البراغي الكهروضوئية: اختيار المواد ودليل التآكل

الدور الحاسم للبراغي الكهروضوئية في طول عمر النظام

البراغي الضوئية هم الأبطال المجهولون في البنية التحتية للطاقة الشمسية، حيث يقومون بتأمين الوحدات للهياكل المتصاعدة ضد الرياح والثلوج والأحمال الزلزالية. الاستنتاج الأساسي لأي مشروع للطاقة الشمسية هو ذلك يعد فشل التثبيت هو السبب الرئيسي للتدهور الهيكلي في السنوات الخمس الأولى من التشغيل. إن اختيار المادة والطلاء الصحيحين لا يعد مجرد قرار يتعلق بالتكلفة، بل هو ضرورة أساسية للسلامة.

توضح هذه المقالة بالتفصيل المتطلبات المحددة للبراغي الكهروضوئية، مع التركيز على مقاومة التآكل في البيئات القاسية، ومعايير القوة الميكانيكية، وأفضل ممارسات التثبيت. ومن خلال الالتزام بهذه الإرشادات، يمكن للمهندسين ضمان أ عمر خدمة 25 عامًا بما يتوافق مع ضمانات الألواح الشمسية.

اختيار المواد ومقاومة التآكل

غالبًا ما توجد منشآت الطاقة الشمسية في البيئات الساحلية أو الصناعية أو ذات الرطوبة العالية، مما يجعل التآكل أكبر تهديد للمسامير الكهروضوئية. يعتمد الاختيار بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني المطلي على الظروف الجوية المحددة وقيود الميزانية.

درجات الفولاذ المقاوم للصدأ: A304 مقابل A316

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو المعيار القياسي للمثبتات الكهروضوئية. يوفر A304 (SS304) مقاومة عامة جيدة للتآكل ومناسب للتركيبات الداخلية. ومع ذلك، بالنسبة للمناطق الساحلية داخل 5 كيلومترات من البحر ، A316 (SS316) إلزامي بسبب محتواه من الموليبدينوم، والذي يوفر مقاومة فائقة للتنقر الناجم عن الكلوريد. يمكن أن يؤدي استخدام A304 في البيئات البحرية إلى فشل مبكر في الداخل 3-5 سنوات .

الجلفنة بالغمس الساخن (HDG)

بالنسبة للمسامير الهيكلية الأكبر حجمًا التي تربط قضبان التثبيت بالمسامير الأرضية أو الأساسات الخرسانية، غالبًا ما يتم استخدام الفولاذ الكربوني المجلفن بالغمس الساخن. يوفر HDG طلاءًا سميكًا من الزنك (عادةً > 65 ميكرومتر ) الذي يقدم الحماية القربانية. على الرغم من كونها فعالة من حيث التكلفة، إلا أن مسامير HDG أكبر حجمًا وقد تتطلب إعادة النقر على الخيوط بعد الجلفنة لضمان الملاءمة المناسبة.

القوة الميكانيكية ومتطلبات الحمل

يجب أن تتحمل البراغي الكهروضوئية الأحمال الثابتة والديناميكية الكبيرة. يمارس رفع الرياح وتراكم الثلوج ضغطًا مستمرًا على نظام التثبيت. يعد فهم قوة الشد وقوة الخضوع أمرًا ضروريًا لاختيار فئة الترباس المناسبة.

فهم فئات الملكية

يتم تصنيف مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ عادةً على أنها A2-70 أو A4-70، حيث يشير الرقم "70" إلى الحد الأدنى من قوة الشد 700 ميجا باسكال . بالنسبة للمناطق شديدة الرياح، قد يحدد المهندسون درجات أعلى، على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ نادرًا ما يتجاوز 800 ميجا باسكال دون فقدان مقاومة التآكل. توفر البراغي المصنوعة من الفولاذ الكربوني، مثل الفئة 8.8 أو 10.9، قوة أعلى ولكنها تتطلب طلاءات قوية لمنع الصدأ.

اعتبارات حمل الرياح والثلوج

في المناطق التي تزيد فيها سرعة الرياح 120 كم/ساعة يجب زيادة عدد وقطر البراغي الكهروضوئية. غالبًا ما يستخدم تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتحديد نمط الترباس الأمثل. يمكن أن يؤدي استخدام البراغي ذات الحجم الصغير إلى فشل القص، في حين أن الإفراط في التشديد يمكن أن يؤدي إلى تجريد الخيوط أو سحق قضبان التثبيت المصنوعة من الألومنيوم.

• قوة القص: تأكد من أن البراغي تتمتع بقدرة قص كافية لمقاومة قوى الرياح الجانبية.
• قوة الشد: ضروري لمقاومة قوى الرفع التي تحاول سحب الألواح من السقف.
• مقاومة التعب: يجب أن تتحمل البراغي التحميل الدوري من اهتزازات الرياح دون أن ترتخي.

أفضل ممارسات التثبيت والتحكم في عزم الدوران

حتى البراغي الكهروضوئية عالية الجودة يمكن أن تفشل إذا تم تركيبها بشكل غير صحيح. يعد تطبيق عزم الدوران المناسب واستخدام الغسالات المتوافقة أمرًا حيويًا للحفاظ على قوة التثبيت طوال عمر النظام.

مواصفات عزم الدوران

كل حجم ومادة من الترباس لها متطلبات عزم دوران محددة. على سبيل المثال، يتطلب الترباس M8 A2-70 عادةً عزم دوران قدره 15-20 نانومتر . يمكن أن يؤدي الإفراط في عزم الدوران إلى تمديد البرغي إلى ما هو أبعد من نقطة الخضوع الخاصة به، مما يؤدي إلى الكسر في نهاية المطاف، بينما يسمح عزم الدوران المنخفض بالحركة التي تسبب التآكل المزعج. استخدم دائمًا مفتاح عزم الدوران المُعاير أثناء التثبيت.

منع التآكل الجلفاني

عند توصيل معادن مختلفة، مثل مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ بقضبان الألومنيوم، يمكن أن يحدث تآكل كلفاني. باستخدام EPDM أو غسالات النايلون يعزل المعادن، ويمنع تدفق التيار الكهربائي الذي يسرع عملية التآكل. هذه الخطوة البسيطة يمكن أن تطيل عمر المفصل بشكل كبير في الظروف الرطبة.