Roli i rrjetës së zgjeruar të bakrit në tehet e gjenerimit të energjisë

Rrjeta e zgjeruar e bakrit e përdorur në fletët e gjenerimit të energjisë (zakonisht duke iu referuar fletëve të turbinave me erë ose strukturave të ngjashme me fletë në modulet fotovoltaike diellore) luan një rol thelbësor në sigurimin e përçueshmërisë elektrike, rritjen e stabilitetit strukturor dhe optimizimin e efikasitetit të gjenerimit të energjisë. Funksionet e saj duhet të analizohen në detaje bazuar në llojin e pajisjeve të gjenerimit të energjisë (energji ere/fotovoltaike). Më poshtë është një interpretim specifik për skenarin:

1. Fletët e Turbinave me Erë: Rolet kryesore të Rrjetës së Zgjeruar të Bakrit – Mbrojtja nga Rrufeja dhe Monitorimi Strukturor

Fletët e turbinave me erë (kryesisht të bëra nga materiale kompozite me fibra qelqi/fibra karboni, me një gjatësi deri në dhjetëra metra) janë komponentë të prirur ndaj goditjeve nga rrufeja në lartësi të mëdha. Në këtë skenar, rrjeta e zgjeruar e bakrit kryen kryesisht funksionet e dyfishta të "mbrojtjes nga rrufeja" dhe "monitorimit të shëndetit". Rolet specifike ndahen si më poshtë:

1.1 Mbrojtja nga goditja e rrufesë: Ndërtimi i një "shtegu përçues" brenda tehut për të shmangur dëmtimin nga rrufeja

1.1.1 Zëvendësimi i Mbrojtjes Lokale të Rrufepritësve Metalikë Tradicionalë

Mbrojtja tradicionale e tehut nga rrufeja mbështetet në bllokuesin metalik të rrufesë në majë të tehut. Megjithatë, trupi kryesor i tehut është bërë nga materiale kompozite izoluese. Kur ndodh një goditje rrufeje, rryma ka të ngjarë të formojë një "tension hapi" brenda, i cili mund të prishë strukturën e tehut ose të djegë qarkun e brendshëm. Rrjeta e zgjeruar e bakrit (zakonisht një rrjetë e hollë e endur prej bakri, e bashkangjitur në murin e brendshëm të tehut ose e ngulitur në shtresën e materialit kompozit) mund të formojë një rrjet përçues të vazhdueshëm brenda tehut. Ajo e drejton në mënyrë të barabartë rrymën e rrufesë të marrë nga bllokuesi i majës së tehut në sistemin e tokëzimit në rrënjën e tehut, duke shmangur përqendrimin e rrymës që mund ta prishë tehun. Në të njëjtën kohë, ajo mbron sensorët e brendshëm (siç janë sensorët e tendosjes dhe sensorët e temperaturës) nga dëmtimi nga rrufeja.

1.1.2 Zvogëlimi i rrezikut të shkëndijave të shkaktuara nga rrufeja

Bakri ka përçueshmëri të shkëlqyer elektrike (me një rezistencë prej vetëm 1.72×10⁻⁸Ω)・m, shumë më e ulët se ajo e aluminit dhe hekurit). Mund të përçojë shpejt rrymën e rrufesë, të zvogëlojë shkëndijat e temperaturës së lartë të gjeneruara nga rryma që qëndron brenda tehut, të shmangë ndezjen e materialeve kompozite të tehut (disa materiale kompozite me bazë rrëshire janë të ndezshme) dhe të zvogëlojë rrezikun e sigurisë nga djegia e tehut.

1.2 Monitorimi i Shëndetit Strukturor: Shërben si “Elektrodë Ndjerëse” ose “Bartëse e Transmetimit të Sinjalit”

1.2.1 Ndihma në Transmetimin e Sinjalit të Sensorëve të Integruar

Fletët moderne të turbinave me erë duhet të monitorojnë deformimin, dridhjen, temperaturën dhe parametra të tjerë në kohë reale për të përcaktuar nëse ka çarje dhe dëmtime nga lodhja. Një numër i madh mikrosensorë janë implantuar brenda fletëve. Rrjeta e zgjeruar e bakrit mund të përdoret si "linjë transmetimi sinjali" e sensorëve. Karakteristika e rezistencës së ulët e rrjetës së bakrit zvogëlon dobësimin e sinjaleve të monitorimit gjatë transmetimit në distancë të gjatë, duke siguruar që sistemi i monitorimit në rrënjën e fletës të mund të marrë me saktësi të dhënat e shëndetit të majës së fletës dhe trupit të fletës. Në të njëjtën kohë, struktura e rrjetës së bakrit mund të formojë një "rrjet monitorimi të shpërndarë" me sensorët, duke mbuluar të gjithë zonën e fletës dhe duke shmangur pikat e verbëra të monitorimit.

1.2.2 Përmirësimi i aftësisë antistatike të materialeve kompozite

Kur tehu rrotullohet me shpejtësi të lartë, ai fërkohet me ajrin për të gjeneruar energji elektrike statike. Nëse grumbullohet shumë energji elektrike statike, ai mund të ndërhyjë në sinjalet e brendshme të sensorëve ose të prishë komponentët elektronikë. Vetia përçuese e rrjetës së zgjeruar të bakrit mund të përçojë energji elektrike statike në sistemin e tokëzimit në kohë reale, duke ruajtur ekuilibrin elektrostatik brenda tehut dhe duke siguruar funksionimin e qëndrueshëm të sistemit të monitorimit dhe qarkut të kontrollit.

2. Modulet fotovoltaike diellore (Struktura të ngjashme me teh): Rolet kryesore të rrjetës së zgjeruar të bakrit - Përçueshmëria dhe optimizimi i efikasitetit të gjenerimit të energjisë

Në disa pajisje fotovoltaike diellore (si panelet fotovoltaike fleksibël dhe njësitë e gjenerimit të energjisë "në formë tehu" të pllakave fotovoltaike), rrjeta e zgjeruar e bakrit përdoret kryesisht për të zëvendësuar ose ndihmuar elektrodat tradicionale të pastës së argjendit, duke përmirësuar efikasitetin e përçueshmërisë dhe qëndrueshmërinë strukturore. Rolet specifike janë si më poshtë:

2.1 Përmirësimi i Efikasitetit të Grumbullimit dhe Transmetimit të Rrymës

2.1.1 Një “Zgjidhje Përçuese me Kosto të Ulët” që Zëvendëson Pastën Tradicionale të Argjendit

Bërthama e moduleve fotovoltaike është qeliza e silikonit kristalor. Elektrodat janë të nevojshme për të mbledhur rrymën e fotogjeneruar të gjeneruar nga qeliza. Elektrodat tradicionale përdorin kryesisht pastë argjendi (e cila ka përçueshmëri të mirë, por është jashtëzakonisht e shtrenjtë). Rrjeta e zgjeruar e bakrit (me përçueshmëri afër asaj të argjendit dhe një kosto prej vetëm rreth 1/50 të asaj të argjendit) mund të mbulojë sipërfaqen e qelizës përmes një "strukture rrjete" për të formuar një rrjet efikas të mbledhjes së rrymës. Boshllëqet e rrjetit të rrjetës së bakrit lejojnë që drita të depërtojë normalisht (pa bllokuar zonën marrëse të dritës së qelizës), dhe në të njëjtën kohë, linjat e rrjetit mund të mbledhin shpejt rrymën e shpërndarë në pjesë të ndryshme të qelizës, duke zvogëluar "humbjen e rezistencës në seri" gjatë transmetimit të rrymës dhe duke përmirësuar efikasitetin e përgjithshëm të gjenerimit të energjisë të modulit fotovoltaik.

2.1.2 Përshtatja ndaj kërkesave të deformimit të moduleve fotovoltaike fleksibile

Panelet fotovoltaike fleksibël (si ato që përdoren në çatitë e lakuara dhe pajisjet portative) duhet të kenë karakteristika të përkulshme. Elektrodat tradicionale prej paste argjendi (të cilat janë të brishta dhe të lehta për t'u thyer kur përkulen) nuk mund të përshtaten. Megjithatë, rrjeta e bakrit ka fleksibilitet dhe duktilitet të mirë, të cilat mund të përkulen në mënyrë sinkrone me qelizën fleksibile. Pas përkuljes, ajo ende ruan përçueshmëri të qëndrueshme, duke shmangur dështimin e gjenerimit të energjisë të shkaktuar nga thyerja e elektrodës.

2.2 Përmirësimi i Qëndrueshmërisë Strukturore të Moduleve Fotovoltaike

2.2.1 Rezistenca ndaj korrozionit mjedisor dhe dëmtimeve mekanike

Modulet fotovoltaike ekspozohen në mjedisin e jashtëm për një kohë të gjatë (të ekspozuara ndaj erës, shiut, temperaturës së lartë dhe lagështisë së lartë). Elektrodat tradicionale të pastës së argjendit gërryhen lehtësisht nga avujt e ujit dhe kripa (në zonat bregdetare), duke rezultuar në një ulje të përçueshmërisë. Rrjeta e bakrit mund ta përmirësojë më tej rezistencën e saj ndaj korrozionit përmes veshjes sipërfaqësore (siç është veshja me kallaj dhe veshja me nikel). Në të njëjtën kohë, struktura e rrjetës së bakrit mund të shpërndajë stresin e ndikimeve të jashtme mekanike (siç janë breshëri dhe ndikimi i rërës), duke shmangur thyerjen e qelizës për shkak të stresit të tepërt lokal dhe duke zgjatur jetëgjatësinë e shërbimit të modulit fotovoltaik.

2.2.2 Ndihma në Shpërndarjen e Nxehtësisë dhe Zvogëlimin e Humbjes së Temperaturës

Modulet fotovoltaike gjenerojnë nxehtësi për shkak të thithjes së dritës gjatë funksionimit. Temperaturat tepër të larta do të çojnë në "humbje të koeficientit të temperaturës" (efikasiteti i gjenerimit të energjisë së qelizave të silikonit kristalor zvogëlohet me rreth 0.4% - 0.5% për çdo rritje të temperaturës prej 1℃). Bakri ka përçueshmëri termike të shkëlqyer (me një përçueshmëri termike prej 401W/(m・K), shumë më e lartë se ajo e pastës së argjendit). Rrjeta e zgjeruar e bakrit mund të përdoret si një "kanal shpërndarjeje të nxehtësisë" për të përçuar shpejt nxehtësinë e gjeneruar nga qeliza në sipërfaqen e modulit dhe për të shpërndarë nxehtësinë përmes konvekcionit të ajrit, duke zvogëluar temperaturën e funksionimit të modulit dhe duke zvogëluar humbjen e efikasitetit të shkaktuar nga humbja e temperaturës.

3. Arsyet kryesore për zgjedhjen e "materialit të bakrit" për rrjetën e zgjeruar të bakrit: Përshtatja ndaj kërkesave të performancës së teheve të gjenerimit të energjisë

Tehet e gjenerimit të energjisë kanë kërkesa të rrepta performance për rrjetën e zgjeruar të bakrit, dhe karakteristikat e natyrshme të bakrit i plotësojnë në mënyrë të përkryer këto kërkesa. Përparësitë specifike tregohen në tabelën e mëposhtme:

Si përfundim, rrjeta e zgjeruar e bakrit në fletët e gjenerimit të energjisë nuk është një "komponent universal", por luan një rol të synuar sipas llojit të pajisjeve (energji ere/fotovoltaike). Në fletët e turbinave me erë, ajo përqendrohet në "mbrojtjen nga rrufeja + monitorimin e shëndetit" për të siguruar funksionimin e sigurt të pajisjeve; në modulet fotovoltaike, ajo përqendrohet në "përçueshmëri me efikasitet të lartë + qëndrueshmëri strukturore" për të përmirësuar efikasitetin e gjenerimit të energjisë dhe jetëgjatësinë e shërbimit. Thelbi i funksioneve të saj sillet rreth tre qëllimeve kryesore të "sigurimit të sigurisë, stabilitetit dhe efikasitetit të lartë të pajisjeve të gjenerimit të energjisë", dhe karakteristikat e materialit të bakrit janë mbështetja kryesore për realizimin e këtyre funksioneve.