O papel da malla expandida de cobre nas palas de xeración de enerxía

A malla expandida de cobre empregada nas palas de xeración de enerxía (normalmente referida ás palas dos aeroxeradores ou ás estruturas en forma de pala nos módulos solares fotovoltaicos) desempeña un papel fundamental para garantir a condutividade eléctrica, mellorar a estabilidade estrutural e optimizar a eficiencia da xeración de enerxía. As súas funcións deben analizarse en detalle en función do tipo de equipo de xeración de enerxía (enerxía eólica/fotovoltaica). A seguinte é unha interpretación específica para cada escenario:

1. Palas dos aeroxeradores: funcións principais da malla expandida de cobre: ​​protección contra raios e monitorización estrutural

As palas dos aeroxeradores (na súa maioría feitas de materiais compostos de fibra de vidro/fibra de carbono, cunha lonxitude de ata decenas de metros) son compoñentes propensos a sufrir raios a grandes altitudes. Neste escenario, a malla expandida de cobre realiza principalmente a dobre función de "protección contra os raios" e "monitorización da saúde". As funcións específicas divídense do seguinte xeito:

1.1 Protección contra raios: Construción dunha "vía condutora" dentro da lámina para evitar danos causados ​​por raios

1.1.1 Substitución da protección local dos pararraios metálicos tradicionais

A protección tradicional contra os raios das láminas baséase no pararraios metálico situado na punta da lámina. Non obstante, o corpo principal da lámina está feito de materiais compostos illantes. Cando se produce un raio, é probable que a corrente forme unha "tensión de paso" no seu interior, que pode romper a estrutura da lámina ou queimar o circuíto interno. A malla expandida de cobre (xeralmente unha malla fina de cobre tecido, unida á parede interior da lámina ou incrustada na capa de material composto) pode formar unha rede condutora continua dentro da lámina. Conduce uniformemente a corrente do raio recibida polo pararraios da punta da lámina ao sistema de conexión a terra na raíz da lámina, evitando a concentración de corrente que pode romper a lámina. Ao mesmo tempo, protexe os sensores internos (como os sensores de tensión e os sensores de temperatura) dos danos causados ​​polos raios.

1.1.2 Redución do risco de faíscas inducidas por raios

O cobre ten unha excelente condutividade eléctrica (cunha resistividade de só 1,72 × 10⁻⁸Ω)・m, moito menor que o do aluminio e o ferro). Pode conducir rapidamente a corrente do raio, reducir as faíscas de alta temperatura xeradas pola corrente que permanece dentro da lámina, evitar a ignición dos materiais compostos da lámina (algúns materiais compostos a base de resina son inflamables) e reducir o risco de queimadura da lámina.

1.2 Monitorización da saúde estrutural: actuando como "electródo sensor" ou "portador de transmisión de sinal"

1.2.1 Axuda na transmisión de sinais dos sensores integrados

As palas dos aeroxeradores modernos precisan monitorizar a súa propia deformación, vibración, temperatura e outros parámetros en tempo real para determinar se hai fendas e danos por fatiga. Un gran número de microsensores están implantados dentro das palas. A malla expandida de cobre pódese usar como a "liña de transmisión de sinal" dos sensores. A característica de baixa resistencia da malla de cobre reduce a atenuación dos sinais de monitorización durante a transmisión a longa distancia, garantindo que o sistema de monitorización na raíz da pala poida recibir con precisión datos de estado da punta e do corpo da pala. Ao mesmo tempo, a estrutura da malla da malla de cobre pode formar unha "rede de monitorización distribuída" cos sensores, cubrindo toda a área da pala e evitando os puntos cegos de monitorización.

1.2.2 Mellora da capacidade antiestática dos materiais compostos

Cando a lámina xira a alta velocidade, roza contra o aire xerando electricidade estática. Se se acumula demasiada electricidade estática, pode interferir cos sinais internos dos sensores ou avariar os compoñentes electrónicos. A propiedade condutiva da malla expandida de cobre pode conducir electricidade estática ao sistema de conexión a terra en tempo real, mantendo o equilibrio electrostático dentro da lámina e garantindo o funcionamento estable do sistema de monitorización e do circuíto de control.

2. Módulos solares fotovoltaicos (estruturas en forma de lámina): funcións principais da malla expandida de cobre: ​​condutividade e optimización da eficiencia da xeración de enerxía

Nalgúns equipos solares fotovoltaicos (como os paneis fotovoltaicos flexibles e as unidades de xeración de enerxía "en forma de lámina" das tellas fotovoltaicas), a malla expandida de cobre úsase principalmente para substituír ou axudar aos eléctrodos tradicionais de pasta de prata, mellorando a eficiencia da condutividade e a durabilidade estrutural. As funcións específicas son as seguintes:

2.1 Mellora da eficiencia da recollida e transmisión de corrente

2.1.1 Unha «solución condutiva de baixo custo» que substitúe a pasta de prata tradicional

O núcleo dos módulos fotovoltaicos é a célula de silicio cristalino. Os eléctrodos son necesarios para recoller a corrente fotoxerada pola célula. Os eléctrodos tradicionais usan principalmente pasta de prata (que ten boa condutividade pero é extremadamente cara). A malla expandida de cobre (con condutividade próxima á da prata e un custo de só aproximadamente 1/50 do da prata) pode cubrir a superficie da célula a través dunha "estrutura de grella" para formar unha rede de recollida de corrente eficiente. Os ocos da grella da malla de cobre permiten que a luz penetre normalmente (sen bloquear a área receptora de luz da célula) e, ao mesmo tempo, as liñas da grella poden recoller rapidamente a corrente dispersa en varias partes da célula, reducindo a "perda de resistencia en serie" durante a transmisión de corrente e mellorando a eficiencia xeral de xeración de enerxía do módulo fotovoltaico.

2.1.2 Adaptación aos requisitos de deformación dos módulos fotovoltaicos flexibles

Os paneis fotovoltaicos flexibles (como os que se empregan en tellados curvos e equipos portátiles) deben ter características de flexibilidade. Os eléctrodos tradicionais de pasta de prata (que son fráxiles e fáciles de romper ao dobrarse) non se poden adaptar. Non obstante, a malla de cobre ten boa flexibilidade e ductilidade, o que permite dobrarse sincronicamente coa célula flexible. Despois de dobrarse, mantén unha condutividade estable, evitando fallos na xeración de enerxía causados ​​pola rotura dos eléctrodos.

2.2 Mellora da durabilidade estrutural dos módulos fotovoltaicos

2.2.1 Resistencia á corrosión ambiental e aos danos mecánicos

Os módulos fotovoltaicos están expostos ao exterior durante moito tempo (expostos ao vento, á choiva, a altas temperaturas e á alta humidade). Os eléctrodos tradicionais de pasta de prata corroense facilmente co vapor de auga e o sal (en zonas costeiras), o que resulta nunha diminución da condutividade. A malla de cobre pode mellorar aínda máis a súa resistencia á corrosión mediante o revestimento superficial (como o estañado e o niquelado). Ao mesmo tempo, a estrutura da malla de cobre pode dispersar a tensión dos impactos mecánicos externos (como o impacto da sarabia e da area), evitando que a célula se rompa debido a unha tensión local excesiva e prolongando a vida útil do módulo fotovoltaico.

2.2.2 Axudando na disipación da calor e reducindo a perda de temperatura

Os módulos fotovoltaicos xeran calor debido á absorción de luz durante o funcionamento. As temperaturas excesivamente altas provocarán unha "perda do coeficiente de temperatura" (a eficiencia de xeración de enerxía das células de silicio cristalino diminúe aproximadamente entre un 0,4 % e un 0,5 % por cada aumento de 1 ℃ na temperatura). O cobre ten unha excelente condutividade térmica (cunha condutividade térmica de 401 W/(m²)・K), moito maior que a da pasta de prata). A malla expandida de cobre pódese usar como "canle de disipación da calor" para conducir rapidamente a calor xerada pola cela á superficie do módulo e disipar a calor por convección do aire, reducindo a temperatura de funcionamento do módulo e a perda de eficiencia causada pola perda de temperatura.

3. Razóns principais para elixir o "material de cobre" para a malla expandida de cobre: ​​adaptación aos requisitos de rendemento das palas de xeración de enerxía

As palas de xeración de enerxía teñen requisitos de rendemento estritos para a malla expandida de cobre, e as características inherentes do cobre cumpren perfectamente estes requisitos. As vantaxes específicas móstranse na seguinte táboa:

En conclusión, a malla expandida de cobre nas palas de xeración de enerxía non é un "compoñente universal", senón que desempeña un papel específico segundo o tipo de equipo (enerxía eólica/fotovoltaica). Nas palas dos aeroxeradores, céntrase na "protección contra os raios + vixilancia do estado" para garantir o funcionamento seguro do equipo; nos módulos fotovoltaicos, céntrase na "conductividade de alta eficiencia + durabilidade estrutural" para mellorar a eficiencia e a vida útil da xeración de enerxía. A esencia das súas funcións xira arredor dos tres obxectivos principais de "garantir a seguridade, a estabilidade e a alta eficiencia dos equipos de xeración de enerxía", e as características do material de cobre son o soporte clave para realizar estas funcións.