Väliandmed 150 MW Saudi Araabia päikeseelektrijaamast (4200 keemilist elektroodi, 3,1 Ω keskmine padja takistus) ja Lähis-Ida/Aafrika/Kagu-Aasia ekspordisaadetistest: miks standardsed ajamiga vardad liivases, kivises ja lateriitpinnases purunevad – ja mida hankedokument selle asemel ütleb.

Vestlus, millele ma selles artiklis keskenduda tahan, leidis aset 2020. aasta augustis, kui Madridis asuv energiafirma saatis päringu, mis viis 150 MW Saudi Araabia PV projektini, millest käesoleva artikli väliandmed pärinevad. Päringumeilis küsiti järgmist:keemilised maandusvardad...ühiskonna mastaabis päikesepaneelide asukoha puhul, kus pinnase takistuse uuring näitas 1500–2200 Ω·cm vahemikku. Geotehniline aruanne oli selge, EPC oli pädev ja asukoht asus kalikševööndis, mida juhtivinsener oli näinud 2018. aastal Tšiilis ühe väiksema projekti puhul, kus joodetud varda varud olid kolmandal aastal triivinud üle puutepinge piiri, kuna COVID-i reisipiirangute tõttu jäeti vahele kaks planeeritud kastmisvisiiti. Ta ei tahtnud seda korrata. Artikkel, mida te loete, on inseneriväide, mis sellest e-kirjast välja tuli – pinnasetüübi raamistik, mille EPC lõpuks hankedokumenti kirjutas, ja väliandmed tehasest, mis selle koostas.

See juhend on mõeldud hankemeeskondadele, kes saavad sarnase päringu: Lähis-Ida, Aafrika ja KSH projektide omanikud, kelle geotehniline aruanne on laual, kelle projekteerimismeeskond küsib keemilise elektroodi asemel keeratavat varda ja kelle hankedokument tuleb kirjutada järgmise kahe nädala jooksul. Allpool on loetletud kolm pinnasetüüpi – liiv, kivim ja lateriit –, mis esinevad nendes aruannetes kõige sagedamini, ning rikkeviisid on igaühe puhul spetsiifilised. Mis kõigi kolme puhul ei muutu, on hankepoolne vastus.

1. Liivane pinnas – õhus oleva traadi rike

Kuiv liiv on kolmest rikkeviisist kõige ebaloogilisem. Paberil näeb see välja nagu täiesti peen maanduskeskkond: see on lahti, hästi drenaažitav ja seda on lihtne puurida. Wenneri neljatihvtiline näit räägib aga teistsugust lugu. Kuiva kõrbeliiva näit 1 m sügavusel on tavaliselt 3000–10 000 Ω·cm; luidete liiva puhul 1,5 m sügavusel võib see halvimal juhul olla üle 20 000 Ω·cm. Põhjus on iooniline, mitte mehaaniline: kuival liival pole peaaegu üldse savi ega lahustunud mineraale, mis juhiksid voolu varda pinnalt eemale.

Arvutust muudab varda pinnal olev niiskus. A keemiline maandusvarrason vasega kaetud südamik 100 mm puuritud rõnga sees, kusjuures rõngas on täidetud hügroskoopse tagasitäitemassiga (tavaliselt bentoniit, mis on segatud magneesiumsulfaadiga). See segu imab pinnasest ja hooajalisest niiskusest ümbritsevat niiskust, hoiab seda varda pinna vastu ja vabastab aeglaselt ioonseid aineid vahetusse pinnasesse. Tulemuseks on see, et varda ja pinnase vaheline piirpind käitub nagu umbes 200 Ω·cm pinnas, isegi kui ümbritseva pinnase takistus on 8000 Ω·cm. NEMA GR-1 varda geomeetria jääb samaks; muutub ainult kokkupuude pinnasega.

Meie Lähis-Itta saadetud toodangutel aastatel 2020–2025 oli keemilise muldvardaga paigaldiste keskmine takistus 2000–8000 Ω·cm liivaribas 3,6 Ω, võrreldes 5 Ω projekteeritud eesmärgiga, ilma niisutustsüklita. Ainult veetavate varrastega paigaldiste puhul samas ribas külgnevates kohtades oli takistus kasutuselevõtul 18–42 Ω ja need puuriti esimese aasta jooksul uuesti. Varda läbimõõt oli sama. Erinevus seisnes tagasitäidetes.

2. Kivine pinnas – kaliišikihi pudelikael

Saudi Araabia saidil, kust käesolevas artiklis väliandmed pärinevad, oli edela-massiivi nurgas 3,5 m paksune kališšikiht. Algne spetsifikatsioon nägi ette 2,4 m pikkuseid sissetöötatavaid vardaid – mis toimisid 94% massiivist. Ülejäänud 6% asusid kališšikihil, mis oli liiga madal, et neid läbi suruda, ja liiga takistuslik, et neid ignoreerida. Kuue padja selles nurgas näit oli kasutuselevõtul üle 4,7 Ω isegi siis, kui varras oli pikendatud 3,0 m-ni. Tegime kahte asja: läksime üle delta-mustriga topeltelektroodidele (kaks 2,4 m varda kolmnurgas iga padja ümber) ja lisasime...kolonni grafiidist maapinnamoodulidkeskpinge trafo padjanditel paralleelselt. Viienda aasta korduskatse tulemuseks oli halvim tulemus 4,7 Ω – projekteerimisvaru piires –, kuna moodulid pikendasid ekvipotentsiaalpinda külgsuunas kohas, kus vertikaalne tee oli blokeeritud.

Hankemeeskonna jaoks jagunevad kivised kohad kahte praktilisse kategooriasse. Esimene on lõheline kivim, millel on mullaga täidetud tühimikud – puuritav, kuid varras puutub kokku ainult mullafraktsiooniga, mitte kivimi maatriksiga. Teine on terve kivim või kalikš (kaltsiumkarbonaadiga tsementeerunud pinnas) kavandatud elektroodisügavusel või selle lähedal, kus puurimine muutub kas võimatuks või ebaökonoomseks. Lähis-Idas ja USA lääneosas on palju teist kategooriat; suurtes osades Saudi Araabiast, Katarist ja AÜE-st on kalikši kiht 2–4 m jaISRICi maailma mullainfokataloog paigutab sama profiili Saheli ja Aafrika Sarve piirkonnas hooajaliselt kuivadesse tsoonidesse.

Kaljude kohta käivate hangete põhjalikumate küsimuste korralFAO mulla klassifitseerimise andmekeskuslaseb hankemeeskonnal enne geotehnika töövõtja kohalejõudmist piirkondliku mullakaardi koostada – see on odavaim koht, et teada saada, kas asukoht asub kaliks- või murenenud graniidist aluspinnal.FAO maailma muldade viitedokumenton väljaviide mullaklasside nimedele, mis lõpuks pakkumise hindamislehele (BES) lisatakse.

3. Lateriitmuld – hooajalise kõikumise probleem

Lateriit on pinnasetüüp, kus tavaline elektriline varras läbib kasutuselevõtu, kuid kaotab seejärel kuivaperioodi saabudes vaikselt puutepinge akna. Lateriit on raua- ja alumiiniumirikas jääkmuld, mis on levinud troopilises Aafrikas (Nigeeria, Ghana, Keenia, Mosambiik), Lõuna-Aasias (suur osa India poolsaarest, Sri Lanka, osa Bangladeshist) ja Lõuna-Ameerika osades (Brasiilia kirdeosa, Guyana). Pinnas on hästi kuivendatud ja selles on kõrge raudoksiidi sisaldus, mis annab sellele iseloomuliku punakaspruuni värvuse.

Elektriprobleemiks on hooajaline kõikumine. Avaldatud Lääne-Aafrika lateriidi väliuuringud näitavad tavaliselt märja aastaaja eritakistust vahemikus 200–800 Ω·cm – mis on tavalise käitatava varda puhul täiesti töökorras – ja kuivperioodi eritakistust üle 5000 Ω·cm – mis jääb sama varda töökorras olevast vahemikust väljapoole. Käitatav varras ei muutu; seda ümbritsev pinnas muutub. Kuuekuuline kastmistsükkel võib küll kuiva aastaaja näidu stabiliseerida, kuid sama kastmisdistsipliini probleem ilmneb uuesti: kastmismeeskond, kes ei ilmu õigel ajal kohale, jätab padja ülejäänud kuiva aastaajaks puutepinge akna rikkevahemikku.

Spetsiifiliselt SEA lateriidi leiukohtade puhul kehtib sama hooajaline loogika, millel on veidi erinev ajastus: Indoneesias ja Filipiinidel on kuiv periood lühem, kuid intensiivsem kui Lääne-Aafrika kuiv periood, mis tähendab, et takistuse kõikumine on kokku surutud kitsamasse aknasse. Keemilise maapõue toimimismudel – niiskust säilitav tagasitäide, kastmistsükli puudumine – toimib mõlemal juhul.

4. Hankedokumendi sisu

Kõigi kolme ülaltoodud pinnasetüübi puhul on inseneriotsus sama: tavaline sissepressitud varras ei ole õige toode. Hankedokumendis tuleb välja tuua, mis on õige.

Kolm hankepoolset kontrolli teevad vahet, kas spetsifikatsioon lahendab probleemi või loob probleemi.

1. Tüübikatsetuse aruanne on lisatud ostutellimusele.Keemiline maandusvarras ei ole ainult vasktoru – see on selle sees olev keemiline koostis. Tarnija peab saatma nelja omadusega tüübikatsetuse aruande: takistuse vähenemise tegur võrdlusniiskuse juures, pikaajaline ioonstabiilsus temperatuuril 60 °C / 30 päeva, niiskuse säilivus 90-päevase kuivamise järel ja ESIA-etapi keskkonnanõuetele vastavus. Kaotasime 2019. aasta partii naatriumkloriidi segule (kloriid ründab vasega kaetud südamikke kesta sees) ja meie 2022. aasta tarnija partii ei läbinud ioonstabiilsuse testi 65% säilivusega – see on alla meie sisemise 80% läve –, mistõttu kvalifitseerisime ettevõttesisese segude tootmisliini. Tarnija, kes ei saa seda aruannet esitada, on tarnija, kes ilmub teise aasta lõpus e-kirjaga „meil on uus täiustatud segu”.
2. Pistiku standard on lukustatud IEEE 837-ga.Mehaanilised klambrid ei läbi impulssvoolu testiIEC 62561-1ja seda ei tohiks kasutada suure koormusega projektides. Ühendusstandard on spetsifikatsiooni osa, mis kaitseb vara kogu 25-aastase kavandatud eluea jooksul.
3. Varda geomeetria igaNEMA GR-1.Läbimõõt 17,2 mm kuni 25,4 mm, vaskkatte paksus ≥ 254 µm. Katte paksus on kõige olulisem impulssvoolukoormuste puhul (ESE-otsad, MV-padjad) – õhuke kate puruneb esimesena.

5. Lõpptegemine – mida hankepool peab kõigepealt küsima

Selle artikli avanud 150 MW Saudi Araabia elektrijaam saavutas viiendal kordustestimisel keskmise padja takistuseks 3,1 Ω, võrreldes 5 Ω projekteeritud eesmärgiga, kusjuures halvim padja takistus oli 4,7 Ω edelanurgas, kus kalikoe vertikaalse liikumise peatas. Ükski neist numbritest ei olnud hankeargumendina olemas, kui Madridi EPC saatis 2020. aasta augustis päringu e-kirja – need on täitekeemia, ühendusstandardi, varda geomeetria ja pinnase ja eesmärgi ümberjärjestamise tulemus samasse dokumenti ning seejärel paigaldusmeeskonnale töö tegemise võimaldamine.

Kui olete projekti omanik Lähis-Idas, Aafrikas või Kagu-Aasias ja hankedokument on avatud, siis küsimus, mis määrab, kas projekt jääb järgmise 25 aasta jooksul oma projekteerimisakna piiresse, ei ole „millise varda osta“, vaid „milline on pinnase eritakistus kavandatud elektroodisügavusel ja milline ülaltoodud kolmest rikkeviisist kehtib“. Kõigepealt hankige vastus pinnase kohta; seejärel toote vastus. Seejärel on hankeküsimus, milline kahest tooteperekonnast –keemiline maandusvarras or kolonni grafiidist maapinna moodul(või mõlemad kõige raskemates kohtades) — sobib mullatüübi ja sügavuspiiranguga. Täielik kategoorialeht aadressil/keemiline-maanduselektrood/omab geomeetriavalikuid ja5 parimat elektrolüütiliste ioonmaandusvarraste tootjat 2025. aastaksblogil on tarnijate nimekiri.

Näidispaketi ja konkreetse projekti nelja omadust hõlmava tüübikatsetuse aruande jaoks on kiireim teekontaktlehtLähis-Ida, Aafrika ja Kagu-Aasia projektide näidissaadetised lahkuvad tehasest tavaliselt sama nädala jooksul ning tehnilised vastused saabuvad ühe tööpäeva jooksul.