Wie wählt man Korrosionsschutzmaßnahmen für Photovoltaik-Halterungen in stark korrosiven Küstenumgebungen aus?

Die Tragkonstruktionen von Photovoltaikanlagen bilden das „Skelett“ eines Kraftwerks. Sie tragen die Module und widerstehen Wind- und Temperaturschwankungen. Sind die Tragkonstruktionen korrodiert und beschädigt, können sich die Modulwinkel verändern, die Stromerzeugungseffizienz sinkt und es kann sogar zu Sicherheitsunfällen kommen. Photovoltaikanlagen befinden sich in unterschiedlichen Umgebungen, darunter Küstenregionen mit starker Salzsprühnebelbelastung, stark verschmutzte Industriegebiete und feuchte Regionen. Dort sind die metallischen Tragkonstruktionen ständig Oxidation und Korrosion ausgesetzt.

Küstenregionen stellen die extremsten Bedingungen dar. Der Natriumchloridgehalt in der Atmosphäre im Landesinneren liegt bei etwa 0,8 mg/m², während er in Meeresumgebungen 12,4 bis 60 mg/m² erreichen kann. Hohe Konzentrationen von Salznebel können die Metallkorrosion im Vergleich zu Gebieten im Landesinneren um das Vier- bis Fünffache beschleunigen. Darüber hinaus beschleunigen die Salz- und Chloridionen im Meerwasser die elektrochemische Korrosion; Salznebel, feuchte Luft und UV-Strahlung schädigen die Schutzschicht auf der Oberfläche der Trägerkonstruktion; und die Anhaftung von Meeresorganismen wie Algen und Schalentieren erhöht sowohl deren Gewicht als auch das Korrosionsrisiko. Daher müssen beim Bau von Photovoltaik-Kraftwerken in Küstenregionen wirksame Korrosionsschutzmaßnahmen ergriffen werden.

Zu den gängigen Korrosionsschutztechnologien zählen derzeit im Wesentlichen die folgenden drei:

1. Zink-Aluminium-Magnesium (ZAM)

Dies ist eine neuartige Legierungsbeschichtung mit Aluminium, Zink und Magnesium als Kernkomponenten. Ihre Innovation liegt in ihren „selbstheilenden“ Eigenschaften: Bei Beschädigung der Beschichtung wandern die Korrosionsprodukte des Magnesiums aktiv zur freiliegenden Substratoberfläche und bilden dort einen dichten Schutzfilm, der weitere Korrosion verhindert. Im Gegensatz zur herkömmlichen Verzinkung, die ausschließlich auf physikalischen Barrieren beruht, stellt ZAM einen Quantensprung von der „passiven Barriere“ zur „aktiven Reparatur“ dar. Typischerweise kann eine doppelseitige Beschichtungsqualität von 275 g/m² (ca. 20 Mikrometer Dicke) dank des Synergieeffekts der Legierungskomponenten die Schutzwirkung dickerer Reinzinkbeschichtungen erreichen oder sogar übertreffen.

2. Feuerverzinken

Dies ist das am weitesten verbreitete traditionelle Verfahren. Stahlbauteile, die einer gründlichen Vorbehandlung wie Entfetten und Beizen unterzogen wurden, werden in geschmolzenes Zink bei Temperaturen über 450 °C getaucht. Durch eine Hochtemperaturreaktion bilden sich auf der Stahloberfläche eine Zink-Eisen-Legierungsschicht und eine reine Zinkschicht. Der Korrosionsschutz beruht auf einem zweifachen Mechanismus: Erstens einer physikalischen Barriere – eine dichte Zinkschicht isoliert den Stahl vor Luft, Feuchtigkeit und Salznebel; zweitens einem kathodischen Schutz – das Elektrodenpotenzial von Zink ist niedriger als das von Eisen, sodass sich bei teilweiser Beschädigung der Beschichtung bevorzugt Zink opfert, um das Stahlsubstrat vor Korrosion zu schützen.

3. Unbeschichteter witterungsbeständiger Stahl

Dies ist eine umweltfreundliche, hochwertige Korrosionsschutzlösung, deren Kernstück die Rosthemmung ist. Durch die Zugabe von Legierungselementen wie Kupfer, Phosphor, Chrom und Nickel zum Stahl bildet sich in der Atmosphäre auf der Stahloberfläche auf natürliche Weise eine dichte, stabile und fest haftende Rostschicht. Diese Rostschicht wirkt als natürliche Barriere, blockiert effektiv Sauerstoff und Feuchtigkeit und verlangsamt so die Korrosionsrate deutlich. Gemäß Industriestandards müssen wetterfeste Stahlträger in verschiedenen Umgebungen einen Korrosionszuschlag aufweisen: mindestens 0,25 mm pro Seite in normalen Umgebungen und mindestens 0,5 mm pro Seite in stark korrosiven Umgebungen. Dadurch wird eine Lebensdauer von über 25 Jahren für Photovoltaik-Kraftwerke gewährleistet.

In stark korrosiven Küstenumgebungen weisen die drei korrosionsbeständigen Trägerlösungen jeweils ihre eigenen Stärken auf:

Zink-Aluminium-Magnesium-beschichtete Träger: Besitzen selbstheilende Eigenschaften, eignen sich für kratzempfindliche Umgebungen und bieten im Vergleich zur herkömmlichen Verzinkung einen überlegenen Schutz.

Feuerverzinkte Träger: Ausgereifte Anwendung, kostenkontrollierbar, geeignet für Projekte mit etablierten konventionellen Stahlbauverarbeitungssystemen.

Unbeschichtete witterungsbeständige Stahlträger: Benötigen keine Lackierung, da sie sich auf ihre eigene Rostschicht für den langfristigen Korrosionsschutz verlassen, wodurch spätere Betriebs- und Wartungskosten reduziert werden.

Alle drei Technologien erfüllen die Anforderung an eine 25-jährige Lebensdauer. Bei der Auswahl sollten Korrosionsgrad, Budget, Baubedingungen sowie Betriebs- und Wartungsstrategien umfassend berücksichtigt werden, um den tatsächlichen Bedürfnissen gerecht zu werden.