Бакарна експандирана мрежа која се користи у лопатицама за производњу енергије (обично се односи на лопатице турбине на ветар или структуре сличне лопатицама у соларним фотонапонским модулима) игра кључну улогу у обезбеђивању електричне проводљивости, побољшању стабилности структуре и оптимизацији ефикасности производње енергије. Његове функције треба детаљно анализирати на основу врсте опреме за производњу електричне енергије (енергија ветра/фотонапонска). Следеће је тумачење специфичног сценарија:
1. Лопатице ветротурбина: Основне улоге бакарне проширене мреже – заштита од грома и структурни мониторинг
Лопатице ветротурбина (углавном направљене од композитних материјала од стаклених влакана/угљеничних влакана, дужине и до десетина метара) су компоненте склоне ударима грома на великим надморским висинама. У овом сценарију, бакарна експандирана мрежа углавном обавља двоструке функције „заштите од грома“ и „праћења здравља“. Конкретне улоге су подељене на следећи начин:
1.1 Заштита од удара грома: Изградња „проводљиве путање“ унутар сечива како би се избегла штета од грома
1.1.1 Замена локалне заштите традиционалних металних громобрана
Традиционална заштита од грома сечива се ослања на метални громобран на врху сечива. Међутим, главни део сечива је направљен од изолационих композитних материјала. Када дође до удара грома, струја ће вероватно формирати „степени напон“ изнутра, који може покварити структуру сечива или спалити унутрашње коло. Бакарна експандирана мрежа (обично фина бакарна ткана мрежа, причвршћена на унутрашњи зид сечива или уграђена у слој композитног материјала) може формирати континуирану проводну мрежу унутар сечива. Он равномерно спроводи струју грома коју прима одводник врха сечива до система уземљења у корену сечива, избегавајући концентрацију струје која може да поквари сечиво. Истовремено, штити унутрашње сензоре (као што су сензори напрезања и температурни сензори) од оштећења грома.
1.1.2 Смањење ризика од варница изазваних громом
Бакар има одличну електричну проводљивост (са отпорношћу од само 1,72 × 10⁻⁸Ω・м, много ниже него код алуминијума и гвожђа). Може брзо да проводи струју грома, смањи варнице високе температуре које настају због задржавања струје унутар сечива, спречи паљење композитних материјала сечива (неки композитни материјали на бази смоле су запаљиви) и смањи опасност од сагоревања сечива.
1.2 Праћење здравља конструкције: Служи као „сензорска електрода“ или „носилац преноса сигнала“
1.2.1 Помагање у преносу сигнала уграђених сензора
Модерне лопатице ветротурбина треба да прате сопствену деформацију, вибрације, температуру и друге параметре у реалном времену како би утврдили да ли постоје пукотине и оштећења од замора. Велики број микро-сензора је имплантиран унутар лопатица. Бакарна проширена мрежа може да се користи као „пренос сигнала“ сензора. Карактеристика ниског отпора бакарне мреже смањује слабљење сигнала за праћење током преноса на велике удаљености, обезбеђујући да систем за праћење у корену сечива може тачно да прими здравствене податке врха сечива и тела сечива. У исто време, мрежаста структура бакарне мреже може да формира „дистрибуисану мрежу за праћење“ са сензорима, покривајући целу површину оштрице и избегавајући праћење слепих тачака.
1.2.2 Побољшање антистатичке способности композитних материјала
Када се оштрица ротира великом брзином, трља се о ваздух и ствара статички електрицитет. Ако се накупи превише статичког електрицитета, то може ометати сигнале унутрашњих сензора или покварити електронске компоненте. Својство проводљивости бакарне проширене мреже може спровести статички електрицитет до система уземљења у реалном времену, одржавајући електростатичку равнотежу унутар сечива и осигуравајући стабилан рад система за праћење и контролног кола.
2. Соларни фотонапонски модули (структуре сличне лопатицама): Основне улоге бакарне проширене мреже – проводљивост и оптимизација ефикасности производње електричне енергије
У некој соларној фотонапонској опреми (као што су флексибилни фотонапонски панели и јединице за производњу енергије од фотонапонских плочица у облику „лопатица“), бакарна експандирана мрежа се углавном користи за замену или помоћ традиционалним електродама од сребрне пасте, побољшавајући ефикасност проводљивости и структурну издржљивост. Конкретне улоге су следеће:
2.1 Побољшање ефикасности прикупљања и преноса струје
2.1.1 „Јефтино проводљиво решење“ које замењује традиционалну сребрну пасту
Језгро фотонапонских модула је кристална силицијумска ћелија. Електроде су потребне за прикупљање фотогенерисане струје коју генерише ћелија. Традиционалне електроде углавном користе сребрну пасту (која има добру проводљивост, али је изузетно скупа). Бакарна проширена мрежа (са проводљивошћу блиском сребрној и ценом од само око 1/50 цене сребра) може покрити површину ћелије кроз „мрежасту структуру“ да би се формирала ефикасна мрежа за прикупљање струје. Мрежне празнине бакарне мреже омогућавају светлости да нормално продире (без блокирања подручја ћелије која прима светлост), а у исто време, линије мреже могу брзо да сакупе струју расуту у различитим деловима ћелије, смањујући „губитак серијског отпора“ током преноса струје и побољшавајући укупну ефикасност производње енергије фотонапонског модула.
2.1.2 Прилагођавање захтевима за деформацију флексибилних фотонапонских модула
Флексибилни фотонапонски панели (као што су они који се користе у закривљеним крововима и преносивој опреми) морају имати карактеристике савитљивости. Традиционалне електроде од сребрне пасте (које су крхке и лако се ломе када се савијају) не могу се прилагодити. Међутим, бакарна мрежа има добру флексибилност и дуктилност, која се може савијати синхроно са флексибилном ћелијом. Након савијања, и даље одржава стабилну проводљивост, избегавајући неуспех у производњи енергије узрокован ломљењем електроде.
2.2 Побољшање структурне издржљивости фотонапонских модула
2.2.1 Отпорност на корозију услед утицаја околине и механичка оштећења
Фотонапонски модули су дуго изложени спољашњости (изложени ветру, киши, високој температури и високој влажности). Традиционалне електроде од сребрне пасте лако кородирају водена пара и со (у приобалним подручјима), што доводи до смањења проводљивости. Бакарна мрежа може додатно побољшати своју отпорност на корозију кроз површинско превлачење (као што је калај и никловање). У исто време, мрежаста структура бакарне мреже може дисперговати напрезање спољашњих механичких утицаја (као што су удар града и песка), избегавајући ломљење ћелије услед прекомерног локалног напрезања и продужавајући радни век фотонапонског модула.
2.2.2 Помагање у одвођењу топлоте и смањењу губитка температуре
Фотонапонски модули генеришу топлоту због апсорпције светлости током рада. Прекомерно високе температуре ће довести до „губитка температурног коефицијента“ (ефикасност производње енергије кристалних силицијумских ћелија смањује се за око 0,4% – 0,5% за сваки пораст температуре од 1℃). Бакар има одличну топлотну проводљивост (са топлотном проводљивошћу од 401W/(м・К), много више него код сребрне пасте). Бакарна експандирана мрежа може се користити као „канал за одвођење топлоте“ за брзо спровођење топлоте коју генерише ћелија на површину модула и расипање топлоте кроз конвекцију ваздуха, смањујући радну температуру модула и смањујући губитак ефикасности узрокован губитком температуре.
3. Основни разлози за избор „бакарног материјала“ за бакарну експандирану мрежу: Прилагођавање захтевима перформанси лопатица за производњу електричне енергије
Лопатице за производњу електричне енергије имају строге захтеве за перформансе за бакарну експандирану мрежу, а инхерентне карактеристике бакра савршено испуњавају те захтеве. Специфичне предности су приказане у следећој табели:
| Основни захтев | Карактеристике бакарног материјала |
| Висока електрична проводљивост | Бакар има изузетно ниску отпорност (само нижу од сребра), што му омогућава ефикасно провођење струје грома (за енергију ветра) или фотогенерисане струје (за фотонапонске системе) и смањење губитка енергије. |
| Висока флексибилност и дуктилност | Може се прилагодити деформацији лопатица ветротурбина и захтевима савијања фотонапонских модула, избегавајући ломљење. |
| Добра отпорност на корозију | Бакар лако формира стабилан заштитни филм од оксида бакра на ваздуху, а његова отпорност на корозију може се додатно побољшати превлаком, што га чини погодним за спољашње окружење. |
| Одлична топлотна проводљивост | Помаже у одвођењу топлоте фотонапонских модула и смањује губитак температуре; истовремено, спречава локално сагоревање лопатица ветротурбина на високим температурама током удара грома. |
| Исплативост | Његова проводљивост је блиска проводљивости сребра, али је његова цена много нижа од цене сребра, што може значајно смањити трошкове производње лопатица за производњу енергије. |
У закључку, бакарна проширена мрежа у лопатицама за производњу електричне енергије није „универзална компонента“, већ игра циљану улогу према врсти опреме (ветар/фотонапон). У лопатицама ветротурбина, фокусира се на „заштиту од грома + праћење здравља“ како би се обезбедио безбедан рад опреме; у фотонапонским модулима, фокусира се на „високу ефикасну проводљивост + структурну издржљивост“ како би се побољшала ефикасност производње енергије и радни век. Суштина његових функција се врти око три основна циља „обезбеђивања сигурности, стабилности и високе ефикасности опреме за производњу енергије“, а карактеристике бакарног материјала су кључна подршка за реализацију ових функција.
Време објаве: 29. септембар 2025.