I doppi vantaggi della resistenza al vento e della riduzione del materiale sono stati implementati e i supporti compositi stanno accelerando la sostituzione delle soluzioni in acciaio
Introduzione
Con la crescente diffusione di impianti fotovoltaici su larga scala e l'espansione dei progetti di energia distribuita offshore a livello globale, i limiti dei tradizionali sistemi di inseguimento solare in acciaio, quali peso elevato, suscettibilità alla corrosione e costi di esercizio e manutenzione elevati, stanno diventando sempre più evidenti. I materiali compositi in fibra di carbonio, grazie alle loro caratteristiche principali di leggerezza, elevata resistenza, resistenza alla nebbia salina e stabilità strutturale, stanno iniziando a penetrare in modo significativo nel settore dei sistemi di inseguimento solare fotovoltaico. Questo articolo analizza il valore aggiunto e le difficoltà di promozione dei sistemi di inseguimento solare in fibra di carbonio, considerando i punti critici di applicazione, la logica di adattamento del materiale, gli scenari di implementazione e lo stato di commercializzazione nel settore.
1. Punti critici nell'applicazione principale delle staffe in acciaio tradizionali
Gli impianti fotovoltaici centralizzati a terra e quelli offshore su fondali fangosi sono stati a lungo esposti a forti venti, sbalzi di temperatura tra il giorno e la notte e ad ambienti umidi e salini.
Il peso dell'acciaio è relativamente elevato e il costo di getto di una singola fondazione di supporto è alto. La difficoltà costruttiva è elevata in terreni complessi come montagne e colline, e il costo complessivo dell'opera civile rappresenta una percentuale considerevole.
L'utilizzo prolungato all'aperto è soggetto a ruggine e deformazioni, e in presenza di vento, sabbia e forti raffiche, la staffa vibra notevolmente, con conseguente diminuzione della precisione di inseguimento e impatto diretto sull'efficienza di generazione di energia dei moduli fotovoltaici.
La frequenza degli interventi di rimozione della ruggine, di spruzzatura anticorrosione, di sostituzione dei componenti e di manutenzione nella fase successiva è elevata, e il costo complessivo dell'intero ciclo di vita continua ad aumentare.
2. Staffa in composito di fibra di carbonio: doppi vantaggi tecnologici di riduzione del peso e resistenza al vento
Tessuto multiassiale in fibra di carbonio combinato con stampaggio integrato in resina resistente alla corrosione, riempimento mirato delle carenze del materiale in acciaio:
Riduzione del peso e aumento dell'efficienza:A parità di resistenza strutturale, il peso del supporto in fibra di carbonio è solo circa un quarto di quello dell'acciaio, riducendo significativamente la pressione sul terreno di fondazione. Non è necessario rinforzare le fondazioni con materiali ad alta resistenza in zone montuose e pianeggianti. I tempi di costruzione si accorciano e l'investimento iniziale si riduce notevolmente.
Stabilità in presenza di vento:La struttura in fibra di carbonio ad alto modulo ha un'eccellente resistenza alla flessione e alla fatica, con una minore ampiezza di deformazione nelle aree soggette a forti convezioni e tifoni, garantendo un allineamento preciso delsistema di inseguimento fotovoltaicoe migliorando il tasso di utilizzo dell'energia luminosa.
Protezione anticorrosione a lungo termine:Il materiale composito stesso è non conduttivo, resistente agli acidi, agli alcali e all'erosione da nebbia salina, adatto ad ambienti difficili in zone costiere e saline alcaline, prolungando notevolmente la durata della staffa e riducendo la frequenza della manutenzione esterna.
3. Segmentazione dello scenario chiave di adattamento all'atterraggio
Centrale fotovoltaica in montagna e collina:Il terreno è ondulato e il trasporto è scomodo. I supporti leggeri in fibra di carbonio sono facili da disperdere e sollevare, adatti allo sviluppo di terreni sparsi e riducono la soglia percostruzione fotovoltaica in montagna.
Progetto complementare di fondale fangoso al largo, pesca e illuminazione:Di fronte all'elevata umidità e all'ambiente corrosivo salino marino, sfruttando i vantaggi della resistenza alla corrosione, viene risolto il problema del rapido invecchiamento dell'acciaio tradizionale.
Ampia base centralizzata di supporto per impianti eolici e fotovoltaici:Grazie alla configurazione continua su larga scala, le caratteristiche di leggerezza consentono di ottimizzare il carico complessivo e migliorare la stabilità strutturale generale della centrale elettrica.
4. Colli di bottiglia esistenti e tendenze di sviluppo future nel settore
Attualmente, la diffusione su larga scala delle staffe fotovoltaiche in fibra di carbonio è ancora limitata da due fattori principali: l'elevato costo delle materie prime di alta gamma in tessuto di carbonio, che si traduce in costi di produzione per singolo pezzo superiori a quelli dell'acciaio comune; e, allo stesso tempo, l'assenza di uno standard unificato per i test meccanici, l'installazione e l'accettazione dei supporti in materiale composito nel settore, il che spinge gli investitori nel settore delle centrali elettriche di piccole e medie dimensioni ad adottare un atteggiamento attendista.
Nel lungo periodo, con lo sviluppo della capacità produttiva nazionale di fibre di carbonio in grandi fasci e l'ottimizzazione dei processi di formatura dei compositi, i costi continueranno a diminuire. In combinazione con l'orientamento politico verso il fotovoltaico leggero, si prevede che le staffe di inseguimento in fibra di carbonio diventeranno la principale soluzione di aggiornamento per i sistemi di inseguimento segmentati.
