Den globala solcellsindustrin (PV) växer snabbt, och dess installationsscenarier expanderar över hela världen. Denna tillväxttrend ställer strängare prestandakrav på solcellsmonteringssystem. Solcellsmonteringsmaterial bär inte bara vikten av PV-moduler, utan de förblir också utsatta för utomhusbruk under långa perioder. Deras hållbarhet, korrosionsbeständighet och kostnads-effektivitet avgör direkt driftsstabiliteten och livslängden för hela solcellssystemet. Varmgalvaniserat (HDG) stål är ett moget och tillförlitligt anti-korrosionsmaterial och vi använder det i stor utsträckning i solcellsmonteringskonstruktioner på grund av dess utmärkta totala prestanda. I den här artikeln fokuserar vi på hur du kan välja galvaniserat stål och dess kvaliteter för solcellsmontering. Vi använder allmänt tillgängliga data från CNKI (China National Knowledge Infrastructure) för att förklara principerna, fördelarna, tillämpningsfallen och urvalsmetoderna för HDG-stål i solcellsmonteringssystem.
1. Introduktion: Den breda tillämpningen av varmförzinkning i solcellsmontering
Solceller är en viktig del av den globala strategin för "dubbel kol", och den har utvecklats snabbt under de senaste åren. Vi bygger nu solcellskraftverk i en mängd olika miljöer, från öknar och slätter till hustak och kustområden. Solcellsmonteringssystem, som vistas utomhus året runt, möter olika korrosiva faktorer-inklusive vind, regn, ultraviolett strålning, fukt och saltstänk (särskilt i kustområden). Enligt relevanta studier från CNKI kräver PV-system i allmänhet en livslängd på inte mindre än 25 år, och korrosionsbeständigheten hos monteringsmaterial är kärnfaktorn som påverkar systemets långsiktiga-stabila drift.
Varmförzinkning är en klassisk metallbekämpning-korrosionsprocess, och vi använder den i stor utsträckning vid solcellsmontering på grund av dess mogna hantverk, stabila prestanda och kostnadseffektivitet-. Statistiska data från CNKI visar att mer än 70 % av de stora-markmonterade-solcellsstationerna och 60 % av de distribuerade solcellsprojekten i Kina använder HDG-stål som huvudmaterial för sina monteringskonstruktioner. Denna utbredda användning är nära kopplad till HDG-ståls utmärkta korrosionsbeständighet: det löser effektivt problemet med för tidig korrosion och skador på stålfästen i tuffa utomhusmiljöer, vilket säkerställer att PV-moduler fungerar säkert och stabilt under hela deras livslängd.
2. Hur varmförzinkning fungerar
Den varmförzinkade processen för solmonteringsstål är en metallurgisk bindningsprocess. Vi bildar ett skyddande zinkskikt på stålytan genom att doppa ned förbehandlat stål i smält zink. Enligt tekniska specifikationer i CNKI-litteraturen består hela processen av fyra nyckelsteg: ytförbehandling, nedsänkning av smält zink, kylning och efterbehandling.- Varje steg påverkar direkt kvaliteten på zinkskiktet och slutproduktens anti-korrosionseffekt.
Först förbehandlar arbetare ytan på solcellsmonteringsstålet. Detta steg inkluderar avfettning, avrostning och flussning, vilket tar bort oljefläckar, rost och oxidskikt från stålytan-och säkerställer att zinkskiktet kan binda fast med stålsubstratet. Därefter sänker de ner det förbehandlade stålet i ett smält zinkbad, där vi kontrollerar temperaturen mellan 460-480 grader. Vid denna höga temperatur inträffar en serie metallurgiska reaktioner mellan järnet på stålytan och zinken, vilket bildar ett tätt legeringsskikt (huvudsakligen Fe-Zn intermetalliska föreningar) mellan stålsubstratet och ytzinkskiktet. Slutligen tar arbetare bort stålet från zinkbadet för att kyla det och utför sedan passiveringsbehandling för att ytterligare förbättra zinkskiktets korrosionsbeständighet och utseendekvalitet. Hela processen resulterar i en struktur i tre lager: "stålsubstrat – legeringsskikt – rent zinkskikt", som ger ett omfattande skydd för stålet.
3. Viktiga fördelar med HDG-stål för solmontering
Genom att kombinera relevanta papper från CNKI och industristandarder erbjuder HDG-stål tre centrala fördelar i solcellsmonteringsapplikationer-fördelar som många andra material inte kan matcha.
För det första har HDG-stål utmärkt korrosionsbeständighet. Zinkskiktet som bildas genom varmförzinkning isolerar effektivt stålsubstratet från yttre korrosiva miljöer, såsom syre, vattenånga och saltstänk. Zink ger också offeranodskydd: även om zinkskiktet blir delvis repat, korroderar zinken först, vilket skyddar stålsubstratet från rost. CNKI-testdata visar att den genomsnittliga tjockleken på HDG-skikt för solmonteringsstål inte är mindre än 55μm, vilket överensstämmer med den nationella standarden GB 50797-2012. Dess korrosionshastighet i allmänna utomhusmiljöer är mindre än 0,01 mm/år, så den kan effektivt motstå korrosion i 20-25 år, vilket helt uppfyller livslängdskraven för PV-system. I kustmiljöer med hög salthalt kan du öka zinkskiktets tjocklek till över 100 μm för att ytterligare förbättra korrosionsbeständigheten och förlänga livslängden till mer än 30 år.
För det andra har HDG-stål stark zinkskiktsvidhäftning. Zinkskiktet HDG bildas genom en metallurgisk reaktion med stålsubstratet, integreras med stålet och ger extremt stark vidhäftning. CNKI-testdata indikerar att vidhäftningen av HDG-skikt kan nå över 10MPa, vilket är mycket högre än vidhäftningskravet på 3MPa för solcellsmonteringsmaterial. Även under vindbelastningar, vibrationer och temperaturförändringar under lång-användning, lossnar den inte lätt eller faller av-, vilket säkerställer monteringssystemets strukturella stabilitet.
För det tredje har HDG-stål en lång livslängd och låga underhållskostnader. Den har utmärkt väderbeständighet och korrosionsbeständighet, upprätthåller stabil prestanda i tuffa utomhusmiljöer som höga temperaturer, låga temperaturer, fuktighet och saltstänk. Under den 25-åriga livslängden för ett PV-system kräver det i princip inget extra rostskyddsunderhåll, vilket kraftigt minskar drift- och underhållskostnaderna för PV-stationen. Jämfört med andra anti-korrosionsmetoder (som lackering) kan HDG-stål spara mer än 60 % av underhållskostnaderna under hela dess livslängd, vilket ger uppenbara ekonomiska fördelar.
4. HDG-stål vs. elektro-galvaniserat stål för solmontering
När du väljer galvaniserat stål för solmontering är HDG-stål och elektro-galvaniserat stål två vanliga alternativ. De skiljer sig dock avsevärt i termer av korrosionseffekt, kostnad och tillämpliga scenarier. Nedan ger vi en detaljerad jämförelse baserad på CNKI-data och forskningsresultat.
När det gäller korrosionseffekt är zinkskiktet i elektro-galvaniserat stål i allmänhet 5-30 μm tjockt-mycket tunnare än det hos HDG-stål (större än eller lika med 55 μm). Det elektro-galvaniserade lagret bildas genom fysisk avsättning, så dess vidhäftning till stålsubstratet är svag, vilket gör det lätt att skala av i tuffa utomhusmiljöer. CNKI-testdata visar att livslängden utomhus för elektro-galvaniserat stål endast är 5-10 år, vilket inte uppfyller 25-åriga livslängdskrav för solcellsanläggningar. Däremot har HDG-stål ett tjockt zinkskikt och stark vidhäftning, med en livslängd utomhus som är 2-5 gånger så lång som elförzinkat stål. Dess fördelar är särskilt uppenbara i högkorrosionsmiljöer som kustområden.
När det gäller kostnad är enhetspriset för elektro-galvaniserat stål 10 %-15 % lägre än för HDG-stål. Men ur ett kostnadsperspektiv för hela-livscykeln är HDG-stål mer kostnadseffektivt-. Elektro-galvaniserat stål kräver åter-anti-korrosionsunderhåll vart 3-5 år, och underhållskostnaden är hög. CNKIs kostnadsanalysdata visar att den totala kostnaden för elförzinkat stål (inklusive material- och underhållskostnader) under 25 års drift är 1,8-2,2 gånger högre än HDG-stål. Därför, även om HDG-stål kräver en högre initial investering, sparar det dig en hel del underhållskostnader i det långa loppet.
När det gäller tillämpliga scenarier har elektro-galvaniserat stål dålig korrosionsbeständighet, så det är endast lämpligt för miljöer med låg-korrosion, som inomhusdistribuerade solcellsprojekt eller områden med torrt klimat och ren luft. HDG-stål har dock en stark anpassningsförmåga och du kan använda det i många scenarier i olika scenarier för PV-installationer-inklusive öken- och slättmarksmonterade PV-stationer-, takdistribuerade PV-projekt och kustnära hög-salt PV-projekt. Speciellt i kustområden är HDG-stål det föredragna materialet för solmontering på grund av dess utmärkta motståndskraft mot saltstänkkorrosion.
5. Hur man väljer galvaniserat stål och dess kvaliteter för solcellsmontering
Att välja galvaniserat stål för solcellsmontering kräver att du överväger installationsmiljön, livslängdskrav, strukturell bärförmåga och kostnadsfaktorer. Baserat på CNKIs forskningsresultat och industristandarder, här är de viktigaste punkterna du bör tänka på.
Bestäm först typen av galvaniserat stål baserat på korrosionsmiljön. För allmänna utomhusmiljöer (som inlandsslätter och hustak) kan du välja vanligt HDG-stål, med en zinkskikttjocklek på inte mindre än 55μm (uppfyller GB 50797-2012). För hög-korrosionsmiljöer som kust- och industriområden, bör du välja förtjockat HDG-stål (zinkskikttjocklek större än eller lika med 100μm) eller varmförzinkat aluminium-magnesiumstål-dessa material har bättre korrosionsbeständighet än traditionellt HDG-stål. Vi rekommenderar inte elgalvaniserat stål för utomhus PV-projekt på grund av dess dåliga korrosionsbeständighet.
För det andra, välj lämplig galvaniserad stålkvalitet baserat på krav på bärighet. Enligt branschstandarden NB/T 10642-2021 registrerad i CNKI, bör solcellsmonteringsstål helst använda kvaliteterna Q235, Q355 och S550, med kvalitet som uppfyller nationella standarder som GB/T 700 och GB/T 1591. För små och medelstora{10}{10}medelstora{10}fästens kapacitetskrav för PV3-kvalitet med HDG5-kapacitet stål är ett bra val, eftersom det erbjuder låg kostnad och stabil prestanda. För storskaliga markmonterade-solglasfästen och spårningsfästen med höga krav på bärighet är HDG-stål Q355 mer lämpligt-det har högre hållfasthet och seghet, vilket bättre uppfyller kraven på strukturell stabilitet. För PV-projekt med speciella krav som lätt och hög hållfasthet kan du välja S550 höghållfast HDG-stål, men du bör noggrant överväga kostnaden.
För det tredje, var uppmärksam på kvaliteten på det galvaniserade lagret. När du väljer HDG-stål för solmontering måste du kontrollera om zinkskiktets tjocklek, vidhäftning och enhetlighet uppfyller nationella standarder. Enligt testmetoder som registrerats i CNKI kan du använda en tjockleksmätare för att detektera zinkskiktets tjocklek, och repningsmetoden för att testa vidhäftning. Välj samtidigt produkter från vanliga tillverkare med kompletta kvalitetskontrollrapporter för att säkerställa stabil produktkvalitet.
6. Ansökningsfall: HDG Steel i kustnära PV-projekt
Kustområden, med hög luftfuktighet och hög saltspraykoncentration, är typiska hög-korrosionsmiljöer-de ställer extremt höga krav på korrosionsbeständigheten hos solcellsmonteringsmaterial. Låt oss ta Sanhang Dongying Offshore PV Project som ett exempel. Beläget vid kusten av Bohai Bay, möter detta projekt allvarlig saltspraykorrosion och svåra miljöförhållanden. Projektgruppen valde förtjockat HDG-stål som huvudmaterial för solcellsmonteringssystemet och optimerade galvaniseringsprocessen för att säkerställa korrosionsbeständigheten hos fästena.
Enligt projektdriftsdata som registrerats i CNKI använder HDG-stålfästena som används i projektet Q355B stål, med en zinkskikttjocklek på 100-120 μm (uppfyller GB/T 13912-2020). Efter ett års drift visade fästets ytor inga tecken på rost, flagning eller andra problem, med en retentionsgrad av zinkskikt på över 95 %. Fästena bibehöll god strukturell stabilitet och visade ingen deformation eller skada under havsvind och saltstänk. Jämfört med den ursprungliga "galvanisering + målning" dubbla korrosionsskyddsplanen, minskade användningen av HDG-stål inte bara konstruktionssvårigheter och kostnader, utan förbättrade också hållbarheten hos monteringssystemet. Detta fodral bevisar fullt ut att HDG-stål har utmärkt anpassningsförmåga och korrosionsbeständighet i tuffa kustnära miljöer med hög salthalt, vilket gör det till ett idealiskt material för kustnära solcellsmonteringssystem.
7. Slutsats
I takt med att solcellsindustrin fortsätter att expandera och installationsscenarier blir alltmer varierande, blir prestandakraven för solcellsmonteringsmaterial högre och högre. Varmgalvaniserat stål har blivit det föredragna materialet för solcellsmonteringssystem, tack vare dess utmärkta korrosionsbeständighet, starka zinkskiktsvidhäftning, långa livslängd och höga kostnadseffektivitet-. Jämfört med elektro-galvaniserat stål har HDG-stål uppenbara fördelar i termer av korrosionseffekt och långsiktiga-användningskostnader, vilket gör det mer lämpligt för utomhus-PV-projekt med höga livslängdskrav.
När du väljer galvaniserat stål för solmontering måste du välja typ av galvaniserat stål (HDG-stål är att föredra för utomhusprojekt) baserat på korrosionsmiljön, välja lämplig kvalitet (som Q235, Q355, S550) baserat på krav på bärighet och vara noga med kvaliteten på det galvaniserade lagret. Fallet med solcellsprojekt vid kusten visar att HDG-stål effektivt kan anpassa sig till tuffa miljöer som hög saltstänk, vilket säkerställer en långsiktigt-stabil drift av solcellssystem.
Sammanfattningsvis uppfyller varmförzinkat stål till fullo prestandakraven för solcellsmonteringssystem när det gäller korrosionsbeständighet, strukturell stabilitet och kostnadseffektivitet-, vilket gör det till ett idealiskt val för solcellsmonteringsmaterial. Med de kontinuerliga framstegen inom galvaniseringstekniken kommer HDG-stål att användas mer allmänt i den globala PV-industrin, vilket ger starkt stöd för en hållbar utveckling av PV-sektorn.
