Suolasuihkun ja korkean kosteuden aiheuttamat vauriot aurinkosähköjärjestelmille

· Tietoja aurinkosähköstä

Aurinkosähkövoimalat toimivat hyvin monimutkaisissa ympäristöissä. Äärimmäiset sääolosuhteet, kuten korkeat tai matalat lämpötilat, kosteus, suolasuihku ja raskas hiekka, voivat testata aurinkosähköjärjestelmien luotettavuutta ja sopeutumiskykyä ympäristöön. Koska yhä useampia aurinkosähkövoimaloita rakennetaan merelle, saarille, rannikon liejuille ja suolavyöhykkeille, aurinkosähköjärjestelmien on kestettävä paremmin suolasuihkua ja korkeaa kosteutta.

Suolasumun ja korkean kosteuden suurin vaikutus aurinkosähköhankkeiden toimintaan näkyy siinä, että kahden tai kolmen vuoden kuluttua nämä ääriolosuhteet voivat vaikuttaa vakavasti tehoelektroniikkaan, kuten aurinkosähkömoduuleihin, muuntimiin, kiinnikkeisiin, kaapeleihin ja vaihtosuuntaajiin.

1. Suolasumun ja korkean kosteuden vaikutus moduulin suorituskykyyn

Rannikolle rakennetut aurinkoenergiahankkeet ovat alttiita korkealle suolapitoisuudelle ja kostealle ilmalle. Suolasumun ja korkean kosteuden suurin vaikutus moduuleihin on PID-vaikutus. 

Suolasumu sisältää runsaasti natriumioneja, ja kun suolasumu kerrostuu moduulin pintalasille, se voi helposti muodostaa johtavia kanavia lasin pintaan, mikä vaikuttaa aurinkosähkömoduulin PID-vastukseen. 

Korkean ilmankosteuden ympäristöissä moduulin pinnalle muodostuu myös vesitahroja. Lasissa olevat natriumionit saostuvat lasin pinnalle, ilmassa oleva pöly adsorboituu myös lasin pinnalle ja epäpuhtausionit liukenevat vesitahroihin, jolloin lasin pintalujuus pienenee yhdessä natriumionien kanssa. Suolasumun vaikutus yhdessä kosteuden kanssa on vakavampi edellä mainituille materiaaleille.

 Vastaavasti suolasuihku tai vesihöyry kerääntyy myös moduulin alumiinikehyksen pinnalle, mikä alentaa alumiinikehyksen pintavastusta. 

Aurinkosähkömoduulin vuotovirta kulkee kennosta kapselointimateriaaliin, lasin läpi lasipinnalle, alumiinikehykseen, maadoitusreikään ja maadoitusjohdosta maahan. Eristysresistanssin lasku aiheuttaa vuotovirran kasvun, joka on tärkeä tekijä moduulin PID-vaikutuksessa. Näin ollen suolasuihkun ja korkean kosteuden suurin vaikutus moduuliin on PID-kestävyyden heikkeneminen.

 Lisäksi moduulin pinnalla on monia metalliosia, kuten liitäntäkoteloita, alumiinikehyksiä, kiinnittimiä, pistokepäätä jne. Moduuliryhmä on asennettu metallitukeen, ja suolasumu voi syövyttää näitä metalliosia, mikä lisää kosketusresistanssia ja heikentää mekaanisia ominaisuuksia.

2. Suolasumun ja korkean kosteuden vaikutus sähkötuotteisiin

Natriumionien lisäksi suolasuihkun sisältämät kloridi-ionit voivat tunkeutua metallipinnan suojakerrokseen ja aiheuttaa sähkökemiallisen reaktion kosketuksissa olevan metallin kanssa, mikä johtaa tuotteen vikaantumiseen. Koska sähkötuotteet sisältävät yleensä metalliosia, suolasuihku ja kostea ilma voivat vaikuttaa johtoihin ja kaapeleihin, metallikannattimiin, taajuusmuuttajiin ja virtakiskoihin, erityisesti alttiisiin metalliosiin. 

Alueet, joilla on suuria lämpötilaeroja ja korkea ilmankosteus, kuten rannat ja vuoristoalueet, sekä ilmastot, joissa vesihöyryllä on taipumus haihtua ja tiivistyä keväällä ja syksyllä, voivat helposti aiheuttaa kondensaatiota laitteiden sisällä, jolloin sisäinen kosteus muodostuu ja aiheuttaa vikoja, kuten oikosulkuja ja valokaaren vetoa.

Suolasumun ja vesihöyryn pitkäaikainen kerääntyminen jakelukoteloihin, liittimiin tai vaihtosuuntaajiin voi syövyttää laitteiden sisäistä rakennetta ja vahingoittaa niitä.

3. Suolasuihkun ja korkean kosteuden aiheuttamien vaurioiden estäminen

Useimmissa tapauksissa ei ole mahdollista valita ympäristöä, johon asennus asennetaan, vaan se on usein annettu projektissa. Suolasumun ja korkean kosteuden vaikutuksen vähentämiseksi aurinkosähköjärjestelmiin meidän on suunniteltava aurinkosähköjärjestelmät ennakoivampaa suojausta sekä ennakoivampaa käyttöä ja huoltoa varten.

Ensinnäkin laitteet tarvitsevat korkeamman suojaustason ja korkean korroosiosuojauksen.

 PV-moduulien tapauksessa sovellukset suolasuihkun ja korkean kosteuden ympäristöissä on testattava suolasuihkun kestävyyden ja korkeamman PID-kestävyyden osalta. 

IEC-standardi 61701 on suunniteltu erityisesti moduulien suolasumutestejä varten, ja se on jaettu kuuteen luokkaan, joista tiukin on tarkoitettu merenkulun aurinkosähkösovelluksille. 

PV-moduuleja voidaan testata PID-kestävyyden osalta korkeammissa lämpötiloissa, korkeammassa kosteudessa, pidemmällä aikavälillä ja voimakkaammassa pintakäsittelyssä. Korkean kosteuden alueilla ja vesisovelluksissa käytetään yleensä kaksoiskalvomoduuleja, joilla katsotaan olevan parempi PID-kestävyys. 

PV-moduulien MC4-liittimet ja liitäntärasiat edellyttävät myös erityisiä testejä veden ja korroosionkestävyyden osalta.

 Jos taajuusmuuttajia ja jakelukoteloita käytetään alueilla, joilla esiintyy runsaasti suolasuihkua tai kosteutta, on suositeltavaa käyttää taajuusmuuttajia, joiden suojausluokka on IP65 tai korkeampi ja joilla on asianmukainen suorituskykysertifikaatti, jotta voidaan tehokkaasti estää ulkoisen kosteuden pääsy laitteisiin. Samalla jakelulaatikot on sinkittävä ja maalattava korroosion estämiseksi, ja niiden on oltava 100-prosenttisesti ilmatiiviitä. Taajuusmuuttajan painetut piirilevyt ja elektroniset komponentit on päällystettävä kalvolla, liimalla tai suojamaalilla, jotta levyt voidaan suojata kosteudelta, suolasuihkulta ja homeelta.

 Aurinkosähköjärjestelmissä käytettäviin kaapeleihin, metallikannattimiin, virtakiskoihin jne. olisi käytettävä korroosiokäsiteltyjä tuotteita ja kiinnitysrakenteita. AC/DC/PE-kaapeleiden metalliosat eivät saisi olla alttiina ilmalle, ja liittimet on suojattava ja asennettava siten, että ne eivät joudu kosketuksiin metallipintojen kanssa. Valosähkökaapelit voidaan mieluiten sijoittaa PVC-putkiin tai haudata maan alle kulumiselta ja suolasuihkun aiheuttamalta korroosiolta suojaamiseksi.

Metallisille kannattimille, metallisille maadoitusriveille jne. vaaditaan korroosionestomaali ja sinkitty suojakäsittely asennus- ja rakennusprosessin aikana. 

Toiseksi, aurinkosähkövoimalan käytön aikana olisi oltava enemmän O&M-suojaa. 

PV-moduulien pinnalla oleva vesi, tuhka ja suolasumu voivat aiheuttaa lasin heijastuksenestokalvon korroosiota ja vähentää lasipinnan eristysvastusta, joten lasipinta on pidettävä mahdollisimman kuivana veden kertymisen estämiseksi. Paras tapa poistaa veden kertyminen on käyttää tuotetta nimeltä "automaattinen vedenpoistolaite", jossa käytetään samaa materiaalia kuin alumiinirungossa ja tehdään pinta-anodisointi, joka estää tehokkaasti veden ja tuhkan kertymisen moduulin pinnalle.

Aurinkosähköjärjestelmissä säännöllinen tarkastus ja huolto käytön aikana korroosion estämiseksi, pesuallas tai ritiläkotelo vaatii tulenkestävää lietettä sen sisään- ja ulostuloaukkoon suojan parantamiseksi ja vesihöyryn pääsyn estämiseksi, erityisesti vieraiden metallien korroosion estämiseksi seuraavissa kahdessa tapauksessa.

Aurinkosähkömoduulit - asennuksessa käytetään metallisia kiinnikkeitä ja moduulin runkoon lisätään keinotekoisesti metallisia lisävarusteita, kuten ruostumatonta terästä, alumiinia ja sinkki-rautaseoksia, jotka voivat aiheuttaa heterometallikorroosion mahdollisuutta, kunhan ne ovat eri materiaalia kuin alumiinirunko. 

Aurinkosähköjärjestelmät - On noudatettava erityistä varovaisuutta käytettäessä alumiini- tai sinkkipultteja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen paneelien liittämiseen, jotta vältetään eri metallien kosketuksesta aiheutuva galvaaninen korroosio. Muovisia aluslevyjä voidaan lisätä kahden metallin eristämiseksi ja kosketuskorroosion estämiseksi.

4. loppuhuomautukset

Suolasumu ja korkea kosteus voivat syövyttää aurinkosähkömoduuleja, tehoelektroniikkaa ja tasapainotusjärjestelmiä, mikä vaikuttaa vakavasti hankkeen turvallisuuteen, luotettavuuteen ja pitkän aikavälin toimintaan. PV-hankkeissa olisi kiinnitettävä erityistä huomiota laitteiden valintaan, rakentamiseen sekä käyttöön ja ylläpitoon, jotta voidaan parantaa PV-sähköntuotannon toimintavarmuutta ja vähentää järjestelmävirheitä.