مقارنة بين الهيكل الفولاذي والألومنيوم لتركيب الطاقة الشمسية الكهروضوئية

عندما يتعلق الأمر باختيار المواد اللازمة للهياكل الداعمة الكهروضوئية (PV)، فإنها تعتمد بشكل عام على الفولاذ Q235B وسبائك الألومنيوم من نوع AL6005-T5. كل مادة لها مزاياها واعتباراتها، ويعتمد الاختيار على عوامل مختلفة. دعونا نقارن بين الفولاذ والألومنيوم لهياكل الدعم الكهروضوئية:

1- القوة والمتانة

• الفولاذ
  نظراً لقوتها ومتانتها العالية، فهي مناسبة للمصفوفات الكهروضوئية الكبيرة والثقيلة. كما أنها توفر قدرة ممتازة على تحمل الأحمال ويمكنها تحمل الظروف الجوية القاسية، بما في ذلك الرياح العاتية وأحمال الثلوج الثقيلة.
• Aألومنيوم
  على الرغم من خفة وزنه، إلا أنه لا يزال قويًا من الناحية الهيكلية. فهي تتمتع بنسبة قوة إلى وزن جيدة ومقاومة للتآكل، مما يجعلها مناسبة للعديد من التركيبات الكهروضوئية.

من حيث القوة، تبلغ سبائك الألومنيوم AL6005-T5 حوالي 68%-69% من الفولاذ Q235 B. ولذلك، فإن الفولاذ أفضل بشكل عام من سبائك الألومنيوم في مناطق الرياح القوية والامتدادات الكبيرة نسبيًا.

2- الوزن والمناولة

• الفولاذ
  وهو أكثر كثافة وأثقل من الألومنيوم، مما قد يجعل التعامل معه ونقله أكثر صعوبة. وقد يتطلب المزيد من العمالة والمعدات أثناء التركيب، خاصةً في الهياكل الكبيرة.
• ألومنيوم
  وهي خفيفة الوزن، مما يسهل التعامل معها ونقلها وتركيبها. يمكن أن يكون مفيدًا للمشاريع التي يكون فيها تقليل الوزن أولوية أو عندما تكون هناك قيود على قدرة التحميل في الموقع.

المظهر الخارجي ومقاومة التآكل

• الفولاذ
  وعادةً ما تكون مجلفنة بالغمس الساخن أو بالرش السطحي أو الطلاء وما إلى ذلك. ويكون مظهره أسوأ من مظهر مقاطع سبائك الألومنيوم. وعلى الرغم من أن الفولاذ يمكن أن يكون عرضة للتآكل، إلا أنه يمكن التخفيف من حدته من خلال المعالجة السطحية المناسبة، مثل الجلفنة أو الطلاء الواقي. وبفضل الحماية المناسبة من التآكل، يمكن أن يتمتع الفولاذ أيضًا بمتانة طويلة الأجل.
• ألومنيوم
  هناك العديد من طرق المعالجة السطحية لمقاطع سبائك الألومنيوم، مثل الطلاء بأكسيد الألومنيوم، والتلميع الكيميائي، والرش بالفلوروكربون، والطلاء الكهربائي، وما إلى ذلك. المظهر جميل ويمكن أن يتكيف مع بيئات مختلفة مع تآكل قوي، ويشكل الألومنيوم بشكل طبيعي طبقة أكسيد واقية، مما يوفر مقاومة متأصلة للتآكل. لا يتطلب معالجة سطحية إضافية. هذه الخاصية تجعل من الألومنيوم خيارًا مناسبًا للتركيبات الكهروضوئية في المناطق الساحلية أو المواقع ذات الرطوبة العالية.

في الوقت الحاضر، فإن الطريقة الرئيسية المضادة للتآكل في القوس هي الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن بسماكة 55-80 ميكرومتر، وسبائك الألومنيوم مع أكسدة أنوديك بسماكة 5-10 ميكرومتر.

في ظل الظروف العادية (بيئات C1-C4)، يمكن أن يضمن سمك المجلفن 80 ميكرومترًا استخدام الفولاذ لأكثر من 20 عامًا، ولكن في المناطق الصناعية عالية الرطوبة أو شواطئ البحر عالية الملوحة أو حتى مياه البحر المعتدلة، تتسارع سرعة التآكل، ويجب أن تكون الكمية المجلفنة 100 ميكرومتر فما فوق وتتطلب صيانة سنوية منتظمة. لذا تتفوق سبائك الألومنيوم على الفولاذ من حيث مقاومة التآكل.

التكلفة

• الفولاذ
  يميل إلى أن تكون تكلفة المواد المستخدمة فيه أقل مقارنةً بالألومنيوم. ومع ذلك، يمكن أن تكون تكاليف التركيب أعلى بسبب وزنه والحاجة إلى معدات أثقل وعمالة أكثر.
• ألومنيوم
  وهو أغلى عموماً من الفولاذ. ومع ذلك، فإن طبيعته خفيفة الوزن يمكن أن تساعد في تقليل تكاليف النقل ووقت التركيب، مما قد يعوض ارتفاع تكلفة المواد.

الاستدامة

• الفولاذ
  وهو قابل لإعادة التدوير، مما يجعله خياراً صديقاً للبيئة. يمكن إعادة تدويره بسهولة في نهاية عمره الافتراضي واستخدامه في تطبيقات أخرى.
• ألومنيوم
  كما أنه قابل لإعادة التدوير، وتتطلب عملية إعادة التدوير طاقة أقل بكثير مقارنة بإنتاج الألومنيوم البكر. وهذا يجعل الألومنيوم خياراً مستداماً.

لكن تكلفة صيانة الهيكل الفولاذي تزيد بمقدار 31 تيرابايت 3 تيرابايت سنوياً، في حين أن دعم هيكل الألومنيوم بالكاد يتطلب أي صيانة وصيانة ولا يزال معدل استرداد الألومنيوم 651 تيرابايت 3 تيرابايت بعد 30 عاماً، ومن المتوقع أن يرتفع سعر الألومنيوم بمقدار 31 تيرابايت 3 تيرابايت سنوياً.

قسم التنوع

• الفولاذ
  وعادةً ما يتم درفلته، أو صبه، أو ثنيه، أو ختمه وما إلى ذلك. الدرفلة هي حاليًا طريقة الإنتاج السائدة للصلب المشكل على البارد. يحتاج القسم إلى تعديل القسم بواسطة مجموعة عجلة الدرفلة، ولكن بعد الانتهاء من الماكينة العامة، يمكنها فقط إنتاج منتجات مماثلة، ويمكن تعديل الحجم، ولكن لا يمكن تغيير شكل القسم، مثل الفولاذ على شكل C، والفولاذ على شكل Z وأقسام أخرى. طريقة إنتاج الدرفلة ثابتة نسبيًا، وسرعة الإنتاج سريعة نسبيًا.
• ألومنيوم
  تشمل طرق المعالجة العامة لمقاطع سبائك الألومنيوم البثق والصب والثني والختم وغيرها من الطرق الأخرى. إنتاج البثق هو طريقة الإنتاج السائدة حاليًا. من خلال فتح قالب البثق، من الممكن إنتاج أي مقطع عرضي، وسرعة الإنتاج سريعة نسبيًا.

في هذه الحالة، فيما يلي مقارنة شاملة للأداء

1) يتمتع الفولاذ بقوة عالية وتشوه انحراف صغير تحت الحمل. ويستخدم عموماً في محطات الطاقة العادية أو للمكونات ذات القوى الكبيرة نسبياً.

2) مقاطع سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن وجميلة المظهر وممتازة في مقاومة التآكل. وهي تُستخدم بشكل عام في محطات توليد الطاقة في الأسقف المنزلية وبيئات التآكل القوية التي تتطلب تحمل الأحمال.

في نهاية المطاف، يعتمد اختيار الفولاذ أو الألومنيوم لهياكل الدعم الكهروضوئية على عوامل خاصة بالمشروع مثل حجم التركيب ومتطلبات الحمل والميزانية وظروف الموقع (على سبيل المثال، أحمال الرياح والثلوج والبيئات المسببة للتآكل) وأهداف الاستدامة. مرحبًا بك للتشاور مع مهندس الإنشاءات لدينا لتقييم هذه العوامل وتحديد أنسب المواد لمشروعك المحدد.