Die beiden Vorteile der Windbeständigkeit und der Materialreduzierung wurden genutzt, und Verbundträger beschleunigen den Ersatz von Stahllösungen.
Einführung
Angesichts des Trends zu großflächigen Photovoltaik-Kraftwerken und der weltweiten Expansion von Offshore-Projekten treten die Nachteile herkömmlicher Stahl-Nachführsysteme, wie hohes Gewicht, Korrosionsanfälligkeit und hohe Betriebs- und Wartungskosten, zunehmend in den Vordergrund. Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe, die sich durch geringes Gewicht, hohe Festigkeit, Salzsprühbeständigkeit und strukturelle Stabilität auszeichnen, finden daher immer mehr Anwendung im Bereich der Photovoltaik-Nachführsysteme. Dieser Artikel analysiert die Vorteile und Herausforderungen für die Weiterentwicklung von Kohlenstofffaser-Systemen anhand von Anwendungsproblemen, Materialanpassungsstrategien, Einsatzszenarien und dem Stand der Kommerzialisierung in der Industrie.
1. Schwachstellen bei der Kernanwendung herkömmlicher Stahlwinkel
Zentrale Photovoltaikanlagen an Land und Photovoltaikanlagen im Watt vor der Küste sind seit langem starken Winden, Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht sowie einer feuchten und salzhaltigen Umgebung ausgesetzt.
Das Gewicht des Stahls ist relativ hoch, und die Kosten für das Gießen eines einzelnen Fundaments sind beträchtlich. In unwegsamem Gelände wie Bergen und Hügeln gestaltet sich der Bau schwierig, und die Gesamtkosten des Tiefbaus machen einen erheblichen Anteil aus.
Bei langfristigem Einsatz im Freien kommt es zu Rostbildung und Verformung, und unter Bedingungen von Wind, Sand und starken Winden wackelt die Halterung stark, was zu einer Verringerung der Nachführgenauigkeit führt und sich direkt auf die Stromerzeugungseffizienz der Photovoltaikmodule auswirkt.
Die Häufigkeit von Rostentfernung, Korrosionsschutzsprays sowie Teileaustausch und Wartungsarbeiten in der späteren Phase ist hoch, und die Gesamtkosten über den gesamten Lebenszyklus steigen kontinuierlich.
2. Halterung aus Kohlefaserverbundwerkstoff: Doppelte technologische Vorteile durch Gewichtsreduzierung und Windbeständigkeit
Mehrachsige Kohlenstofffasergewebe in Kombination mit korrosionsbeständigem Harz-Integralformung, gezielte Behebung von Materialmängeln des Stahls:
Gewichtsreduzierung und Effizienzsteigerung:Bei gleicher Tragfähigkeit wiegt die Kohlefaserverstärkung nur etwa ein Viertel des Gewichts von Stahl, wodurch der Fundamentdruck deutlich reduziert wird. In Gebirgsregionen und Wattgebieten ist keine hochfeste Fundamentverstärkung erforderlich. Die Bauzeit verkürzt sich, und die anfänglichen Investitionskosten sinken erheblich.
Windbeständigkeit:Die Kohlenstofffaserstruktur mit hohem Elastizitätsmodul weist eine ausgezeichnete Biege- und Ermüdungsfestigkeit auf und zeigt in Gebieten mit starker Konvektion und Taifunen eine geringere Verformungsamplitude, wodurch eine präzise Ausrichtung derPhotovoltaik-Nachführungssystemund die Ausnutzungsrate der Lichtenergie zu verbessern.
Langfristiger Korrosionsschutz:Das Verbundmaterial selbst ist nichtleitend, beständig gegen Säuren, Laugen und Salznebelerosion und eignet sich daher für raue Umgebungen in Küsten- und salzhaltigen Alkaligebieten. Dadurch wird die Lebensdauer der Halterung erheblich verlängert und die Häufigkeit der Wartung im Freien reduziert.
3. Segmentierung der wichtigsten Szenarien zur Anpassung an die Landung
Photovoltaik-Kraftwerk in Berg- und Hügellandschaften:Das Gelände ist hügelig und der Transport schwierig. Leichte Kohlefaserstützen lassen sich einfach verteilen und anheben, eignen sich für die Bebauung von verstreuten Flächen und senken die Hürde fürPhotovoltaik-Bau in den BergenDie
Ergänzendes Projekt zur Nutzung von Wattflächen, Fischerei und Beleuchtung vor der Küste:Angesichts der hohen Luftfeuchtigkeit und der Korrosion durch Meersalz wird durch die Nutzung der Vorteile der Korrosionsbeständigkeit das Problem der schnellen Alterung von herkömmlichem Stahl gelöst.
Große zentrale Wind- und Photovoltaik-Tragbasis:Bei der großflächigen, zusammenhängenden Anordnung können die Leichtbaueigenschaften die Gesamtlast optimieren und die strukturelle Gesamtstabilität des Kraftwerks verbessern.
4. Bestehende Engpässe und zukünftige Entwicklungstrends in der Branche
Derzeit wird die großflächige Einführung von Photovoltaik-Halterungen aus Kohlenstofffasern noch durch zwei Hauptfaktoren eingeschränkt: die hohen Preise für hochwertige Kohlenstoffgewebe-Rohstoffe, die zu höheren Herstellungskosten pro Stück im Vergleich zu herkömmlichem Stahl führen; gleichzeitig gibt es in der Branche derzeit keine einheitlichen Standards für mechanische Prüfungen, Installation und Abnahme von Verbundträgern, und Investoren in kleinen und mittleren Kraftwerken nehmen eine abwartende Haltung ein.
Langfristig werden die Kosten mit dem Ausbau der inländischen Produktionskapazitäten für großflächige Kohlenstofffaserbündel und der Optimierung der Verbundformverfahren weiter sinken. In Verbindung mit der politischen Ausrichtung auf Leichtbau-Photovoltaik dürften Kohlenstofffaser-Nachführsysteme die gängigste Modernisierungsmethode für segmentierte Fahrspuren darstellen.
