Śruby fotowoltaiczne: przewodnik po wyborze materiałów i korozji

Krytyczna rola śrub fotowoltaicznych w trwałości systemu

Śruby fotowoltaiczne to niedocenieni bohaterowie infrastruktury energii słonecznej, zabezpieczający moduły do konstrukcji montażowych przed wiatrem, śniegiem i obciążeniami sejsmicznymi. Podstawowy wniosek dotyczący każdego projektu fotowoltaicznego jest taki awaria elementów złącznych jest główną przyczyną degradacji konstrukcji w ciągu pierwszych pięciu lat działalności. Wybór odpowiedniego materiału i powłoki to nie tylko decyzja dotycząca kosztów, ale kluczowy warunek bezpieczeństwa.

W tym artykule szczegółowo opisano szczegółowe wymagania dotyczące śrub fotowoltaicznych, koncentrując się na odporności na korozję w trudnych warunkach, standardach wytrzymałości mechanicznej i najlepszych praktykach instalacyjnych. Przestrzegając tych wytycznych, inżynierowie mogą zapewnić: 25-letni okres użytkowania zgodne z gwarancjami na panele słoneczne.

Wybór materiału i odporność na korozję

Instalacje fotowoltaiczne często znajdują się w środowiskach przybrzeżnych, przemysłowych lub o wysokiej wilgotności, co sprawia, że korozja jest największym zagrożeniem dla śrub fotowoltaicznych. Wybór pomiędzy stalą nierdzewną a powlekaną stalą węglową zależy od konkretnych warunków atmosferycznych i ograniczeń budżetowych.

Gatunki stali nierdzewnej: A304 vs. A316

Austenityczne stale nierdzewne są standardem dla elementów złącznych PV. A304 (SS304) zapewnia dobrą ogólną odporność na korozję i nadaje się do instalacji śródlądowych. Jednakże w przypadku obszarów przybrzeżnych w obrębie 5 kilometrów morza , A316 (SS316) jest obowiązkowy ze względu na zawartość molibdenu, który zapewnia doskonałą odporność na wżery wywołane chlorkami. Używanie A304 w środowisku morskim może prowadzić do przedwczesnej awarii 3-5 lat .

Cynkowanie ogniowe (HDG)

W przypadku większych śrub konstrukcyjnych łączących szyny montażowe ze śrubami uziemiającymi lub fundamentami betonowymi często stosuje się stal węglową cynkowaną ogniowo. HDG zapewnia grubą powłokę cynkową (zwykle >65 µm ), który zapewnia ofiarną ochronę. Chociaż śruby HDG są opłacalne, są bardziej masywne i mogą wymagać ponownego gwintowania gwintów po cynkowaniu, aby zapewnić odpowiednie dopasowanie.

Wymagania dotyczące wytrzymałości mechanicznej i obciążenia

Śruby fotowoltaiczne muszą wytrzymywać znaczne obciążenia statyczne i dynamiczne. Podnoszenie wiatru i gromadzenie się śniegu wywierają ciągłe obciążenie na system montażowy. Aby wybrać odpowiednią klasę śrub, konieczne jest zrozumienie wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności.

Zrozumienie klas właściwości

Śruby ze stali nierdzewnej są zwykle klasyfikowane jako A2-70 lub A4-70, gdzie „70” oznacza minimalną wytrzymałość na rozciąganie 700 MPa . W przypadku regionów o silnym wietrze inżynierowie mogą określić wyższe gatunki, chociaż stal nierdzewna rzadko przekracza 800 MPa bez utraty odporności na korozję. Śruby ze stali węglowej, takie jak klasa 8.8 lub 10.9, zapewniają wyższą wytrzymałość, ale wymagają solidnych powłok zapobiegających rdzy.

Rozważania dotyczące obciążenia wiatrem i śniegiem

Na obszarach o prędkości wiatru przekraczającej 120 kilometrów na godzinę należy zwiększyć liczbę i średnicę śrub fotowoltaicznych. Do określenia optymalnego układu śrub często stosuje się analizę elementów skończonych (FEA). Użycie zbyt małych śrub może spowodować uszkodzenie ścinające, natomiast nadmierne dokręcenie może spowodować zerwanie gwintu lub zmiażdżenie aluminiowych szyn montażowych.

• Wytrzymałość na ścinanie: Upewnij się, że śruby mają wystarczającą wytrzymałość na ścinanie, aby wytrzymać boczne siły wiatru.
• Wytrzymałość na rozciąganie: Ma kluczowe znaczenie dla przeciwstawienia się siłom unoszącym, które próbują zdjąć panele z dachu.
• Odporność na zmęczenie: Śruby muszą wytrzymywać cykliczne obciążenia spowodowane wibracjami wiatru bez poluzowania.

Najlepsze praktyki instalacyjne i kontrola momentu obrotowego

Nawet najwyższej jakości śruby fotowoltaiczne mogą zawieść, jeśli zostaną nieprawidłowo zamontowane. Właściwe przyłożenie momentu obrotowego i użycie kompatybilnych podkładek ma kluczowe znaczenie dla utrzymania siły zaciskania przez cały okres użytkowania systemu.

Specyfikacje momentu obrotowego

Każdy rozmiar i materiał śruby ma określone wymagania dotyczące momentu obrotowego. Na przykład śruba M8 A2-70 zwykle wymaga momentu obrotowego wynoszącego 15-20 Nm . Nadmierne dokręcenie może rozciągnąć śrubę poza jej granicę plastyczności, prowadząc do ostatecznego pęknięcia, natomiast zbyt małe dokręcenie umożliwia ruch powodujący korozję cierną. Podczas montażu należy zawsze używać skalibrowanego klucza dynamometrycznego.

Zapobieganie korozji galwanicznej

Podczas łączenia różnych metali, takich jak śruby ze stali nierdzewnej z szynami aluminiowymi, może wystąpić korozja galwaniczna. Używanie Podkładki EPDM lub nylonowe izoluje metale, zapobiegając przepływowi prądu elektrycznego, który przyspiesza korozję. Ten prosty krok może znacząco wydłużyć żywotność złącza w wilgotnych warunkach.