Как да изберете титаниеви компоненти за-мащабни слънчеви проекти

Как да изберете титаниеви компоненти за-мащабни соларни проекти

Соларна-мащабна ферма работи 25-30 години. Монтажните структури, компонентите на тракера и охладителните системи са изправени пред UV деградация, солен спрей, цикъл на влажност и корозия на почвата всеки ден от този живот. Компонентите от титаниева сплав за соларно оборудване струват 3-5 пъти повече от поцинкованата стомана първоначално, но те не изискват повторно поцинковане, пребоядисване или подмяна през жизнения цикъл на проекта. Това ръководство обхваща избора на клас (клас 2 срещу клас 5 срещу клас 7), регионална спецификация за Германия/Япония/Индия/Югоизточна Азия и 7-те документа за проверка, които да поискате от вашия доставчик, преди да направите поръчка.

Къде се вписва титанът в-мащабната слънчева енергия

Соларните-проекти с мащаб на комунални услуги използват титан в три категории компоненти: монтажен и структурен хардуер, механизми за слънчево проследяване и системи за охлаждане/топлопренос. Не всеки компонент оправдава титана-материалът печели своето място там, където поцинкованата стомана или алуминият достигат границите на експлоатационния си живот преди края на 25-годишния срок на PPA на проекта.

Решението се свежда до една променлива: цена на подмяна по време на работа. Ако подмяната на компонент изисква разглобяване на масиви, изключване на инвертори или изпращане на екипи до отдалечени обекти, цената на жизнения цикъл на по-евтиния материал надвишава първоначалната цена на титана. Ако компонентът е лесно достъпен и може да се сменя, поцинкованата стомана или алуминият остават икономичният избор.

Компоненти, които гарантират титан: задвижващи рамена на тракера (циклично натоварване + излагане), крепежни елементи за крайбрежен монтаж (атака на хлорид върху цинковите покрития) и тръби за охлаждащ контур в централи за концентрирана слънчева енергия (CSP), където химията на охлаждащата течност атакува въглеродната стомана. За тези приложения компонентите от титанова сплав за слънчево оборудване осигуряват съвпадение на експлоатационния живот, което стоманата и алуминият не постигат.

Избор на клас: 2 клас срещу 5 клас срещу 7 клас

Три вида титан покриват 95% от приложенията на соларната инфраструктура. Разликата не е в качеството-, а в химията и механичните свойства, съобразени с конкретни натоварвания и среди.

Собственост	Степен 2 (CP)	Клас 5 (Ti-6Al-4V)	Степен 7 (Ti-0.2Pd)
Стандарт ASTM	B348/B338	B348/B381	B348/B338
Якост на опън (MPa)	345	950	345
Граница на провлачване (MPa)	275	880	275
Устойчивост на корозия	Добре (общо)	Добре (общо)	Превъзходен (Cl⁻ + киселина)
Най-доброто слънчево приложение	Монтаж, охладителни тръби	Тракерни рамена, структурни скоби	Брегови крепежни елементи, топлообменници
Относителна цена	Базово ниво	+40-60%	+80-120%

Степен 2 е търговски чист титан. Той се справя с общата атмосферна корозия и охлаждащите контури с чиста вода. За монтажни релси и не-носещи-натоварвания структурни компоненти, степен 2 осигурява достатъчна здравина на най-ниската цена на титан. Граница на провлачване 275 MPa (съгласно ASTM B348) надвишава типичните изисквания за натоварване от вятър за фиксирани -системи за монтаж на наклон.

Степен 5 (Ti-6Al-4V) е сплав за аерокосмически клас. Добавките на алуминий и ванадий повишават якостта на опън до 950 MPa - 3 пъти по-висока от клас 2. Рамената на слънчевия тракер се въртят хиляди пъти на ден след слънцето; това натоварване на умора изисква по-висока якост от степен 5. Използването на клас 2 в тракерно рамо рискува напукване поради умора при концентрации на напрежение в рамките на 5-8 години.

Клас 7 добавя 0,15-0,25% паладий. Паладият измества корозионния потенциал, позволявайки пасивно заздравяване на филма в богата на хлорид-и кисела среда. За крайбрежни слънчеви ферми в рамките на 5 км от солена вода, крепежни елементи от клас 7 и топлообменни тръби предотвратяват корозия на пукнатини в корените на резбите и съединенията между тръбите-към-тръбната плоча – двете места, където степен 2 в крайна сметка се разбива.

Регионална спецификация: Германия, Япония, Индия, Югоизточна Азия

Географията управлява избора на клас титан през два канала: натоварване от атмосферен хлорид и химия на почвата. Един и същ дизайн на слънчева ферма изисква различни спецификации на материалите в зависимост от това къде е построена.

Германия:Вътрешни{0}}проекти за комунални услуги в Бавария и Бранденбург са изправени пред ниска експозиция на хлорид (ISO 9223 категория C2-C3). Титан клас 2 е достатъчен за монтаж на хардуер. Крайбрежните проекти по протежение на Северно море и Балтийско море следват същия протокол за хлорид като японския клас 7 за крепежни елементи в рамките на 5 километра от бреговата линия. Германските инспектори BImA и TÜV изискват пълно сертифициране на материалите (EN 10204 тип 3.1) за структурни компоненти, включително титан.

Япония:Повечето с{0}}мащабни соларни системи в Япония се намират в рамките на 10 километра от бреговата линия. Воденият от тайфун-солен спрей доставя хлоридни натоварвания от 15-60 mg/m²/ден (ISO 9223 категория C4-C5) по време на сезона на бурите. Степен 7 е стандартна за крепежни елементи и открити структурни връзки. Тракерните рамена в крайбрежните обекти използват степен 5 за здравина, с крепежни елементи от степен 7 в точките на сглобяване. JIS H 4600 (титанов лист/плоча) и JIS H 4607 (титаниева тръба) са японските стандарти, еквивалентни на ASTM B348/B338 - потвърдете кой стандарт сертифицира вашият доставчик.

Индия:Проектите в пустинята Раджастан и Гуджарат са изправени пред високи UV и термични цикли (от −5 градуса до 50 градуса дневно колебание), но минимално излагане на хлорид-Степен 2 е подходящ. Крайбрежните проекти в Тамил Наду и Гуджарат (залива Хамбхат) изискват степен 7 по същите причини като Япония. BIS сертификацията на Индия приема стандартите ASTM и JIS; потвърдете приемането с вашия EPC изпълнител, преди да уточните.

Югоизточна Азия:Тропическата влажност (75-90% относителна влажност през цялата година-) плюс крайбрежните хлоридни натоварвания правят Югоизточна Азия най-агресивната среда за соларен монтажен хардуер. Проектите във Виетнам, Тайланд, Индонезия и Филипините в рамките на 10 км от бреговата ивица трябва да определят степен 7 за всички открити крепежни елементи и степен 5 за тракерни рамена. Вътрешни проекти (Североизточен Тайланд, Северен Виетнам) могат да използват степен 2 за фиксиран монтаж. Сезонът на мусоните осигурява 3-6 месеца непрекъснат цикъл на мокро-сухо, което ускорява разграждането на покритието върху поцинкована стомана - пасивният оксиден филм на титан не се разгражда при тези условия.

Приложение-за-картографиране на оценки

Следващата таблица картографира често използваните-слънчеви компоненти към препоръчителните степени на титан въз основа на типа натоварване и околната среда на излагане:

Компонент	Препоръчителна степен	защо
Монтаж на шини	2 клас	Достатъчна якост, най-ниска цена, обща атмосферна корозия ОК
Задвижващи рамена на тракера	5 клас	Висока якост на умора за движещи се товари, 3 пъти по-силна от класовете CP
Крайбрежни крепежни елементи	7 клас	Добавянето на Pd устоява на корозията на хлоридни пукнатини в интерфейсите на резбата
Охлаждащи топлообменни тръби	2 или 7 степен	Степен 2 за чиста вода; Степен 7, ако охлаждащата течност съдържа хлориди

7 документа, които да поискате преди поръчка

Доставчик на титан без пълна сертификация продава метал с етикет. Поискайте тези документи, преди да направите производствена поръчка:

1. Сертификат за изпитване на материал (EN 10204 тип 3.1 или ASTM A960)-с топлинно число, химичен състав и механични свойства

2. Съответствие с ASTM B348 (бар) или B338 (тръба) или B381 (коване)-не само „титан“ във фактурата

3. Резултати от изпитване за междукристална корозия (ASTM G67 за класове Ti), ако приложението включва киселинна среда

4. Доклад за проверка на размерите с данни за CMM за машинно обработени компоненти-допуски съгласно ISO 2768-mK, освен ако не е посочено друго

5. Спецификация на повърхностното покритие (стойност Ra) с метод на измерване-критичен за компоненти във въртящ се или плъзгащ се контакт

6. ISO 9001 сертификат за система за управление на качеството-не е бизнес лиценз, действителният сертификат за QMS

7. Сертификат за страна на произход и проследимост на суровината-източникът на титанова гъба влияе върху съдържанието на кислород в интерстициала

Ако доставчикът не предостави елементи 1-3, класът на материала в офертата не може да бъде проверен. Вие купувате метал с етикет, а не сертифициран титан.

Логика на разходите: Предварителни разходи срещу спестявания през жизнения цикъл

Титанът струва 3-5 пъти повече от горещо поцинкованата стомана на килограм. Но сравнението не е на килограм, а на година експлоатационен живот.

Монтажна шина от поцинкована стомана в крайбрежна среда в Югоизточна Азия изисква повторно поцинковане или подмяна на 10-12 година. Разходите за подмяна включват: материал, труд, достъп с кран, разглобяване на масива и загуба на енергия при престой. В слънчева ферма с мощност 100 MW подмяната на 5000 монтажни релси струва $180 000-250 000 само за материали и труд - преди да се преброят загубените приходи от генериране.

Титаниева релса от клас 2 с еквивалентен товарен капацитет струва 4 пъти повече предварително, но не изисква поддръжка в продължение на 25 години. Преходната точка, в която разходите за жизнения цикъл на титана бият поцинкованата стомана, е година 12-14 в крайбрежни среди, години 18-20 във вътрешни среди. За 25-годишен PPA титанът е по-евтин на базата на жизнения цикъл във всяко крайбрежно място или място с висока влажност.

Това изчисление не се прилага за среди с ниско-хлоридно съдържание във вътрешността, където поцинкованата стомана достига 20+ години експлоатационен живот. В тези местоположения посочването на титан добавя разходи, без да добавя стойност.

ЧЗВ

Мога ли да използвам титан клас 2 вместо клас 5 за тракерни рамена, за да спестя разходи?

Не. Рамените за проследяване изпитват циклично натоварване от умора-хиляди цикли на ден, докато масивът следва слънцето. Граница на провлачане на степен 2 (275 MPa по ASTM B348) е недостатъчна за продължително натоварване от умора. Степен 5 (Ti-6Al-4V, добив 880 MPa) е посочен за критични за умората компоненти. Използването на клас 2 рискува да започне пукнатини от умора в точките на концентрация на напрежение в рамките на 5-8 години.

Как титанът се сравнява с алуминия за соларен монтаж?

Алуминият 6061-T6 има граница на провлачване 276 MPa-почти идентичен с титан клас 2. И двете са устойчиви на атмосферна корозия. Разликата е в агресивни среди: алуминият страда от точкова корозия в хлоридни среди (крайбрежна, размразяваща сол), докато пасивният филм на титания остава стабилен. За вътрешни местоположения алуминият е по-рентабилен. За крайбрежни места титанът осигурява по-дълъг експлоатационен живот.

Какво повърхностно покритие ми е необходимо за титаниеви соларни компоненти?

За компоненти за статично монтиране: Ra 3,2 µm е достатъчен. За свързващи повърхности в механизми за проследяване: Ra 1,6 µm или по-добро за предотвратяване на протриване. Титанови жлъчки срещу титан при плъзгащ се контакт-посочват двойки различни материали (титан срещу закалена стомана или титан срещу PTFE-втулки) при плъзгащи се интерфейси.

Мога ли да заварявам титанови соларни компоненти на-място?

Не се препоръчва. Заваряването на титан изисква екраниране от инертен газ (TIG с продухване с аргон) както на лицевата страна на заваръчния шев, така и на основата. Полевите условия рядко отговарят на изискванията за чистота и екраниране. Предварително-произведете титаниеви възли във фабриката и ги изпратете като закрепени/заварени под-възли. Ако заваряването на място е неизбежно, уточнете квалификацията на процедурата за заваряване по ISO 3834 и проверката на цвета след-заварката (сребристо/слама=приемливо; синьо/лилаво=оксидиране, отхвърлете).

Посочете вашите титаниеви компоненти

Изпратете вашите чертежи на компоненти, необходимия клас титан и местоположението на проекта. Ще получите проверен лист със спецификация на материала със съответствие с ASTM, механични свойства и толеранси на размерите в рамките на 24 часа.

Имейл:sales@moly-tungsten.com| WhatsApp/телефон: +86 134 3633 4453

---

China Super Tech Co., Ltd. (moly-tungsten.com) - 11 години производство на компоненти от титан, волфрам и молибден. Сертифициран по ISO 9001. Обслужва соларната, полупроводниковата, медицинската и нефтената и газовата промишленост в Германия, Япония, Индия и Югоизточна Азия.

Контакт: sales@moly-tungsten.com|+86 134 3633 4453|Научен и технологичен парк Wangjing, Пекин, Китай