قذف الألومنيوم لأنظمة الطاقة المتجددة؟

ينمو سوق الطاقة المتجددة بسرعة، ولكن العديد من المشاريع تفشل لأن المواد لا تدوم طويلاً في الهواء الطلق. وتؤدي الاختيارات الخاطئة للهيكل الخاطئ إلى رفع التكلفة وتأخير المشاريع وخلق مخاطر تتعلق بالسلامة.

يعد بثق الألومنيوم أحد أكثر المواد الهيكلية الموثوق بها لأنظمة الطاقة المتجددة لأنه خفيف وقوي ومقاوم للتآكل وسهل التخصيص للاستخدام في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

يركز العديد من المشترين أولاً على الألواح أو التوربينات. لكن الهيكل الموجود أسفلها مهم بنفس القدر. فعندما يفشل الإطار، يكون النظام بأكمله في خطر. تشرح هذه المقالة كيف يدعم بثق الألومنيوم أنظمة الطاقة المتجددة ولماذا يستخدم على نطاق واسع في هذا المجال.

كيف يُستخدم الألومنيوم في هياكل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح؟

تواجه مشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح حمولة عالية ورياح قوية وتعرض طويل في الهواء الطلق. وتعاني العديد من المشاريع من ثني الإطارات أو الوصلات المفكوكة أو ارتفاع تكلفة النقل.

يُستخدم سحب الألومنيوم كإطارات وقضبان وأقواس وعوارض دعم في أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لأنه يوفر قوة عالية مع وزن منخفض وأداء مستقر في الهواء الطلق.

يظهر بثق الألومنيوم في كل جزء من أجزاء هيكل الطاقة المتجددة تقريبًا. في أنظمة الطاقة الشمسية، فإنه يشكل قضبان التثبيت، وإطارات الألواح، والمشابك الوسطية، والمشابك الطرفية، وعوارض الدعم الأرضية. وفي أنظمة طاقة الرياح، يُستخدم في السلالم والمنصات وحوامل الكابلات والإطارات الداخلية وقضبان الأمان.

لماذا يصلح الألومنيوم لهياكل الطاقة

يتميز الألومنيوم بنسبة عالية من القوة إلى الوزن. وهذا يعني أن الهيكل يبقى قوياً ولكن من السهل تحريكه وتركيبه. بالنسبة لمزارع الطاقة الشمسية الكبيرة، يقلل هذا من تكلفة العمالة ويقلل من وقت التركيب. بالنسبة لأنظمة الأسطح، يقلل الوزن المنخفض من الحمل على المباني.

يسمح البثق بالمقاطع العرضية المعقدة. ويساعد ذلك المهندسين على الجمع بين القوة والصرف ومسارات الأسلاك وفتحات المسامير في مقطع جانبي واحد. غالباً ما يحتاج الفولاذ إلى لحام أو أجزاء إضافية للقيام بنفس المهمة.

سبب رئيسي آخر هو الاتساق. حيث أن قوالب البثق تخلق ملامح موحدة. وهذا يساعد على الإنتاج الضخم والتجميع السريع في الموقع. بالنسبة لمشتري B2B، يعني ذلك تقليل أعمال التركيب وتقليل الأخطاء أثناء التركيب.

التطبيقات الشائعة لهياكل الطاقة الشمسية والرياح

يدعم بثق الألومنيوم أيضًا التصميم المعياري. تستخدم العديد من الأنظمة وصلات البراغي والفتحات. وهذا يقلل من اللحام ويجعل التغييرات المستقبلية أسهل.

في المشاريع الحقيقية، غالبًا ما يبدأ الفشل الهيكلي من الوصلات. تستخدم أنظمة بثق الألومنيوم مثبتات وفتحات موحدة. وهذا يحسن المحاذاة ومشاركة الأحمال عبر النظام بأكمله.

ما هي التشكيلات الجانبية المثالية لتطبيقات الطاقة؟

يختار العديد من المشترين الألومنيوم ولكنهم يجدون صعوبة في اختيار المظهر الجانبي المناسب. تؤدي الملامح الخاطئة إلى الانحناء أو إهدار المواد أو ارتفاع التكلفة.

توازن مقاطع بثق الألومنيوم المثالية لتطبيقات الطاقة بين القوة والوزن واحتياجات التركيب، وغالبًا ما تستخدم تصميمات هيكلية مجوفة على شكل حرف T وقناة C وتصميمات هيكلية مجوفة.

يعتمد اختيار المظهر الجانبي على الحمولة والمدى وضغط الرياح وطريقة التركيب. لا يوجد حل واحد يناسب الجميع. ومع ذلك، تستخدم بعض أنواع المقاطع الجانبية على نطاق واسع عبر أنظمة الطاقة.

أنواع الملفات الشخصية الشائعة للطاقة المتجددة

ملفات تعريف الفتحة T

تسمح هذه الملامح بانزلاق البراغي في الفتحات. يمكن للقائمين بالتركيب ضبط الموضع بدون حفر. وهذا يوفر الوقت في الموقع ويدعم التصميم المعياري.

ملفات تعريف القناة C

قنوات C بسيطة وقوية. وغالباً ما تستخدم في القضبان والعوارض. فهي توفر دعماً جيداً للحمل مع مقاطع عرضية بسيطة.

ملامح صندوق مجوف

تزيد المقاطع المجوفة من الصلابة مع الحفاظ على الوزن المنخفض. وهي شائعة في الهياكل الشمسية المثبتة على الأرض ومنصات الرياح.

مقاطع جانبية مقواة مخصصة

بالنسبة لمناطق الرياح العالية أو الامتدادات الكبيرة، تضيف القوالب المخصصة أضلاعاً وجدراناً أكثر سمكاً. وهذا يحسن من مقاومة الانحناء دون الإفراط في استخدام المواد.

كيف يختار المهندسون الملفات الشخصية

يبدأ اختيار الملف الشخصي بحساب الحمولة. ويشمل ذلك وزن اللوحة، وحمل الرياح، وحمل الثلوج، وعوامل الأمان. ثم يختار المهندسون بعد ذلك سُمك الجدار وشكل المقطع.

الهدف هو استخدام مواد كافية ولكن ليس أكثر من اللازم. فالإفراط في التصميم يرفع التكلفة ووزن النقل. أما التصميم الناقص فيؤدي إلى مخاطر الفشل.

سبائك الألومنيوم مهمة أيضًا. 6063 T5 شائع في الإطارات الشمسية القياسية بسبب تشطيب السطح الجيد. يتم استخدام 6061 T6 عند الحاجة إلى قوة أعلى.

تؤثر معالجة السطح أيضاً على اختيار المقاطع الجانبية. تعمل الملامح المؤكسدة بشكل جيد للتعرض الخارجي. توفر المقاطع الجانبية المطلية بالمسحوق خيارات ألوان وحماية إضافية.

في العديد من المشاريع، يقلل تحسين المظهر الجانبي من التكلفة الإجمالية للنظام أكثر من اختيار السبيكة. استخدام الشكل الصحيح يوفر وزن الألومنيوم ويقلل من وقت التجميع.

هل يمكن للبثق أن يتحمل ظروف الطاقة الخارجية؟

تبقى أنظمة الطاقة المتجددة في الهواء الطلق لعقود. تتسبب الأمطار والشمس والرياح والتلوث في تلف المواد الضعيفة ببطء.

يمكن لبثق الألومنيوم أن يتحمل ظروف الطاقة الخارجية عند استخدام السبيكة والمعالجة السطحية والتصميم الصحيحين.

المتانة الخارجية هي أحد الأسباب الرئيسية لاختيار الألومنيوم لأنظمة الطاقة. فعلى عكس الفولاذ، يشكل الألومنيوم طبقة أكسيد طبيعية. تحمي هذه الطبقة المعدن من التآكل.

التحديات البيئية في مشاريع الطاقة

غالباً ما تقع مزارع الطاقة الشمسية في الصحاري أو المناطق الساحلية أو الحقول المفتوحة. وتواجه مزارع الرياح اهتزازات مستمرة وضغط رياح مرتفع. هذه الظروف تجهد المواد كل يوم.

وتشمل التحديات الرئيسية ما يلي:

• التعرض للأشعة فوق البنفسجية
• المطر والرطوبة
• رذاذ الملح بالقرب من البحر
• تغير درجة الحرارة
• تآكل الغبار والرمال

يتعامل الألومنيوم مع هذه التحديات بشكل جيد عند معالجته بشكل صحيح. تعمل الأنودة على زيادة سماكة طبقة الأكسيد وتحسين مقاومة التآكل. ويضيف طلاء المسحوق حاجزاً آخر ويحسن المظهر.

عوامل الأداء على المدى الطويل

يعتمد الأداء الخارجي على التصميم بقدر ما يعتمد على المواد. الزوايا الحادة تحبس الماء. يتسبب سوء التصريف في تآكل المفاصل. يتضمن تصميم البثق الجيد قنوات المياه والحواف الملساء.

اختيار أدوات التثبيت مهم أيضاً. السحابات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ شائعة. يتجنب العزل المناسب التآكل الجلفاني بين المعادن المختلفة.

التمدد الحراري عامل آخر. يتمدد الألومنيوم أكثر من الفولاذ. يقوم المصممون بتضمين فجوات التمدد والوصلات المرنة لتجنب تراكم الضغط.

تم تصميم العديد من أنظمة الطاقة الشمسية لمدة 25 إلى 30 سنة من الخدمة. وتظهر البيانات الميدانية أن إطارات الألومنيوم المبثوقة غالباً ما تدوم أكثر من الألواح نفسها.

عندما يرى المشترون تآكلًا أو تشوهًا، فعادةً ما يكون السبب هو سوء المعالجة أو سبيكة خاطئة، وليس الألومنيوم نفسه.

هل هناك معايير تآكل لاستخدام نظام الطاقة؟

يشعر العديد من المشترين بالقلق بشأن مطالبات الجودة. فمن دون معايير واضحة، يصعب المقارنة بين الموردين أو ضمان السلامة على المدى الطويل.

نعم، تتبع عمليات سحب الألومنيوم لأنظمة الطاقة معايير التآكل والجودة التي تحدد متطلبات المواد والمعالجة السطحية والاختبار.

تحمي المعايير المشترين وتضمن اتساق الأداء. في مشاريع الطاقة المتجددة، غالبًا ما يكون الامتثال مطلوبًا من قبل مقاولي الهندسة والمشتريات والإنشاءات والمستثمرين.

المعايير الشائعة المتعلقة بالتآكل

تحدد معايير بثق الألومنيوم تركيبة السبيكة والخصائص الميكانيكية وسُمك معالجة السطح. وتحدد معايير السطح سماكة الطلاء بأكسيد الألومنيوم أو التصاق الطلاء.

غالبًا ما يستخدم اختبار رش الملح لمحاكاة البيئات الساحلية. يتم قياس سُمك الطلاء لضمان الحماية على المدى الطويل.

ما الذي يجب على المشترين التحقق منه

يجب على المشترين طلب شهادات الطحن وتقارير المعالجة السطحية ونتائج الاختبارات. تثبت هذه المستندات أن عملية البثق تفي بمتطلبات المشروع.

يجب أن يشمل الفحص ما يلي:

• تأكيد درجة السبيكة
• اختبار الخواص الميكانيكية
• قياس سُمك الطلاء
• فحص مظهر السطح

بالنسبة للمشاريع الكبيرة، يعد التفتيش من قبل طرف ثالث أمرًا شائعًا. وهذا يقلل من المخاطر ويعزز الثقة بين المورد والمشتري.

في العديد من المشاريع الفاشلة، تظهر مشاكل التآكل عند الحواف المقطوعة أو الثقوب المحفورة. يقدم الموردون الجيدون معالجة أو ختم بعد التصنيع الآلي لحماية هذه المناطق.

إن اختيار مورد يتمتع بتحكم قوي في العمليات لا يقل أهمية عن اختيار الألومنيوم نفسه.

الخاتمة

يلعب بثق الألومنيوم دورًا حاسمًا في أنظمة الطاقة المتجددة. فهو يدعم القوة والمتانة والتركيب الفعال. عندما يتم اختيار الملامح والسبائك والمعايير بشكل صحيح، توفر هياكل الألومنيوم قيمة طويلة الأجل لمشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.