Медная пашыраная сетка, якая выкарыстоўваецца ў лапатках для выпрацоўкі электраэнергіі (звычайна гэта тычыцца лапатак ветравых турбін або лапападобных канструкцый у сонечных фотаэлектрычных модулях), адыгрывае ключавую ролю ў забеспячэнні электраправоднасці, павышэнні структурнай стабільнасці і аптымізацыі эфектыўнасці выпрацоўкі электраэнергіі. Яе функцыі неабходна дэталёва прааналізаваць у залежнасці ад тыпу абсталявання для выпрацоўкі электраэнергіі (ветраэнергетыка/фотаэлектрыка). Ніжэй прыведзена інтэрпрэтацыя для канкрэтнага сцэнарыя:
1. Лопасці ветраных турбін: асноўныя ролі меднай пашыранай сеткі - маланкаабарона і маніторынг канструкцый
Лапаткі ветраных турбін (у асноўным вырабленыя з кампазітных матэрыялаў са шкловалакна/вугляроднага валакна, даўжынёй да дзясяткаў метраў) з'яўляюцца кампанентамі, схільнымі да ўдараў маланкі на вялікіх вышынях. У гэтым выпадку медная пашыраная сетка ў асноўным выконвае двайныя функцыі «маланкаабароны» і «кантролю здароўя». Канкрэтныя ролі падзелены наступным чынам:
1.1 Абарона ад удару маланкі: стварэнне «праводнага шляху» ўнутры лапаткі для прадухілення пашкоджання маланкай
1.1.1 Замена лакальнай абароны традыцыйных металічных маланкаадводаў
Традыцыйная абарона ад маланкі з дапамогай лопасці абапіраецца на металічны разраднік на кончыку лопасці. Аднак асноўны корпус лопасці выраблены з ізаляцыйных кампазітных матэрыялаў. Пры ўдары маланкі ток, верагодна, утворыць унутры «крокавую напругу», што можа разбурыць структуру лопасці або спаліць унутраны ланцуг. Медная пашыраная сетка (звычайна дробная медная тканая сетка, прымацаваная да ўнутранай сценкі лопасці або ўбудаваная ў пласт кампазітнага матэрыялу) можа ўтвараць бесперапынную праводную сетку ўнутры лопасці. Яна раўнамерна праводзіць ток маланкі, які атрымліваецца разраднікам на кончыку лопасці, да сістэмы зазямлення ў корані лопасці, пазбягаючы канцэнтрацыі току, якая можа пашкодзіць лопасць. Адначасова яна абараняе ўнутраныя датчыкі (напрыклад, датчыкі дэфармацыі і тэмпературы) ад пашкоджання маланкай.
1.1.2 Зніжэнне рызыкі іскраў, выкліканых маланкай
Медзь мае выдатную электраправоднасць (з удзельным супраціўленнем усяго 1,72×10⁻⁸Ω・м, што значна ніжэй, чым у алюмінію і жалеза). Ён можа хутка праводзіць ток маланкі, памяншаць высокатэмпературныя іскры, якія ўтвараюцца токам, які знаходзіцца ўнутры ляза, прадухіляць узгаранне кампазітных матэрыялаў ляза (некаторыя кампазітныя матэрыялы на аснове смалы лёгкаўзгаральныя) і зніжаць небяспеку бяспекі ад узгарання ляза.
1.2 Маніторынг стану канструкцый: функцыя «датчыка» або «носьбіта сігналу»
1.2.1 Дапамога ў перадачы сігналу ўбудаваных датчыкаў
Сучасныя лопасці ветраных турбін павінны кантраляваць сваю ўласную дэфармацыю, вібрацыю, тэмпературу і іншыя параметры ў рэжыме рэальнага часу, каб вызначыць наяўнасць расколін і пашкоджанняў ад стомленасці. Унутры лопасцей імплантавана вялікая колькасць мікрадатчыкаў. Медная пашыраная сетка можа выкарыстоўвацца ў якасці «лініі перадачы сігналу» датчыкаў. Нізкае супраціўленне меднай сеткі памяншае згасанне сігналаў маніторынгу падчас перадачы на вялікія адлегласці, гарантуючы, што сістэма маніторынгу ў корані лопасці можа дакладна атрымліваць дадзеныя аб стане кончыка лопасці і корпуса лопасці. У той жа час сеткаватая структура меднай сеткі можа ўтвараць «размеркаваную сетку маніторынгу» з датчыкамі, пакрываючы ўсю плошчу лопасці і пазбягаючы сляпых зон маніторынгу.
1.2.2 Павышэнне антыстатычных уласцівасцей кампазітных матэрыялаў
Калі лопасць круціцца з высокай хуткасцю, яна трэцца аб паветра, што прыводзіць да ўтварэння статычнай электрычнасці. Калі назапашваецца занадта шмат статычнай электрычнасці, яна можа перашкаджаць сігналам унутраных датчыкаў або выводзіць з ладу электронныя кампаненты. Праводнасць меднай пашыранай сеткі дазваляе праводзіць статычную электрычнасць да сістэмы зазямлення ў рэжыме рэальнага часу, падтрымліваючы электрастатычны баланс унутры лопасці і забяспечваючы стабільную працу сістэмы маніторынгу і схемы кіравання.
2. Сонечныя фотаэлектрычныя модулі (лапаткападобныя структуры): асноўныя ролі меднай пашыранай сеткі - праводнасць і аптымізацыя эфектыўнасці вытворчасці энергіі
У некаторых сонечных фотаэлектрычных абсталяваннях (напрыклад, гнуткіх фотаэлектрычных панэлях і падобных на лопасці энергаблоках фотаэлектрычных плітак) медная пашыраная сетка ў асноўным выкарыстоўваецца для замены або падтрымкі традыцыйных срэбных паставых электродаў, паляпшаючы эфектыўнасць праводнасці і трываласць канструкцыі. Канкрэтныя ролі наступныя:
2.1 Паляпшэнне эфектыўнасці збору і перадачы току
2.1.1 «Недарагое праводнае рашэнне» на замену традыцыйнай сярэбранай пасты
Асновай фотаэлектрычных модуляў з'яўляецца крышталічны крэмніевы элемент. Для збору фотагенераванага току, які генеруецца элементам, патрэбныя электроды. У традыцыйных электродах у асноўным выкарыстоўваецца сярэбраная паста (якая мае добрую праводнасць, але надзвычай дарагая). Медная пашыраная сетка (з праводнасцю, блізкай да праводнасці срэбра, і коштам усяго каля 1/50 ад кошту срэбра) можа пакрываць паверхню элемента праз «сеткавую структуру», утвараючы эфектыўную сетку збору току. Зазоры сеткі меднай сеткі дазваляюць святлу пранікаць нармальна (не блакуючы зону прыёму святла элемента), і ў той жа час лініі сеткі могуць хутка збіраць ток, рассеяны ў розных частках элемента, памяншаючы «страты паслядоўнага супраціўлення» падчас перадачы току і павышаючы агульную эфектыўнасць выпрацоўкі энергіі фотаэлектрычным модулем.
2.1.2 Адаптацыя да патрабаванняў да дэфармацыі гнуткіх фотаэлектрычных модуляў
Гнуткія фотаэлектрычныя панэлі (напрыклад, тыя, што выкарыстоўваюцца ў выгнутых дахах і партатыўным абсталяванні) павінны мець характарыстыкі гнуткасці. Традыцыйныя электроды з сярэбранай пасты (якія далікатныя і лёгка ламаюцца пры згінанні) не могуць быць адаптаваны. Аднак медная сетка мае добрую гнуткасць і пластычнасць, што дазваляе ёй згінацца сінхронна з гнуткай ячэйкай. Пасля згінання яна захоўвае стабільную праводнасць, што дазваляе пазбегнуць збояў у выпрацоўцы энергіі з-за паломкі электрода.
2.2 Павышэнне структурнай трываласці фотаэлектрычных модуляў
2.2.1 Устойлівасць да карозіі і механічных пашкоджанняў пад уздзеяннем навакольнага асяроддзя
Фотаэлектрычныя модулі працяглы час знаходзяцца пад уздзеяннем вонкавага паветра (ветру, дажджу, высокай тэмпературы і высокай вільготнасці). Традыцыйныя электроды з сярэбранай пасты лёгка падвяргаюцца карозіі пад уздзеяннем вадзяной пары і солі (у прыбярэжных раёнах), што прыводзіць да зніжэння праводнасці. Медная сетка можа яшчэ больш палепшыць сваю каразійную ўстойлівасць дзякуючы павярхоўнаму пакрыццю (напрыклад, луджанню і нікеляванню). У той жа час сеткаватая структура меднай сеткі можа рассейваць напружанне ад знешніх механічных уздзеянняў (напрыклад, ад граду і пяску), прадухіляючы паломку элемента з-за празмернага лакальнага напружання і падаўжаючы тэрмін службы фотаэлектрычнага модуля.
2.2.2 Дапамога ў рассейванні цяпла і зніжэнні страты тэмпературы
Фотаэлектрычныя модулі падчас працы выпрацоўваюць цяпло з-за паглынання святла. Занадта высокія тэмпературы прывядуць да «страты тэмпературнага каэфіцыента» (эфектыўнасць выпрацоўкі энергіі крышталічных крэмніевых элементаў зніжаецца прыкладна на 0,4–0,5 % на кожныя 1℃ павышэння тэмпературы). Медзь мае выдатную цеплаправоднасць (з цеплаправоднасцю 401 Вт/(м・K), значна вышэй, чым у сярэбранай пасты). Медная пашыраная сетка можа выкарыстоўвацца ў якасці «канала цеплааддачы» для хуткага адводу цяпла, якое выпрацоўваецца ячэйкай, да паверхні модуля і рассейвання цяпла праз канвекцыю паветра, зніжаючы рабочую тэмпературу модуля і памяншаючы страты эфектыўнасці, выкліканыя стратай тэмпературы.
3. Асноўныя прычыны выбару «меднага матэрыялу» для меднай пашыранай сеткі: адаптацыя да патрабаванняў да прадукцыйнасці лапатак для вытворчасці энергіі.
Лапаткі для выпрацоўкі энергіі маюць строгія патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык меднай пашыранай сеткі, і ўласцівыя характарыстыкі медзі ідэальна адпавядаюць гэтым патрабаванням. Канкрэтныя перавагі паказаны ў наступнай табліцы:
| Асноўныя патрабаванні | Характарыстыкі меднага матэрыялу |
| Высокая электраправоднасць | Медзь мае надзвычай нізкае ўдзельнае супраціўленне (толькі ніжэйшае, чым у срэбра), што дазваляе ёй эфектыўна праводзіць ток маланкі (для ветраэнергетыкі) або фотагенераваны ток (для фотаэлектрычных элементаў) і памяншаць страты энергіі. |
| Высокая гнуткасць і пластычнасць | Ён можа адаптавацца да дэфармацыі лапатак ветраных турбін і патрабаванняў да выгібу фотаэлектрычных модуляў, пазбягаючы паломак. |
| Добрая каразійная ўстойлівасць | Медзь лёгка ўтварае ўстойлівую ахоўную плёнку з аксіду медзі на паветры, а яе каразійная ўстойлівасць можа быць дадаткова палепшана шляхам пакрыцця, што робіць яе прыдатнай для выкарыстання на адкрытым паветры. |
| Выдатная цеплаправоднасць | Гэта спрыяе цеплааддачы фотаэлектрычных модуляў і памяншае страты тэмпературы; у той жа час прадухіляе лакальнае высокатэмпературнае апёк лапатак ветраных турбін падчас удараў маланкі. |
| Эканамічнасць | Яго праводнасць блізкая да праводнасці срэбра, але яго кошт значна ніжэйшы за срэбра, што можа значна знізіць вытворчыя выдаткі на лапаткі для выпрацоўкі энергіі. |
У заключэнне, медная пашыраная сетка ў лапатках для вытворчасці электраэнергіі не з'яўляецца «універсальным кампанентам», а адыгрывае мэтанакіраваную ролю ў залежнасці ад тыпу абсталявання (ветраэнергетыка/фотаэлектрыка). У лапатках ветраных турбін яна сканцэнтравана на «маланкаабароне + маніторынгу стану» для забеспячэння бяспечнай працы абсталявання; у фотаэлектрычных модулях яна сканцэнтравана на «высокаэфектыўнай праводнасці + структурнай трываласці» для павышэння эфектыўнасці вытворчасці электраэнергіі і тэрміну службы. Сутнасць яе функцый заключаецца ў трох асноўных мэтах: «забеспячэнні бяспекі, стабільнасці і высокай эфектыўнасці абсталявання для вытворчасці электраэнергіі», а характарыстыкі меднага матэрыялу з'яўляюцца ключавой падтрымкай для рэалізацыі гэтых функцый.
Час публікацыі: 29 верасня 2025 г.