الفولاذ المجلفن من النوع C للطاقة الشمسية

أنا.الفولاذ الرقيق الجدران المشكل على البارديربط معظم الناس الفولاذ بالعوارض الفولاذية المدرفلة على الساخن والفولاذ ذي القنوات، وهي مواد ثقيلة وسميكة. أما الفولاذ ذو الشكل C المدرفل للداخل، فهو ينتمي إلى الفولاذ ذي الجدران الرقيقة المشكّل على البارد، حيث يُنتج في درجة حرارة الغرفة عن طريق ثني صفائح أو شرائح الفولاذ الملفوفة باستمرار عبر عدة مجموعات من البكرات، كما هو الحال عند طي الورق، لتشكيل مقاطع عرضية معقدة تدريجيًا مثل الأشكال C وZ. هذه العملية لا تتطلب استخدام الحرارة، وتعتمد على "التشكيل على البارد". لماذا يُعدّ هذا الأمر جديرًا بالملاحظة؟ لأن عملية التشكيل على البارد تُنتج تأثيرًا يُسمى التصليد بالتشكيل: حيث تزداد مقاومة الخضوع للفولاذ بنسبة تتراوح بين 10% و20% مقارنةً بالمادة الخام. بعبارة أخرى، تصبح المادة نفسها "أقوى" بعد التشكيل على البارد. علاوة على ذلك، يُتيح ذلك إنتاج مقاطع عرضية كبيرة بجدران رقيقة جدًا (عادةً من 1.5 إلى 3.0 مم)، مما يُؤدي إلى استخدام أمثل للمواد. بالمقارنة مع الفولاذ المدرفل على الساخن، يُمكن للفولاذ المُشكّل على البارد توفير ما يقارب 25% إلى 30% من الفولاذ. تُعدّ هذه إحدى التقنيات الأساسية التي تُتيح لأقواس الألواح الكهروضوئية خفض التكاليف مع الحفاظ على المتانة.  ثانيًا: المدادات مقابل العوارض الرئيسيةيُطلق الكثيرون، عند النظر إلى رسومات أنظمة الدعم، على جميع العوارض الفولاذية ذات الشكل C اسم "مدادات"، لكنها في الواقع تؤدي وظائف مختلفة. في نظام دعم الخلايا الكهروضوئية: المدادات هي العناصر الأفقية التي تدعم مباشرةً وحدات الخلايا الكهروضوئية. تُثبّت الوحدات على المدادات بواسطة مشابك أو براغي، وتتولى المدادات مسؤولية تجميع أحمال الرياح والثلوج المنتقلة من الوحدات. العوارض الرئيسية (وتسمى أيضاً العوارض القطرية) هي العناصر الحاملة للأحمال المائلة التي تدعم المدادات. يتصل أحد طرفيها بالعمود، ويتصل الطرف الآخر بالدعامة القطرية أو بعمود آخر، ناقلاً القوة من المدادات إلى العمود. ببساطة، تُشبه المدادات العوارض الخشبية في السقف، بينما تُشبه الكمرات الرئيسية الكمرات الرئيسية في الجدار الحامل. يمكن استخدام كمرة فولاذية واحدة منحنية للداخل على شكل حرف C إما كمدادة أو كمرة رئيسية؛ والفرق الوحيد بينهما هو مقدار الحمل واتجاه توزيعه. خلال مرحلة التصميم، تُجرى حسابات إنشائية لتحديد مواصفات كل عنصر، وعادةً ما يكون مقطع الكمرة الرئيسية أكبر بمقدار واحد من مقطع المدادة. (الصورة من موقع 微信公众号-)电原理） lll.سمك طبقة الجلفنة بالغمس الساخن وعمرها الافتراضيتتطلب حوامل الألواح الكهروضوئية عمرًا افتراضيًا يزيد عن 25 عامًا، مما يجعل الوقاية من التآكل أمرًا بالغ الأهمية. الطريقة الأكثر شيوعًا للحماية من التآكل هي الجلفنة بالغمس الساخن: غمر الفولاذ على شكل حرف C في الزنك المنصهر عند درجة حرارة تقارب 445 درجة مئوية لتكوين طبقة من سبيكة الزنك والحديد وطبقة خارجية من الزنك النقي. ولكن ما هو السُمك الكافي؟ تخبرنا البيانات التجريبية بما يلي:البيئات الريفية أو الداخلية العامة: يمكن لطبقة مجلفنة مزدوجة الجوانب بسمك 40-50 ميكرومتر (حوالي 275-350 جم/م²) أن تدعم 15-20 عامًا. المناطق الصناعية أو المناطق الملوثة بشكل طفيف: 50-65 ميكرومتر (حوالي 350-450 جم/م²)، وهو ما يعادل 20-25 سنة. بالنسبة للمناطق الساحلية التي تقع ضمن مسافة 2 كم أو في البيئات ذات الرطوبة العالية ورذاذ الملح العالي: يلزم سمك طلاء يبلغ 80 ميكرومتر أو أكثر (حوالي 550 ~ 600 جم / م²) لتحقيق عمر خدمة يزيد عن 25 عامًا. من المهم ملاحظة أن زيادة سمك الطلاء ليست دائمًا أفضل، فالسمك المفرط يزيد من هشاشة الطلاء، ويقلل من التصاقه، ويرفع التكاليف بشكل كبير. لذا، يتطلب التصميم الأمثل اختيار سمك مناسب للطلاء بناءً على مستوى التآكل في موقع المشروع. ويمثل طلاء الزنك والألومنيوم والمغنيسيوم، الذي شاع استخدامه مؤخرًا (ويحتوي على 3.5% إلى 11% ألومنيوم و1% إلى 4% مغنيسيوم)، نقلة نوعية في مجال التكنولوجيا: إذ تبلغ مقاومته للتآكل من 3 إلى 10 أضعاف مقاومة الزنك النقي، كما أن حوافه المقطوعة ذاتية الإصلاح؛ فحتى في حال تعرضها للخدش أثناء التركيب، لا حاجة لإعادة الطلاء، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للبيئات الساحلية والحمضية/القلوية. (الصورة من موقع 微信公众号-)电原理） رابعاً: لماذا يؤدي ثني الذراعين للداخل إلى تحسين القوة؟يُجسّد هذا السؤال براعة الهندسة الميكانيكية خير تجسيد. فعندما يتعرض عارضة فولاذية مفتوحة على شكل حرف C للضغط، فإن النتيجة الأرجح ليست انهيارًا بسبب مقاومتها، بل عدم استقرارها، كما هو الحال عند سحق علبة مشروب غازي فارغة. تميل حواف العارضة الفولاذية (الحافتان المستقيمتان) على شكل حرف C إلى الالتواء للخارج أو للداخل تحت الضغط؛ ويُطلق على هذا النوع من الانهيار اسم الانبعاج الموضعي. تتمثل وظيفة الحافة المنحنية للداخل في إضافة قيد مرن لحافة الشفة. تعمل الحافة الملفوفة كحاجز صغير، يمنع الشفة من الالتواء بحرية. يؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة في إجهاد الانبعاج الحرج للشفة، مما يسمح للمكون بالحفاظ على قدرة تحمل ثابتة حتى مع سماكات جدران أقل. من الناحية الفنية، يُحسّن ذلك من مقاومة الانبعاج التشوهي وقدرة تحمل الانبعاج الموضعي للمقطع. للتوضيح: تخيل ورقة رقيقة؛ يسهل ثنيها وهي مفرودة؛ ولكن إذا طويت حافة صغيرة من كل جانب، تصبح أكثر صلابة. الحافة المنحنية للداخل هي تلك "الحافة المطوية"، ولها تأثير فوري. لهذا السبب يجب أن يكون للفولاذ ذي الشكل C المستخدم في الخلايا الكهروضوئية حواف ملفوفة، وليس مجرد أخدود مفتوح على شكل حرف U. خامساً: مسار نقل الحمل: من الوحدة إلى الأرض، ولا يُسمح بأي انقطاع.يكمن جوهر السلامة في تصميم محطات الطاقة الكهروضوئية في سلامة مسار نقل الأحمال. ويحتل المقطع الفولاذي المنحني للداخل على شكل حرف C موقعًا مركزيًا على هذا المسار. دعونا نستعرض العملية من البداية إلى النهاية: تؤثر الرياح أو الثلوج على سطح الوحدات الكهروضوئية. تقوم الوحدات بنقل الحمل إلى المدادات (الفولاذ الملفوف على شكل حرف C) عبر المشابك أو البراغي. ثم تقوم المدادات بنقل الحمل إلى العارضة الرئيسية (والتي قد تكون أيضًا من الفولاذ على شكل حرف C). ينقل العارضة الرئيسية الحمل إلى الأعمدة (عادة ما تكون أنابيب فولاذية على شكل حرف C أو أنابيب مستديرة). تقوم الأعمدة بنقل الحمل إلى الأساس (الركائز المصبوبة في الموقع، والركائز الحلزونية، وما إلى ذلك). تقوم الأساسات في النهاية بنقل الحمل إلى الأرض (التربة أو الصخور). سيؤدي أي عطل في أي نقطة على طول هذا المسار - مثل ارتخاء براغي التوصيل، أو انبعاج موضعي في الفولاذ ذي الشكل C، أو صدأ اللحام - إلى انهيار الهيكل بأكمله. لذا، يجب أن يتضمن تصميم دعامات الألواح الكهروضوئية حساب قوة كل مقطع فولاذي، والتحقق من قدرة تحمل نقاط التوصيل، وضمان استمرارية طلاء جميع المكونات عند هذه النقاط (مثل استخدام براغي مجلفنة، وصواميل زنبركية، وما إلى ذلك). أما فتحات التثبيت الطويلة الموجودة على ظهر الفولاذ ذي الشكل C المدرفل للداخل، فتُستخدم لتسهيل ضبط الوضع ولتوفير مساحة كافية لوصلات البراغي. سادساً: لماذا نتجنب اللحام في الموقع؟ في بعض مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصغيرة أو محطات الطاقة المؤقتة، قد تقوم فرق البناء بتقطيع ولحام الفولاذ على شكل حرف C في الموقع لتسهيل العمل. وهذا أمر محظور تمامًا لثلاثة أسباب: أولًا، تحترق طبقة الجلفنة. أثناء اللحام، قد تصل درجة الحرارة الموضعية إلى أكثر من 1500 درجة مئوية، مما يؤدي إلى تبخر طبقة الجلفنة أو أكسدتها فورًا. كما تتلف طبقة الزنك المحيطة بنقطة اللحام بسبب ارتفاع درجة الحرارة. وتصبح هذه النقطة نقطة ضعف للتآكل، حيث يتآكل المعدن من الداخل خلال بضع سنوات، ويصبح من المستحيل إصلاحه. ثانيًا، يتسبب اللحام في تشوه الفولاذ. يبرد الفولاذ وينكمش بعد تسخينه موضعيًا، مما يؤدي إلى انحناء الفولاذ ذي الشكل C والتواءه. ما صُمم ليكون استقامته لا تتجاوز 1 مم لكل متر قد يصبح 5 مم لكل متر بعد اللحام. وحدات الخلايا الكهروضوئية منتجات زجاجية، وهي شديدة الحساسية للاستواء؛ إذ يمكن أن يؤدي تشوه هيكل الدعم مباشرةً إلى تشققات دقيقة أو كسر الوحدات. ثالثًا، تنخفض قوة المنطقة المتأثرة بالحرارة. يزول تأثير التصلب بالتشكيل على البارد للفولاذ المشكل على البارد في ظل دورة اللحام الحرارية، مما يؤدي إلى انخفاض مقاومة الخضوع بالقرب من نقطة اللحام مقارنةً بالمادة الأساسية الأصلية. لذا، تستخدم جميع أنظمة دعم الخلايا الكهروضوئية القياسية وصلات ملولبة: حيث تُستخدم موصلات جاهزة الصنع، ومسامير، وصواميل زنبركية، وحلقات مانعة للارتخاء للتجميع في الموقع، على غرار وحدات البناء. وهذا يضمن مقاومة مستمرة للتآكل، ويسهل الفك والتعديل، ويلبي بشكل أفضل متطلبات الجودة لعمر خدمة يصل إلى 25 عامًا.