Как морской воздух влияет на солнечную систему

Как морской воздух влияет на солнечную систему

На Пхукете и в прибрежных регионах Таиланда природа как будто сама выбирает солнечную энергетику: солнце светит круглый год, а электрическая нагрузка высока как раз днем, когда работают кондиционеры. Однако прибрежный воздух несёт в себе особый риск: аэрозоль из солей натрия и магния и высокая влажность ускоряют коррозию металлов, разрушают контакты и могут привести к отказуфотоэлектрической системы. Цель этой статьи – разобрать, какие компоненты солнечных установок наиболее уязвимы в солёном воздухе, какие инженерные решения помогают продлить ресурс системы и почему сертификация компонентов для прибрежных условий так важна.

Чем вредна морская среда

Как действует соляной аэрозоль

Когда морские волны разбиваются о берег, возникают микрокапли морской воды. Ветер переносит их на сушу, и они оседают на поверхностях. Хлоридионные отложения накапливаются даже на расстоянии сотен метров от берега. Исследования на Гавайях показали, что годовые скорости отложений сильно варьируются в зависимости от ветра, расстояния до берега и рельефа, но даже на расстоянии нескольких километров от моря солевое загрязнение может быть значительным.

Когда к соли добавляется высокая влажность, на поверхности металлов появляется тонкая проводящая плёнка, которая запускает электрохимическую реакцию, приводящую к коррозии. Коррозии подвержены рамы панелей, крепежные системы, кабели и соединения, металлические опоры, инверторы и распределительные коробки.

Коррозия в щелях. Особенно опасный тип коррозии – когда влага с солью попадают в узкие зазоры под шайбы, в места стыков, в разъёмы, в резьбу и под уплотнения. Там вода испаряется хуже, соль задерживается дольше, и коррозия идёт быстрее.

Гальваническая коррозия. Если разные металлы прилегают друг к другу, во влажной солёной среде между ними может начаться так называемая гальваническая коррозия. Простыми словами это когда один металл в паре «съедает» другой. Это особенно актуально для крепежа, клемм, рам, переходников и заземления.

Дополнительный фактор – температура воздуха. При больших суточных перепадах температур возникает конденсат, который проникает внутрь оборудования и вызывает токи утечки.  

Как выглядит коррозия

Коррозия может проявляться по-разному:

• Металл темнеет, белеет или покрывается налётом

• Появляются темные точки, язвы, углубления

• Края и тонкие элементы постепенно истончаются

• Электрические контакты начинают перегреваться

• Крепления теряют прочность

Почему коррозия опасна

Коррозия не только портит внешний вид системы. В первую очередь это вопрос безопасности

Перегрев и короткие замыкания
Когда коррозия появляется на электрических контактах, они хуже проводят ток, поэтому растет сопротивление, а рост сопротивления приводит к повышению температуры. Перегрев в свою очередь ускоряет разрушение контактов. В итоге это может привести к расплавлению изоляции, короткому замыканию, отказу части системы и, в крайнем случае, к пожару.

Потеря прочности креплений
Болты и металлические элементы истончаются, соединения ослабевают. При сильном ветре или шторме конструкция может деформироваться или сорваться.

Падение эффективности системы
Из-за ухудшения контактов и соединений часть энергии теряется, система работает хуже и даёт меньше выработки.

Какие элементы солнечной системы страдают

Крепёж: болты, гайки, шайбы, зажимы

Особенно часто коррозия и ржавчина появляются в резьбе болтов и гаек и в местах прижима. Крепления теряют прочность, соединения могут ослабевать, конструкция начинает хуже держать нагрузки от ветра и вибрации. Проблема может проявиться через несколько сезонов. Возможно, именно тогда, когда системе предстоит пережить штормовой сезон.

Монтажные профили и несущая конструкция

Металл постепенно теряет защитный слой, на поверхности появляются очаги коррозии, а в неблагоприятных местах – локальные повреждения и истончение. Это ослабляет всю конструкцию.

Электрические контакты и разъёмы

Влага и соль попадают в соединения, и на контактах образуется налёт, который ухудшается проводимость. В результате разъём греется, возрастает риск отказа цепи, перегрева и повреждения изоляции.  

Кабели

Страдают не только проводники, но и внешняя оболочка. Солнечный ультрафиолет, жара, влажность и соль постепенно старят изоляцию проводов. Если кабель или его концы защищены плохо, коррозия добирается до жил и клемм.

Инвертор, распределительные коробки, электрощит

Если влажный солёный воздух попадает внутрь корпуса, он повреждает клеммы, платы, дорожки и металлические части внутри оборудования. При перепадах температуры внутри может образовываться конденсат. Это приводит к нестабильной работе системы, ошибкам, отключениям, потере функций и ускоренному старению оборудования.

Заземление

Заземляющие проводники и точки соединения тоже корродируют, особенно если использованы неподходящие материалы. Это ослабляет защиту системы. А значит, снижается общий уровень электробезопасности.

Какие материалы лучше подходят для прибрежной солнечной системы

Для рам и монтажных профилей рекомендуют использовать алюминиевые сплавы. Алюминий в десятки раз устойчивее к морской атмосфере, чем сталь. Если для углеродистой стали в прибрежных районах скорость потери металла в первый год составляют 50–80 микрон в год и до 200 микрон в крайне агрессивных условиях, то алюминий корродирует значительно медленнее: исследования показывают, что в морской атмосфере толщина коррозионного слоя составляет около одного микрона в год.

Допустима оцинкованная сталь, если покрытие качественное, конструкция хорошо спроектирована, а объект не находится в самой агрессивной зоне у кромки моря.

Болты и крепеж всё же должны быть из стали – алюминию для этого не хватает прочности. Но морской объект не место для обычных стальных болтов с ближайшего склада. Болты и крепежи должны быть из нержавеющей стали 316 – из всех видов стали она устойчивее к коррозии.  

Кабели в прибрежных проектах должны быть защищены качественной наружной оболочкой, устойчивой к влаге, соли и ультрафиолету. Кабель должен выдержать долгую наружную эксплуатацию.  

Что касается проводящей жилы, лужёная медь защищена от коррозии лучше, чем обычная.

Разъёмы и соединения у моря часто становятся точкой отказа. Поэтому важны не только материал контакта, но и качество уплотнения, защита от влаги и корректный монтаж. Используютсертифицированные PV-разъёмы с высокой степенью герметичности.

Корпуса инверторов и коробок должны быть герметичными с хорошей антикоррозионной защитой и подходящим IP-классом. Ели корпус пропускает влажный солёный воздух, внутренние компоненты начинают стареть намного быстрее.

О каких стандартах стоит знать заказчику

Вам не обязательно глубоко разбираться в стандартах и сертификатах, но этот раздел поможет задать подрядчику правильные вопросы.

IEC 61701

Это главный стандарт для солнечных модулей. Он показывает, проходили ли панели испытания на устойчивость к морской атмосфере.

IEC 60068-2-52

Это стандарт испытаний в условиях циклического соляного тумана. Он применяется для оценки стойкости к коррозии крепежа, монтажных конструкций, корпусов оборудования и электрических соединений.

IEC 62930

Один из ключевых стандартов для кабелей. Он важен, потому что кабели в PV-системе работают на улице много лет и должны оставаться безопасными и сохранять рабочие качества в тяжёлых условиях.

ISO 9223

Это не стандарт классификации не оборудования, а коррозионной агрессивности среды. Он помогает понять, насколько суровы условия, в которых предстоит работать вашей системе. Что в свою очередь повлияет на подбор оборудования.

CE, TÜV, TISI

Эти сертификаты подтверждают, что оборудование прошло проверку на безопасность и соответствует международным стандартам качества.

Какие вопросы стоит задать подрядчику перед заключением договора

1. Учитываются ли при выборе компонентов системы особенности прибрежного климата?

2. Подходят ли панели для прибрежной зоны и проходили ли они IEC 61701?

3. Какие материалы используются в монтажной системе: алюминий или сталь?

4. Какой крепёж применяется – обычный или нержавеющая сталь 316?

5. Используются ли лужёные медные кабели?

6. Какие разъёмы стоят в системе и насколько они герметичны?

7. Как защищены инвертор и распределительные коробки от влажного солёного воздуха?

8. Какое обслуживание предлагает компания: осмотры, промывка, проверка соединений?

Заключение

В Южном Таиланде климат сам по себе является инженерным фактором. Соль, влажность и конденсат постепенно разрушают металл и контакты. Это может приводить к многочисленным неприятным последствиям: крепёж ослабевает, конструкция теряет ресурс прочности, разъёмы греются и кабели стареют быстрее. Электрическая часть становится менее надёжной и менее безопасной. Для прибрежного дома, виллы, отеля или ресторана важно проектировать солнечную систему с учетом морского климата.

‍