsejében maradó áram által keltett magas hőmérsékletű szikrákat, megakadályozza a penge kompozit anyagok meggyulladását (egyes gyanta alapú kompozit anyagok gyúlékonyak), és csökkenti a penge megégésének biztonsági kockázatát.

1.2 Szerkezeti állapotfelügyelet: „érzékelő elektródaként” vagy „jelátviteli vivőként” szolgál

1.2.1 Beépített érzékelők jelátvitelének segítése

A modern szélturbina lapátoknak valós időben kell figyelniük saját deformációjukat, rezgésüket, hőmérsékletüket és egyéb paramétereiket, hogy megállapítsák, vannak-e repedések és kifáradási károk. A lapátok belsejébe nagyszámú mikroszenzort ültetnek be. A rézből expandált háló az érzékelők „jelátviteli vonalaként” használható. A rézháló alacsony ellenállású jellemzője csökkenti a monitorozó jelek csillapítását a nagy távolságú átvitel során, biztosítva, hogy a lapát tövében lévő monitorozó rendszer pontosan fogadni tudja a lapátcsúcs és a lapáttest állapotadatait. Ugyanakkor a rézháló hálószerkezete egy „elosztott monitorozó hálózatot” alkothat az érzékelőkkel, lefedve a lapát teljes területét, és elkerülve a monitorozási holttereket.

1.2.2 Kompozit anyagok antisztatikus képességének fokozása

Amikor a penge nagy sebességgel forog, a levegőhöz dörzsölődik, és statikus elektromosságot generál. Ha túl sok statikus elektromosság halmozódik fel, az zavarhatja a belső érzékelők jeleit, vagy meghibásodhat az elektronikus alkatrészek. A rézből készült expandált háló vezetőképessége valós időben képes elvezetni a statikus elektromosságot a földelőrendszerhez, fenntartva az elektrosztatikus egyensúlyt a pengén belül, és biztosítva a felügyeleti rendszer és a vezérlő áramkör stabil működését.

2. Napelemes fotovoltaikus modulok (lapátszerű szerkezetek): A rézből készült expandált háló fő szerepei – vezetőképesség és az energiatermelés hatékonyságának optimalizálása

Néhány napelemes fotovoltaikus berendezésben (például rugalmas fotovoltaikus panelekben és fotovoltaikus csempék „lapátszerű” energiatermelő egységeiben) a rézből készült expandált hálót főként a hagyományos ezüstpaszta elektródák helyettesítésére vagy segítésére használják, javítva a vezetőképesség hatékonyságát és a szerkezeti tartósságot. A konkrét szerepek a következők:

2.1 Az áramgyűjtés és -átvitel hatékonyságának javítása

2.1.1 Egy „alacsony költségű vezetőképes megoldás” a hagyományos ezüstpasztát helyettesítésére

A fotovoltaikus modulok magja a kristályos szilícium cella. Az elektródákra szükség van a cella által generált fotogenerált áram összegyűjtéséhez. A hagyományos elektródák többnyire ezüstpasztát használnak (amelynek jó a vezetőképessége, de rendkívül drága). A rézből expandált háló (amelynek vezetőképessége közel van az ezüstéhez, és az ára csak körülbelül 1/50-e az ezüstének) egy „rácsszerkezeten” keresztül képes befedni a cella felületét, hatékony áramgyűjtő hálózatot képezve. A rézháló rácsrései lehetővé teszik a fény normál behatolását (anélkül, hogy eltakarnák a cella fényérzékelő területét), ugyanakkor a rácsvonalak gyorsan összegyűjtik a cella különböző részein szórt áramot, csökkentve az áramátvitel során fellépő „soros ellenállásveszteséget” és javítva a fotovoltaikus modul teljes energiatermelési hatékonyságát.

2.1.2 Alkalmazkodás a rugalmas fotovoltaikus modulok deformációs követelményeihez

A rugalmas fotovoltaikus paneleknek (például az ívelt tetőkben és hordozható berendezésekben használtaknak) hajlítható tulajdonságokkal kell rendelkezniük. A hagyományos ezüstpaszta elektródák (amelyek törékenyek és hajlításkor könnyen törnek) nem alkalmazhatók. A rézháló azonban jó rugalmassággal és képlékenységgel rendelkezik, így a rugalmas cellával szinkronban hajlítható. Hajlítás után is stabil vezetőképességet tart fenn, elkerülve az elektróda törése okozta áramtermelési zavarokat.

2.2 A fotovoltaikus modulok szerkezeti tartósságának növelése

2.2.1 Környezeti korrózióval és mechanikai sérülésekkel szembeni ellenállás

A fotovoltaikus modulok hosszú ideig ki vannak téve a szabadban uralkodó körülményeknek (szél, eső, magas hőmérséklet és magas páratartalom). A hagyományos ezüstpaszta elektródákat könnyen korrodálja a vízgőz és a só (parti területeken), ami a vezetőképesség csökkenéséhez vezet. A rézháló felületbevonattal (például ónozással és nikkelezéssel) tovább javíthatja korrózióállóságát. Ugyanakkor a rézháló hálószerkezete eloszlatja a külső mechanikai behatások (például jégeső és homok becsapódása) okozta igénybevételt, megakadályozva a cella törését a túlzott helyi igénybevétel miatt, és meghosszabbítva a fotovoltaikus modul élettartamát.

2.2.2 A hőelvezetés elősegítése és a hőmérséklet-veszteség csökkentése

A fotovoltaikus modulok működés közben hőt termelnek a fény elnyelése miatt. A túlzottan magas hőmérséklet „hőmérsékleti együttható veszteséghez” vezet (a kristályos szilícium cellák energiatermelési hatékonysága körülbelül 0,4–0,5%-kal csökken minden 1 ℃-os hőmérséklet-emelkedéssel). A réz kiváló hővezető képességgel rendelkezik (401 W/(m²) hővezető képességgel).・K), jóval magasabb, mint az ezüstpasztáé). A rézből készült expandált háló „hőelvezető csatornaként” használható, hogy a cella által termelt hőt gyorsan elvezetje a modul felületére, és levegőkonvekció révén eloszlassa a hőt, csökkentve a modul üzemi hőmérsékletét és a hőmérsékletveszteség okozta hatékonyságveszteséget.

3. A rézből készült expandált hálóhoz a „réz anyag” választásának fő okai: Alkalmazkodás az energiatermelő lapátok teljesítménykövetelményeihez

Az energiatermelő lapátoknak szigorú teljesítménykövetelményeik vannak a rézből készült expandált hálóval szemben, és a réz inherens tulajdonságai tökéletesen megfelelnek ezeknek a követelményeknek. A konkrét előnyöket a következő táblázat mutatja:

Összefoglalva, az energiatermelő lapátokban található rézből készült expandált háló nem „univerzális alkatrész”, hanem a berendezés típusától (szélerőmű/fotovoltaikus) függően célzott szerepet játszik. A szélturbina lapátoknál a „villámvédelemre + állapotfelügyeletre” összpontosít a berendezés biztonságos működésének biztosítása érdekében; a fotovoltaikus moduloknál a „nagy hatásfokú vezetőképességre + szerkezeti tartósságra” összpontosít az energiatermelés hatékonyságának és élettartamának javítása érdekében. Funkcióinak lényege a „energiatermelő berendezések biztonságának, stabilitásának és nagy hatásfokának biztosítása” három fő célja körül forog, és a réz anyagának tulajdonságai kulcsfontosságúak e funkciók megvalósításához.