Rhagymadrodd
Mae'r hwb byd-eang tuag at ynni adnewyddadwy wedi arwain at ehangu cyflym mewn gosodiadau ffotofoltäig (PV) mewn amgylcheddau arfordirol ac alltraeth. Cyrhaeddodd capasiti PV arnofiol ledled y byd tua 5.9 GW erbyn diwedd 2023 a rhagwelir y bydd yn fwy na 10 GW erbyn 2030. Mae PV alltraeth yn cynnig manteision amlwg dros systemau sy'n seiliedig ar y tir, gan gynnwys osgoi cyfyngiadau defnydd tir a chynnyrch ynni uwch oherwydd effaith oeri dŵr ar baneli. Fodd bynnag, mae dŵr môr yn cyflwyno set o fecanweithiau diraddio sy'n bygwth gwydnwch a pherfformiad modiwlau solar yn sylfaenol mewn ffyrdd nad yw gosodiadau daearol yn dod ar eu traws yn anaml.
Mecanweithiau Dŵr Môr-Diraddio a Achosir
Cyrydiad Gwydr a Cholledion Optegol
Gwydr clawr blaen modiwl PV yw'r rhwystr cyntaf sy'n agored i ddŵr môr. Mae astudiaethau arbrofol wedi dangos, ar ôl 98 diwrnod o drochi mewn dŵr môr efelychiedig, bod trosglwyddiad gwydr PV yn gostwng o 91.46% i 70.35%-colled o dros 21 pwynt canran. Mae’r diraddiad optegol dramatig hwn yn cael ei yrru gan broses dyddodiad dilyniannol: mae haenau halen magnesiwm yn ffurfio’n gyntaf ac yn cyflymu cyrydiad lleol yr arwyneb gwydr, ac yna troshaenau halen calsiwm sydd, ynghyd â diddymiad gwydr parhaus, yn gwaethygu colledion optegol ymhellach ac yn lleihau allbwn modiwlau.
Cyrydiad Electrocemegol Cydrannau Metelaidd
Mae dŵr môr yn gyfoethog mewn rhywogaethau ïonig-Na⁺, Cl⁻, Mg²⁺, SO₄²⁻-y mae eu arsugniad neu dreiddiad i'r modiwl yn cychwyn prosesau cyrydiad electrocemegol. Mae electrodau metelaidd, yn enwedig arian (Ag) a chopr (Cu), yn agored iawn i sifftiau posibl a thrylediad ïon, ac mae'r ddau yn peryglu sefydlogrwydd hirdymor. Mewn rhanbarthau arfordirol, y dull methiant sylfaenol yw cyrydiad electrocemegol a galfanig sy'n digwydd mewn cysylltiadau metel a welds, gan fod ymdreiddiad lleithder i'r panel yn cyflymu ocsidiad cysylltiadau metelaidd a diraddio deunyddiau amgapsiwlaidd.
Amlygiad arbennig o weladwy o'r broses hon yw ffurfio llinellau tywyll neu farciau dŵr ar arwynebau modiwl. Mae lleithder llawn halen yn darparu amgylchedd electrolyte ar gyfer adweithiau electrocemegol ar y past arian a ddefnyddir mewn meteleiddio celloedd solar, gan arwain at ffurfio arian ocsid sy'n ymddangos fel llinellau du gweladwy, gan ddiraddio ymddangosiad a pherfformiad trydanol y modiwl.
Amgylchyniad a Blwch Cyffordd Agored i Niwed
Mae amlygiad hir i leithder o halen yn arwain at gyrydiad rhannau modiwl pwysig fel fframiau, blychau cyffordd, ac arwynebau gwydr sy'n arwain at ostyngiad mewn perfformiad a byrhau bywyd gwasanaeth modiwl. Os yw blwch dosbarthu, terfynell, neu wrthdröydd yn cael ei ymdreiddio gan niwl halen neu anwedd, mae'n rhydu yn y pen draw oherwydd y dyddodion. Felly, dylai blychau cyffordd ar gyfer cymwysiadau morol gael eu selio IP68 i fod yn brawf halen a lleithder.
Cyfraddau Diraddio Cyflymedig
Mae arsylwadau maes o fodiwlau deu-wyneb o dan amodau arfordirol yn adrodd am gyfraddau diraddio blynyddol effeithiol rhwng tua 0.36% a 0.75% y flwyddyn ar gyfer modiwlau sydd wedi'u crynhoi'n dda. Fodd bynnag, mae cronni halen ar fodiwlau PV alltraeth yn cyflymu'r gyfradd ddiraddio 0.05% i 0.13% ychwanegol, gan leihau oes modiwl o bosibl 3 i 5 mlynedd. Mewn achosion eithafol gydag amgįu wedi'i ddylunio'n wael, mae-botensial i ochr y cefn-wedi achosi colledion pŵer yn ôl yn lleol o fwy na 30%.
Safonau Profi'r Diwydiant
Y safon ryngwladol sylfaenol sy'n llywodraethu ymwrthedd cyrydiad niwl halen yw IEC 61701, sy'n disgrifio dilyniannau prawf i bennu ymwrthedd modiwlau PV i gyrydiad o niwl halen sy'n cynnwys cyfansoddion clorid megis NaCl a MgCl₂. Mae lefel y prawf mwyaf difrifol-Lefel 6-yn cynnwys wyth cylch prawf dros 56 diwrnod. Mae pob cylch 7 diwrnod yn cynnwys pedwar cam o chwistrellu halen sy'n para dwy awr ar 35 gradd gyda lleithder o 93%, ac yna storio ar 40 gradd gyda lleithder rheoledig. Mae'r protocol trylwyr hwn yn gwerthuso diraddiad allbwn pŵer, parhad tir, cerrynt gollyngiadau gwlyb, ymwrthedd inswleiddio, ac ymddangosiad.
Cyflwynodd trydydd argraffiad IEC 61701, a gyhoeddwyd yn 2020, ddiweddariadau pwysig: roedd dulliau prawf wedi'u cyddwyso a'u halinio ag argraffiadau newydd o IEC 61215 ac IEC 61730, ac ychwanegwyd atodiad normadol i arwain pa ddulliau prawf sy'n berthnasol i wahanol gymwysiadau. Mae rhai gweithgynhyrchwyr wedi rhagori ar ofynion y safon yn wirfoddol, gan gynnal profion beicio niwl halen am hyd at 168 diwrnod-tair gwaith hyd y lefel safon uchaf{7}}a chyflawni colled pŵer o 1% yn unig.
Strategaethau Lliniaru a Gwarchod
Haenau Gwydr Uwch
Mae gwneuthurwyr blaenllaw PV wedi datblygu haenau gwydr arbenigol ar gyfer amgylcheddau morol. Mae un dull nodedig yn defnyddio haen sylfaen SiO₂ drwchus wedi'i chyfuno â-haen arwyneb adlewyrchol gwrth-drosglwyddo uchel; mae'r haen sylfaen i bob pwrpas yn rhwystro anwedd dŵr a threiddiad ïon clorid tra bod yr haen arwyneb yn darparu gallu hunan-lanhau ac yn cynnal trawsyriant uwchlaw 94%. Mae modiwlau o'r fath wedi pasio prawf niwl halen Lefel 8 IEC 61701, gan ragori ar ofynion confensiynol. Dangoswyd bod proses amddiffyn integredig sy'n cyfuno swbstrad tymherus, haen nano dwbl, dyddodiad haen atomig, hunan-lanhau uwch-hydroffobig, a selio ymyl yn ymestyn oes modiwl y tu hwnt i 25 mlynedd, gyda gwydr haen dwbl yn dangos goddefgarwch chwistrellu halen yn fwy na 1,100 awr.
Ffrâm a Gwarchodaeth Strwythurol
Mae fframiau alwminiwm modiwlau PV daearol safonol fel arfer yn cael eu hanodeiddio i fanyleb AA10. Ar gyfer amgylcheddau morol, rhaid uwchraddio hwn i AA20 (trwch 20-25 μm), a ystyrir yn safon gradd forol gorfodol ar gyfer prosiectau solar arfordirol. Mae uwchraddio haen anodized y ffrâm o AA10 i AA20 yn gwella ymwrthedd cyrydiad yn ddramatig ac yn gwella dibynadwyedd strwythurol o dan amlygiad hirfaith. Mae haenau dur alwminiwm sinc magnesiwm hefyd wedi'u hardystio i'w defnyddio mewn amgylcheddau morol C5-M, gyda'r cynnwys magnesiwm 3% yn darparu amddiffyniad llawer mwy effeithiol rhag cyrydiad na haenau â chynnwys magnesiwm is.
Hunan{0}}Iachau a Gwrth-Haenau Cyfansawdd UV
Mae datblygiadau diweddar mewn technoleg cotio wedi cyflwyno galluoedd hunan-iacháu ar gyfer offer ffotofoltäig morol. Dangosodd gorchudd cyfansawdd a wnaed trwy electronyddu synergaidd ac chwistrellu electro-chwistrellu, yn ystod profion chwistrellu halen, fod yr arwynebedd wedi cyrydu gryn dipyn yn llai nag ar haenau epocsi gwag, gyda rhwystriant electrocemegol yn fwy nag un yr epocsi gwag o ddau orchymyn maint. Cyflawnwyd hunan-iachâd rhanbarthau a ddifrodwyd o fewn cyfnod byr, ac ar ôl prawf heneiddio carlam 300 awr, cadwodd y cotio ei briodweddau ffisiocemegol a'i berfformiad amddiffynnol.
Cyrydiad Strwythurol ac Effaith Mecanyddol
Y tu hwnt i'r modiwl PV ei hun, mae cydrannau strwythurol systemau PV arnofiol ar y môr yn wynebu heriau cyrydiad difrifol. Mae cyrydiad morol yn lleihau -capasiti cario cymalau T critigol tua 33% i 45%. Mae diraddiad anystwythder yn cyrraedd hyd at 59.76%, tra bod gallu afradu ynni yn gostwng 54.6% i 62.5%. Fodd bynnag, mae haenau naddion epocsi epocsi wedi'u haddasu a haenau sinc graphene yn amddiffyn cymalau T i bob pwrpas, gan gynnal gallu cario llwyth bron heb ei newid heb fethiant cotio.
Goblygiadau Economaidd
Mae cost cyrydiad mewn gosodiadau PV morol yn sylweddol. Dioddefodd fferm solar 5 MW sydd wedi'i lleoli 200 metr o arfordir Iwerydd Florida ostyngiad effeithlonrwydd o 5% yn ei blwyddyn gyntaf, gyda chostau cynnal a chadw yn cyrraedd $15,000 y MW yn flynyddol. Mae manyleb gwrthsefyll cyrydiad priodol yn ychwanegu 5–10% at fil ymlaen llaw o{11}}gostau deunyddiau-tua $2–4 y modiwl-ond mae'r premiwm hwn yn talu amdano'i hun drwy atal cyrydiad ffrâm a fyddai fel arall yn gofyn am newid modiwl llawn. Yn Tsieina, amcangyfrifwyd bod costau cyrydiad ar draws y diwydiant yn 4 triliwn yuan, sy'n cyfrif am 3.34% o CMC, tra gall amddiffyniad cyrydiad effeithiol adennill 25% i 40% o'r colledion hyn.
Casgliad
Mae cyrydiad oherwydd dŵr môr yn un o'r anawsterau sylweddol a wynebir gan y farchnad ffotofoltäig alltraeth ac arfordirol sy'n datblygu'n gyflym. Mae mwy nag un ffordd o egluro natur y broblem. Gwelir gwahanol fathau o ddiraddio yma - cyrydiad gwydr, prosesau electrocemegol sy'n gweithredu ar rannau metel y ddyfais, gwanhau deunydd amgáu yn ogystal â gwanhau strwythur y ddyfais ei hun. Mae'r diwydiant yn cwrdd â'r her trwy ddatblygu technolegau diogelu newydd gan ddefnyddio haenau gwydr amlhaenog ac anodeiddio uwch ar gyfer y casinau metel. Cynorthwyir y diwydiant gan safonau rhyngwladol mewn profion cyrydiad megis IEC 61701. Wrth i nifer y prosiectau alltraeth gynyddu, mae darparu amddiffyniad cyrydiad rhad, dibynadwy yn dod yn hanfodol ar gyfer effeithiolrwydd gweithfeydd ynni solar.
