L'alumini com a columna vertebral estructural dels sistemes d'energia neta
El maquinari d'energia neta està dissenyat al voltant d'un ofici d'enginyeria: moure més energia amb menys massa. L'alumini respon que el comerç amb una densitat de 2,70 g/cm3, aproximadament un terç de la de l'acer, i una via de reciclatge que consumeix al voltant del 5% de l'energia necessària per a la fosa primària. Per a les estructures de muntatge, components de la góndola, barres elèctriques i plaques tèrmiques, aquestes dues propietats - resistència específica i baix carboni incorporat - decideixen la trucada del material amb més freqüència que qualsevol altre factor.
Els graus utilitzats en maquinari energètic ja estan ben estandarditzats. Els marcs i carcasses extruïdes es produeixen segons EN AW-6063{-T6 o EN AW-6061-T6 segons EN 755-2 o ASTM B221; les barres i tancaments utilitzen xapa i cinta EN AW-1350 o 1050A segons ASTM B209; Les plaques d'intercanviador de calor i els canals de refrigeració utilitzen 3003 o 5052. Els dissenyadors rarament necessiten un aliatge nou: necessiten temperament, planitud, soldabilitat documentats i un sistema de corrosió adaptat al lloc d'instal·lació.
Densitat: 2,70 g/cm3 per a extrusions 6xxx, enfront de 7,85 g/cm3 per a acer al carboni.
Conductivitat elèctrica: aproximadament 61% IACS per a 1350 barres, 53% IACS per perfils 6063.
Reciclabilitat: l'alumini refós conserva la seva família d'aliatges, de manera que els bucles tancats són pràctics.
Control de corrosió: pel·lícula d'òxid natural més anoditzat segons EN ISO 7599 o recobriment en pols.
Muntatge i seguiment solars: vida útil de la corrosió de 30 anys i precisió del seguiment
Les estructures de seguiment d'-inclinació fixa i d'un sol-eix en llocs costaners o d'alta-humitat s'especifiquen per a una vida útil de 25 a 30 anys. Aquest objectiu és realista amb extrusions EN AW-6063-T6 o 6005A-T6 anoditzades segons EN ISO 7599 a la classe de recobriment AA15 o AA20 per a llocs classificats C4 o C5 sota ISO 9223, o recoberts en pols amb una atmosfera marina de 60 a 80 micròmetres per a pel·lícules marines C5. S'utilitzen fixacions d'acer inoxidable en A2 o A4 segons ISO 3506 a cada unió, amb volanderes d'aïllament allà on l'alumini es troba amb un metall diferent, per trencar parelles galvàniques.
La precisió de conducció i control és tan important com el marc. Els seguidors d'un sol eix-moderns mantenen el mòdul amb normalitat a més o menys 0,1 graus de la posició solar calculada mitjançant retroalimentació de bucle tancat-, de manera que el guany de seguiment no es perd a causa de la reacció mecànica o l'assentament de la base. A les matrius bifacials, la irradiància-lateral posterior afegeix una contribució addicional que normalment ronda el 5% a un albedo de terra de 0,2 a 0,3, sempre que l'alçada de la matriu i el pas de la fila estiguin configurats correctament i la part posterior no estigui ombrejada pel tub de torsió.
La comprovació estructural governant segueix sent la càrrega del vent. Les estructures es verifiquen en funció de la velocitat del vent bàsica del lloc i la categoria del terreny, i els rastrejadors es condueixen a la posició d'estiba per sota del llindar del vent de disseny de manera que l'àrea projectada més petita s'enfronti a la tempesta. Les proves de càrrega mecànica a nivell de mòdul- segueixen la seqüència de 2400 Pa de l'IEC 61215-2, que estableix un sòl útil per a la interfície de muntatge fins i tot quan un projecte planteja els seus propis requisits de neu i elevació.
Aerogeneradors: góndoles, pales-arrels i contingut reciclat
Les carcasses de les góndoles, els bastidors del generador i els conductes de refrigeració s'especifiquen cada cop més en alumini, on la prioritat és la massa per sobre de la torre i la dissipació de calor en lloc de la rigidesa bruta. Les insercions de l'arrel de la fulla-i els components del cub s'enfronten a un cicle de treball més dur: un rotor de classe de 5 MW gira a aproximadament entre 10 i 12 revolucions per minut, la qual cosa suma fins a centenars de milions de cicles de càrrega durant una vida útil de 20 a 25 anys. Aquestes interfícies estan qualificades per la fatiga-per aquest recompte de cicles en lloc d'una xifra de resistència estàtica sola, i el material es selecciona tant per a la tenacitat de l'osca com per a la resistència a la fluència.
El contingut reciclat és ara una mètrica d'adquisició per dret propi. Diverses plataformes de turbines apunten a més d'un 80% d'alumini reciclat a través de peces de fosa de góndoles, marcs interns i safates de cables, i els programes de bucle tancat -retorn els encenalls de mecanitzat i els components de final--de vida útil a les foses secundàries. Com que l'alumini es pot fondre sense degradar la seva família d'aliatges, aquest bucle és estructuralment més senzill que reciclar els compostos de fulles termoestables, que s'han de descompondre químicament o tèrmicament.
Grid-Bateries d'escala: barres de distribució, plaques tèrmiques i tancaments-incendis
Dins d'un contenidor d'emmagatzematge d'energia de la bateria, l'alumini fa tres treballs alhora. Les barres colectores a 1350 o 6101B condueixen a un IACS del 61%; Les plaques de gestió tèrmica de 3003 o 6063 mantenen la temperatura cel·lular dins de la finestra de 15 a 35 graus centígrads que protegeix la vida del cicle; i els bastidors modulars permeten escalar un lloc d'un megawatt hora a cent utilitzant els mateixos perfils d'extrusió.
| Propietat | 1350 barra colectora | 6101B barra colectora | marc 6063 | Placa 3003 |
|---|---|---|---|---|
| Conductivitat (% IACS) | 61 | 55 | 53 | 41 |
| Conductivitat tèrmica (W/mK) | 234 | 218 | 200 | 193 |
| Resistència a la tracció típica (MPa) | 110 | 200 | 205 | 150 |
| Rol principal | Enllaços de corrent continu | Barres de rack | Bastidors i marcs | Plats freds |
La seguretat contra incendis és una especificació més que una línia de màrqueting. Els tancaments i les barreres internes s'avaluen amb els mètodes de prova UL 9540 i UL 9540A, que tenen en compte la propagació tèrmica desactivada a nivell de cèl·lula-en comptes de basar-se en una classificació de foc únic d'un recinte. L'alta conductivitat tèrmica de l'alumini ajuda a difondre la calor lluny d'una cèl·lula fallida, mentre que les capes intercalar-intumescents i plenes de minerals gestionen el propi augment de temperatura.
Geotèrmica i hidroelèctrica: on encaixa l'alumini i on no
Les salmorres geotèrmiques són químicament agressives: el sulfur d'hidrogen, els clorurs i els sòlids dissolts ataquen la majoria dels metalls, de manera que les cordes de carcassa de fons de forat s'especifiquen en aliatges resistents a la corrosió-o acer recobert en lloc d'alumini. El paper realista de l'alumini es troba als intercanviadors de calor de plaques - del costat de la superfície a 3003 o 5052, on la química de la salmorra es manté a prop del neutre i es controlen els nivells de clorur, les jaquetes d'aïllament de canonades, el revestiment de la sala de turbines i els sistemes de passarel·les on la massa baixa escurça el temps d'instal·lació.
La renovació hidroelèctrica és un encaix més natural. Els components de les portes de bronze d'alumini resisteixen la cavitat i la immersió llarga, els conjunts del rotor del generador i de l'excitador redueixen la massa giratòria i les actualitzacions-de bastidors i pantalles d'escombraries es beneficien del baix pes dels perfils d'alumini durant la instal·lació dins d'una unitat drenada. Quan s'especifiquen tamics d'admissió-per als peixos, els marcs d'alumini permeten una separació més fina de les barres sense sobrecarregar l'estructura de suport o l'equip d'elevació.
Preguntes freqüents: Alumini en projectes d'energia neta
P: Quin grau d'alumini s'utilitza per als rails de muntatge solar?
Les extrusions EN AW-6063-T6 i 6005A-T6 segons EN 755-2 o ASTM B221 són les opcions estàndard, anoditzades segons EN ISO 7599 a AA15 o AA20 per a llocs costaners.
P: Per què s'utilitza l'alumini en lloc del coure per a les barres de la bateria?
L'alumini ofereix aproximadament el 61% de la conductivitat del coure a aproximadament un terç de la densitat, de manera que una secció transversal més gran -transporta el mateix corrent a aproximadament la meitat de la massa i un cost més baix.
P: Quant de temps dura una estructura de seguiment d'alumini en un clima marí?
Amb l'anodització AA20 o un recobriment en pols de 60 a 80 micròmetres per a l'exposició ISO 9223 C5-M, es pot aconseguir una vida útil de 25 a 30 anys quan els elements de fixació i les volanderes d'aïllament s'especifiquen correctament.
P: Es pot utilitzar l'alumini per a la carcassa geotèrmica de fons?
No. El sulfur d'hidrogen i les salmorres d'alt-clorur superen l'embolcall de corrosió de l'alumini, de manera que la carcassa utilitza aliatges resistents a la corrosió- o acer recobert mentre que l'alumini serveix als intercanviadors de superfícies i al revestiment.
P: Quin contingut reciclat és realista en components d'aerogeneradors?
Diverses plataformes tenen com a objectiu més d'un 80% d'alumini reciclat per a peces de fosa de góndoles i peces internes, amb el suport del retorn de bucle tancat-de les encenalls de mecanitzat a les foses secundàries.
P: L'anodització o el recobriment en pols és millor per a estructures energètiques exteriors?
L'anodització segons EN ISO 7599 s'adapta a marcs marins i exposats a l'abrasió-, mentre que el recobriment en pols ofereix un control del color i un cost més baix per al servei general a l'aire lliure; tots dos requereixen una correcta selecció d'aliatge per evitar estries.
