Hlutverk koparþankaðs möskva í orkuframleiðslublöðum

Koparþanið net sem notað er í blöðum raforkuframleiðslu (venjulega vísað til vindmyllublaða eða blaðlaga mannvirkja í sólarorkueiningum) gegnir lykilhlutverki í að tryggja rafleiðni, auka stöðugleika burðarvirkis og hámarka skilvirkni raforkuframleiðslu. Virkni þess þarf að greina ítarlega út frá gerð raforkuframleiðslubúnaðarins (vindorka/ljósrafmagn). Eftirfarandi er túlkun á hverju atburðarás fyrir sig:

1. Vindmyllublöð: Helstu hlutverk koparþankaðs nets – Eldingarvarnir og eftirlit með burðarvirkjum

Vindmyllublöð (að mestu leyti úr glerþráðum/kolefnissamsettum efnum, allt að tugum metra löng) eru íhlutir sem eru viðkvæmir fyrir eldingum í mikilli hæð. Í þessu tilfelli gegnir koparþanið aðallega tvíþættu hlutverki: „eldingarvörn“ og „heilsueftirlit“. Hlutverkin eru sundurliðuð á eftirfarandi hátt:

1.1 Vörn vegna eldingar: Að byggja upp „leiðandi leið“ inni í blaðinu til að forðast eldingarskemmdir

1.1.1 Að skipta út staðbundinni vörn hefðbundinna eldingarstöngva úr málmi

Hefðbundin eldingarvörn fyrir blað byggir á eldingarafleiðara úr málmi á blaðoddinum. Hins vegar er aðalhluti blaðsins úr einangrandi samsettum efnum. Þegar elding verður er líklegt að straumurinn myndi „stigspennu“ inni í blaðinu, sem getur brotið niður uppbyggingu blaðsins eða brennt innri hringrásina. Koparnetið (venjulega fínt koparofið net, fest við innvegg blaðsins eða fellt inn í samsetta efnislagið) getur myndað samfellt leiðandi net inni í blaðinu. Það leiðir eldingarstrauminn jafnt sem blaðoddaafleiðarinn tekur við að jarðtengingunni við rót blaðsins og kemur í veg fyrir straumþéttingu sem gæti brotið niður blaðið. Á sama tíma verndar það innri skynjara (eins og álagsskynjara og hitaskynjara) gegn eldingarskemmdum.

1.1.2 Að draga úr hættu á neistum af völdum eldinga

Kopar hefur framúrskarandi rafleiðni (með viðnám aðeins 1,72 × 10⁻⁸Ω・m, mun lægra en hjá áli og járni). Það getur leitt eldingarstraum hratt, dregið úr neistum við háan hita sem myndast vegna straumsins sem er inni í blaðinu, komið í veg fyrir að kveikt sé í samsettum efnum blaðsins (sum samsett efni sem byggjast á plastefni eru eldfim) og dregið úr öryggishættu af völdum bruna á blaðinu.

1.2 Eftirlit með burðarvirki: Þjónar sem „skynjunarrafskaut“ eða „merkjaflutningsberi“

1.2.1 Aðstoð við merkjasendingu innbyggðra skynjara

Nútíma vindmyllublöð þurfa að fylgjast með eigin aflögun, titringi, hitastigi og öðrum breytum í rauntíma til að ákvarða hvort sprungur og þreytuskemmdir séu til staðar. Fjölmargir örskynjarar eru græddir í blöðin. Hægt er að nota koparnetið sem „merkjasendingarlínu“ skynjaranna. Lágt viðnám koparnetsins dregur úr dempun eftirlitsmerkja við langdrægar sendingar, sem tryggir að eftirlitskerfið við rót blaðsins geti nákvæmlega móttekið heilsufarsgögn um blaðoddinn og blaðbolinn. Á sama tíma getur netbygging koparnetsins myndað „dreifðan eftirlitsnet“ með skynjurunum, sem nær yfir allt svæði blaðsins og forðast blinda bletti við eftirlit.

1.2.2 Að auka stöðurafmagnseiginleika samsettra efna

Þegar blaðið snýst á miklum hraða nuddar það við loftið og myndar stöðurafmagn. Ef of mikið stöðurafmagn safnast fyrir getur það truflað innri skynjaramerki eða bilað rafeindabúnað. Leiðandi eiginleikar koparnetsins geta leitt stöðurafmagn til jarðtengingarkerfisins í rauntíma, sem viðheldur rafstöðujöfnuði inni í blaðinu og tryggir stöðugan rekstur eftirlitskerfisins og stjórnrásarinnar.

2. Sólarorkueiningar (blaðlaga uppbygging): Helstu hlutverk koparþenslunets – Leiðni og hagræðing á orkuframleiðslu

Í sumum sólarorkubúnaði (eins og sveigjanlegum sólarplötum og „blaðlaga“ raforkuframleiðslueiningum úr sólarflísum) er koparþanið net aðallega notað til að skipta út eða styðja hefðbundnar silfurpasta rafskautar, sem bætir leiðni skilvirkni og endingu burðarvirkisins. Sérstök hlutverk eru sem hér segir:

2.1 Að bæta straumsöfnun og skilvirkni flutnings

2.1.1 „Ódýr leiðandi lausn“ í stað hefðbundins silfurpasta

Kjarninn í sólarorkueiningum er kristallað kísill. Rafskaut eru nauðsynleg til að safna ljósstraumnum sem fruman myndar. Hefðbundnar rafskautar nota aðallega silfurpasta (sem hefur góða leiðni en er afar dýrt). Koparþanið (með leiðni sem er nálægt silfri og kostar aðeins um 1/50 af silfri) getur hulið yfirborð frumunnar með „ristarkerfi“ til að mynda skilvirkt straumsöfnunarnet. Ristabil koparnetsins leyfa ljósi að komast eðlilega í gegn (án þess að loka fyrir ljósmóttökusvæði frumunnar) og á sama tíma geta ristalínurnar fljótt safnað straumnum sem dreifist í ýmsum hlutum frumunnar, sem dregur úr „raðviðnámstapi“ við straumflutning og bætir heildarorkuframleiðslunýtni sólarorkueiningarinnar.

2.1.2 Aðlögun að aflögunarkröfum sveigjanlegra sólarorkueininga

Sveigjanlegar sólarsellur (eins og þær sem notaðar eru í bogadregnum þökum og færanlegum búnaði) þurfa að vera sveigjanlegar. Ekki er hægt að aðlaga hefðbundnar silfurpasta rafskautar (sem eru brothættar og auðvelt að brjóta þegar þær eru beygðar). Hins vegar hefur koparnetið góðan sveigjanleika og teygjanleika og getur beygst samtímis sveigjanlegu rafhlöðunni. Eftir beygju viðheldur það stöðugri leiðni og kemur í veg fyrir rafmagnsbilun af völdum rafskautsbrota.

2.2 Að auka endingu sólarorkueininga

2.2.1 Að standast umhverfis tæringu og vélræna skemmdir

Sólarorkueiningar eru útsettar utandyra í langan tíma (útsettar fyrir vindi, rigningu, háum hita og miklum raka). Hefðbundnar silfurpasta rafskautar tærast auðveldlega af vatnsgufu og salti (á strandsvæðum), sem leiðir til minnkaðrar leiðni. Koparnetið getur bætt tæringarþol sitt enn frekar með yfirborðshúðun (eins og tinhúðun og nikkelhúðun). Á sama tíma getur netbygging koparnetsins dreift álagi frá ytri vélrænum áhrifum (eins og hagléli og sandárekstri), komið í veg fyrir að fruman brotni vegna of mikils staðbundins álags og lengir endingartíma sólarorkueiningarinnar.

2.2.2 Aðstoð við varmadreifingu og minnkun hitataps

Sólarorkueiningar mynda hita vegna ljósgleypni við notkun. Of hátt hitastig leiðir til „hitastuðullstaps“ (orkuframleiðslunýtni kristallaðra kísilsella minnkar um 0,4% – 0,5% fyrir hverja 1°C hækkun á hitastigi). Kopar hefur framúrskarandi varmaleiðni (með varmaleiðni upp á 401W/(m²).・K), mun hærra en silfurpasta). Koparþankaða netið getur verið notað sem „varmaleiðnirás“ til að leiða hita sem myndast af frumunni fljótt að yfirborði einingarinnar og dreifa hita með loftkonvektingu, sem lækkar rekstrarhita einingarinnar og dregur úr skilvirkni tapi af völdum hitataps.

3. Helstu ástæður fyrir því að velja „koparefni“ fyrir koparþankað net: Aðlögun að afköstum orkuframleiðslublaða

Raforkuframleiðslublöð hafa strangar kröfur um afköst fyrir koparþanið net og eðlislægir eiginleikar kopars uppfylla þessar kröfur fullkomlega. Sérstakir kostir eru sýndir í eftirfarandi töflu:

Að lokum má segja að koparþanið í orkuframleiðslublöðum sé ekki „alhliða íhlutur“ heldur gegni það markvissu hlutverki eftir gerð búnaðarins (vindorka/ljósrafmagn). Í vindmyllublöðum leggur það áherslu á „eldingarvarnir + heilsufarseftirlit“ til að tryggja örugga notkun búnaðarins; í sólarorkueiningum leggur það áherslu á „háa skilvirkni leiðni + endingu burðarvirkis“ til að bæta skilvirkni og endingartíma orkuframleiðslunnar. Kjarni virkni þess snýst um þrjú meginmarkmið: „tryggja öryggi, stöðugleika og mikla skilvirkni orkuframleiðslubúnaðar“ og eiginleikar koparefnisins eru lykilatriði til að ná þessum aðgerðum.