Phân tích xu hướng cáp năng lượng mặt trời bằng nhôm thay thế cáp năng lượng mặt trời bằng đồng

Với sự tăng trưởng của công suất lắp đặt quang điện toàn cầu (theo dữ liệu của IEA, việc tăng gấp ba công suất năng lượng tái tạo toàn cầu vào năm 2030 là một mục tiêu đầy tham vọng nhưng có thể đạt được)Việc xây dựng nhà máy điện đã chuyển từ "mở rộng quy mô" sang "giảm chi phí tối đa", đồng thời với việc mở rộng diện tích các dự án quang điện, mọi người bắt đầu theo đuổi sự cân bằng giữa chi phí và chất lượng. Mặc dù cáp lõi đồng truyền thống có độ dẫn điện tuyệt vời, nhưng chi phí nguyên liệu thô cao và nhược điểm về trọng lượng đã hạn chế nghiêm trọng hiệu quả triển khai cáp của các nhà máy điện mặt đất quy mô lớn và lợi tức đầu tư của các dự án phân tán. Trong bối cảnh này, cáp năng lượng mặt trời lõi nhôm đã trở thành giải pháp then chốt để giải quyết mâu thuẫn giữa chi phí và hiệu suất thông qua việc đổi mới vật liệu và nâng cấp quy trình. Cáp năng lượng mặt trời lõi nhôm đang trở thành giải pháp được ưa chuộng cho các nhà máy điện phân tán và quy mô lớn với những ưu điểm cốt lõi sau:

Khi khả năng chịu tải của cả hai loại cáp là như nhau, trọng lượng của nhôm có thể giảm khoảng 50%-70% so với cáp đồng. Sau khi giảm trọng lượng, cáp năng lượng mặt trời dễ vận chuyển, lưu trữ và lắp đặt hơn, giúp giảm chi phí nhân công và thời gian lắp đặt. Ngoài ra, ví dụ, trong hệ thống quang điện trên mái nhà, giải pháp kết nối dây nhôm có thể giảm trọng lượng của toàn bộ kết cấu mái nhờ lợi thế về trọng lượng, điều này rất quan trọng đối với các dự án có hạn chế về an toàn tải trọng xây dựng.

Nhôm là nguyên tố kim loại dồi dào nhất trong lớp vỏ trái đất (chiếm khoảng 8%), trong khi trữ lượng đồng chỉ bằng 1/20 nhôm và nguồn tài nguyên đồng toàn cầu đang đối mặt với nguy cơ cạn kiệt (dự kiến các mỏ đồng sẽ chỉ được khai thác trong 30-40 năm). Từ góc độ bền vững, các chỉ số về dấu chân carbon có thể được sử dụng như một số liệu khác. Việc tính toán dấu chân carbon bao gồm toàn bộ chu trình khai thác, sản xuất, vận chuyển và tái chế nguyên liệu thô. Trong quá trình sản xuất dây dẫn nhôm, lượng khí thải carbon thấp hơn 70% so với dây dẫn đồng. Đối với một nhà máy điện quang điện 100MW, lượng khí thải carbon của cáp năng lượng mặt trời nhôm trong toàn bộ vòng đời thấp hơn khoảng 35% so với cáp năng lượng mặt trời đồng, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của EU, Pháp và các quốc gia và khu vực khác về dấu chân carbon của các sản phẩm quang điện. Với sự đổi mới công nghệ của cáp, chẳng hạn như cáp năng lượng mặt trời nhôm bọc thép được phát triển bởi SUNKEAN, tính đến khả năng chống ăn mòn và tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng sản xuất, có thể giảm hiệu quả nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng và bảo vệ chất lượng môi trường trái đất.

Trong hệ thống quang điện, việc kết nối trực tiếp các dây dẫn đồng-nhôm tạo ra nhiều nút thắt kỹ thuật do sự khác biệt về tính chất vật liệu. SUNKEAN đã đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu và phát triển để đưa ra phương pháp truyền dẫn đồng-nhôm có độ ổn định cao, tổn thất thấp, và cam kết cung cấp cho khách hàng giải pháp kết nối cáp đồng-nhôm trọn gói.

Ngoài ra, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng mối nối đồng-nhôm có thể hình thành lớp ăn mòn đáng kể trong môi trường phun muối chỉ trong 30 ngày, với điện trở tiếp xúc tăng hơn 300%. Do đó, các tiêu chuẩn quốc tế rõ ràng yêu cầu phải sử dụng công nghệ chuyển tiếp cho các kết nối đồng-nhôm, chẳng hạn như đầu nối chuyển tiếp đồng-nhôm và xử lý mạ.

Hệ số giãn nở nhiệt của nhôm lớn hơn đồng. Trong các nhà máy điện quang điện có chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm, các mối nối sẽ tạo ra các dịch chuyển ở cấp độ micron do sự giãn nở và co lại do nhiệt lặp đi lặp lại, dẫn đến các điểm uốn bị lỏng. Các thí nghiệm cho thấy sau 1.000 chu kỳ nóng và lạnh, điện trở tiếp xúc của mối nối nhôm tăng trung bình 35%, trong khi điện trở của đồng chỉ tăng 8%. Ngoài ra, nhôm có độ bền kéo dài thấp (khoảng 50MPa) và dễ bị biến dạng dẻo dưới tải dòng điện dài hạn, làm tăng thêm nguy cơ hỏng kết nối. SUNKEAN đã áp dụng các giải pháp nhắm mục tiêu vào phản ứng giãn nở nhiệt và kéo dài của nhôm, và cuối cùng đã đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa các thông số điện và độ ổn định ứng dụng của cáp nhôm.

Ngoài việc kiểm soát chặt chẽ quy trình sản xuất, SUNKEAN còn phát triển các công cụ uốn hỗ trợ và các sản phẩm đầu cuối có đầy đủ thông số kỹ thuật, đồng thời cung cấp hướng dẫn các bước uốn chuyên nghiệp và bảng lựa chọn so sánh thông số kỹ thuật cáp đồng-nhôm, sử dụng kinh nghiệm thực hiện dự án phong phú để giải quyết nhiều vấn đề khác nhau mà khách hàng có thể gặp phải trong quá trình lắp đặt.

Ba khó khăn chính trong quá trình chuyển đổi đồng-nhôm có liên quan chặt chẽ với nhau và cần đạt được những đột phá thông qua đổi mới hợp tác về khoa học vật liệu, kỹ thuật quy trình và thiết kế tiêu chuẩn. Với việc phổ biến các tiêu chuẩn quốc tế, độ tin cậy và tính kinh tế của cáp năng lượng mặt trời lõi nhôm sẽ được cải thiện hơn nữa, trở thành lựa chọn chủ đạo cho truyền tải năng lượng xanh. Với sự đột phá của vật liệu hợp kim nhôm có độ dẫn điện cao, khả năng thay thế lõi nhôm trong lĩnh vực cáp trung thế đã được nâng cao đáng kể. Về mặt bảo vệ môi trường, mức tiêu thụ năng lượng thấp và tỷ lệ tái chế cao của nhôm phù hợp với mục tiêu trung hòa carbon toàn cầu. Theo xu hướng thông minh, các đầu nối đồng-nhôm tích hợp cảm biến có thể theo dõi sự gia tăng nhiệt độ và điện trở theo thời gian thực, ngăn ngừa sự cố và cải thiện độ an toàn của hệ thống. Dự kiến đến năm 2030, thị trường cáp năng lượng mặt trời lõi nhôm toàn cầu sẽ có tốc độ tăng trưởng kép hàng năm đáng kể.