Kirish
Qayta tiklanadigan energiyaga global intilish qirg'oq va dengiz muhitida fotovoltaik (PV) qurilmalarning tez kengayishiga olib keldi. Dunyo boʻylab suzuvchi PV quvvati 2023-yil oxiriga kelib taxminan 5,9 GVtga yetdi va 2030-yilga borib 10 GVt dan oshishi kutilmoqda. Offshore PV quruqlikka asoslangan tizimlarga-aniq afzalliklarga ega, jumladan, yerdan foydalanish cheklovlarini chetlab oʻtish-va panellarga suvning sovutish effekti tufayli yuqori energiya rentabelligi. Biroq, dengiz suvi quyosh modullarining chidamliligi va ishlashiga tubdan tahdid soladigan bir qator buzilish mexanizmlarini kiritadi, bu esa quruqlikdagi qurilmalar kamdan-kam uchraydi.
Dengiz suvining-induktsiyalangan degradatsiyasi mexanizmlari
Shisha korroziyasi va optik yo'qotishlar
PV modulining old qopqog'i oynasi dengiz suviga ta'sir qiladigan birinchi to'siqdir. Eksperimental tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, simulyatsiya qilingan dengiz suviga 98 kun cho'milgandan so'ng, PV oynaning o'tkazuvchanligi 91,46% dan 70,35% gacha pasayadi{4}}bu 21 foiz punktdan ortiq yo'qotishdir. Ushbu keskin optik buzilish ketma-ket cho'kish jarayoni bilan bog'liq: magniy{7}}birinchi tuz qatlamlari hosil bo'lib, shisha yuzasining mahalliy korroziyasini tezlashtiradi, so'ngra doimiy shisha erishi bilan birga optik yo'qotishlarni yanada kuchaytiruvchi-tuz qatlamlari paydo bo'ladi va modul chiqishini kamaytiradi.
Metall komponentlarning elektrokimyoviy korroziyasi
Dengiz suvi -Na⁺, Cl⁻, Mg²⁺, SO₄²⁻-ionli turlarga boy boʻlib, ularning adsorbsiyasi yoki modulga kirib borishi elektrokimyoviy korroziya jarayonlarini boshlaydi. Metall elektrodlar, xususan kumush (Ag) va mis (Cu) potentsial siljishlarga va ion tarqalishiga juda sezgir bo'lib, ikkalasi ham uzoq muddatli barqarorlikni buzadi. Sohilbo'yi hududlarida asosiy nosozlik rejimi metall kontaktlari va choklarida yuzaga keladigan elektrokimyoviy va galvanik korroziyadir, chunki panelga namlik infiltratsiyasi metall kontaktlarning oksidlanishini va kapsulant materiallarning degradatsiyasini tezlashtiradi.
Ushbu jarayonning ayniqsa ko'rinadigan namoyon bo'lishi modul yuzalarida qorong'u chiziqlar yoki suv belgilarining shakllanishi hisoblanadi. Tuz{1}}to'ldirilgan namlik quyosh batareyasini metalllashtirishda ishlatiladigan kumush pastasida elektrokimyoviy reaktsiyalar uchun elektrolitlar muhitini ta'minlaydi, bu esa ko'rinadigan qora chiziqlar sifatida ko'rinadigan kumush oksidi hosil bo'lishiga olib keladi va modulning tashqi ko'rinishini ham, elektr quvvatini ham yomonlashtiradi.
Inkapsulant va Junction Box zaifligi
Tuzdan namlikka uzoq vaqt ta'sir qilish modulning muhim qismlarini korroziyaga olib keladi, masalan, ramkalar, birlashma qutilari va shisha sirtlari ishlashning pasayishiga va modulning xizmat qilish muddatini qisqartirishga olib keladi. Agar tarqatish qutisi, terminal yoki inverter tuzli tuman yoki bug 'bilan infiltratsiya qilingan bo'lsa, u oxir-oqibat cho'kindilar tufayli zanglaydi. Shuning uchun, dengiz ilovalari uchun ulanish qutilari tuz va namlikka chidamli bo'lishi uchun IP68 muhrlangan bo'lishi kerak.
Tezlashtirilgan degradatsiya darajasi
Sohil sharoitida ikki yuzli modullarning dala kuzatuvlari quduq{2}}kapsullangan modullar uchun yiliga taxminan 0,36% dan 0,75% gacha samarali yillik degradatsiya darajasi haqida xabar beradi. Biroq, dengizdagi PV modullarida tuz to'planishi buzilish tezligini qo'shimcha 0,05% dan 0,13% gacha tezlashtiradi va modulning ishlash muddatini 3 yildan 5 yilgacha qisqartiradi. Noto'g'ri ishlab chiqilgan inkapsulatsiyaga ega ekstremal holatlarda, orqa{9}}tomonda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan degradatsiya-bo'lib, mahalliy quvvat yo'qotishlari 30% dan oshdi.
Sanoat sinovlari standartlari
Tuz bug'ining korroziyaga chidamliligini tartibga soluvchi asosiy xalqaro standart IEC 61701 bo'lib, u PV modullarining NaCl va MgCl₂ kabi xlorid birikmalarini o'z ichiga olgan tuz tumanidan korroziyaga chidamliligini aniqlash uchun sinov ketma-ketligini tavsiflaydi. Eng jiddiy sinov darajasi-6-daraja - 56 kun davomida sakkizta sinov tsiklini o'z ichiga oladi. Har bir 7 kunlik tsikl 93% namlik bilan 35 daraja ikki soat davom etadigan tuz purkashning to'rt bosqichidan iborat bo'lib, undan so'ng 40 darajada nazorat ostida namlik bilan saqlanadi. Ushbu qat'iy protokol quvvat chiqishining yomonlashishini, tuproqning uzluksizligini, nam oqish oqimini, izolyatsiyaga chidamliligini va tashqi ko'rinishini baholaydi.
2020-yilda chiqarilgan IEC 61701 uchinchi nashri muhim yangilanishlarni taqdim etdi: sinov usullari ixchamlashtirildi va IEC 61215 va IEC 61730 ning yangi nashrlari bilan moslashtirildi va turli ilovalarga qaysi sinov usullari qoʻllanilishini yoʻriqlash uchun meʼyoriy ilova qoʻshildi. Ba'zi ishlab chiqaruvchilar ixtiyoriy ravishda standart talablaridan oshib ketishdi, 168 kungacha{6}}eng yuqori standart darajasidan uch baravar ko'proq-tuzli tuman aylanish sinovlarini o'tkazdilar va atigi 1% quvvat yo'qotilishiga erishdilar.
Yumshatish va himoya qilish strategiyalari
Murakkab shisha qoplamalar
Etakchi PV ishlab chiqaruvchilari dengiz muhiti uchun maxsus shisha qoplamalarni ishlab chiqdilar. E'tiborga molik yondashuvlardan biri zich SiO₂ taglik qatlami va yuqori{1}}o'tkazuvchanlikka qarshi-reflektsiyali sirt qatlamidan foydalanadi; asosiy qatlam suv bug'lari va xlorid ionlarining kirib kelishini samarali tarzda bloklaydi, sirt qatlami esa o'z-o'zini tozalash qobiliyatini-ta'minlaydi va o'tkazuvchanlikni 94% dan yuqori ushlab turadi. Bunday modullar an'anaviy talablardan ancha yuqori bo'lgan IEC 61701 tuz tuman darajasi 8 sinovidan o'tdi. Temperlangan substrat, ikki qatlamli nano-qoplamani, atom qatlamini joylashtirish, supergidrofobik oʻz-oʻzini tozalash-va chekka muhrlanishni birlashtirgan integratsiyalashgan himoya jarayoni modulning ishlash muddatini 25 yildan ortiq uzaytirishi, ikki qavatli qoplamali shisha tuz purkash soatidan 0 soatdan oshib ketishi koʻrsatilgan.
Ramka va strukturani himoya qilish
Standart yer usti PV modullarining alyuminiy ramkalari odatda AA10 spetsifikatsiyasiga anodlangan. Dengiz muhiti uchun uni AA20 (qalinligi 20–25 mkm) ga oshirish kerak, bu qirg'oq quyoshi loyihalari uchun majburiy dengiz{5}}standarti hisoblanadi. Ramkaning anodlangan qatlamini AA10 dan AA20 ga yangilash korroziyaga chidamliligini sezilarli darajada yaxshilaydi va uzoq vaqt davomida ta'sir qilishda strukturaning ishonchliligini oshiradi. Rux{10}}magniy-alyuminiy po'lat qoplamalari, shuningdek, C5-M dengiz muhitida foydalanish uchun sertifikatlangan, tarkibidagi 3% magniy magniy miqdori past bo'lgan qoplamalarga qaraganda korroziyadan ancha samarali himoya qiladi.
Oʻz-oʻzidan{0}davolovchi va-UVga qarshi kompozit qoplamalar
Qoplama texnologiyasidagi so'nggi yutuqlar dengiz PV uskunalari uchun{0}}o'z-o'zini davolash imkoniyatlarini joriy qildi. Sinergetik elektrospinning va elektrosprey yordamida ishlab chiqarilgan kompozit qoplama shuni ko'rsatdiki, tuz püskürtme sinovi paytida, korroziyaga uchragan maydon bo'sh epoksi qoplamalariga qaraganda sezilarli darajada kichikroq bo'lib, elektrokimyoviy empedans bo'sh epoksidan ikki kattalik darajasiga oshadi. Shikastlangan hududlarning{4}}o'z-o'zini davolashi qisqa vaqt ichida amalga oshirildi va 300 soatlik tezlashtirilgan qarish sinovidan so'ng, qoplama o'zining fizik-kimyoviy xususiyatlarini va himoya xususiyatlarini saqlab qoldi.
Strukturaviy korroziya va mexanik ta'sir
PV modulining o'zidan tashqari, dengizda suzuvchi PV tizimlarining tarkibiy qismlari jiddiy korroziya muammolariga duch keladi. Dengiz korroziyasi-kritik T-bo'g'imlarning yuk ko'tarish qobiliyatini taxminan 33% dan 45% gacha kamaytiradi. Qattiqlikning buzilishi 59,76% gacha, energiyani tarqatish qobiliyati esa 54,6% dan 62,5% gacha kamayadi. Shu bilan birga, modifikatsiyalangan epoksi{10}}shisha-parchalangan qoplamalar va grafenli rux qoplamalari T-bo‘g‘imlarni samarali himoya qiladi va qoplamani buzmasdan, yuk ko‘tarish qobiliyatini deyarli o‘zgarmaydi.
Iqtisodiy oqibatlar
Dengiz PV qurilmalarida korroziyaning narxi katta. Florida Atlantika qirg'og'idan 200 metr uzoqlikda joylashgan 5 MVt quvvatga ega quyosh fermasi birinchi yilida samaradorlik 5% ga pasayib ketdi, texnik xizmat ko'rsatish xarajatlari har yili MVt uchun 15 000 dollarga yetdi. Tegishli korroziyaga{7}}bardoshli spetsifikatsiya-materiallarning dastlabki hisobiga-5–10% qoʻshadi-har bir modul uchun taxminan 2–4$-lekin bu mukofot modulni toʻliq almashtirishni talab qiladigan ramka korroziyasini oldini olish orqali oʻzini toʻlaydi. Xitoyda sanoat miqyosidagi korroziya xarajatlari 4 trillion yuanga baholangan, bu yalpi ichki mahsulotning 3,34 foizini tashkil qiladi, korroziyadan samarali himoya qilish esa bu yo'qotishlarning 25-40 foizini qoplashi mumkin.
Xulosa
Dengiz suvi tufayli korroziya tez rivojlanayotgan dengiz va qirg'oq fotovoltaik bozori oldida turgan muhim qiyinchiliklardan biridir. Muammoning mohiyatini tushuntirishning bir nechta usullari mavjud. Bu yerda degradatsiyaning har xil turlari - shisha korroziyasi, qurilmaning metall qismlariga taʼsir etuvchi elektrokimyoviy jarayonlar, kapsulalovchi materialning zaiflashishi hamda qurilmaning oʻzi tuzilishining zaiflashishi kuzatiladi. Sanoat ko'p qatlamli shisha qoplamalar va metall korpuslar uchun ilg'or anodizatsiyadan foydalangan holda yangi himoya texnologiyalarini ishlab chiqish orqali bu muammoni hal qiladi. Sanoat korroziyani sinashda IEC 61701 kabi xalqaro standartlar bilan yordam beradi. Dengizdagi loyihalar hajmi ortib borayotganligi sababli, ishonchli, arzon korroziyadan himoyani ta'minlash quyosh energiyasi stansiyalarining samaradorligi uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'ladi.
