Quels matériaux sont principalement utilisés pour les supports solaires?

Matériaux pour les structures de montage solaires: acier galvanisé vs aluminium - une analyse comparative

Introduction

Matériaux communs pour les structures de montage solaire

• Acier galvanisé: acier au carbone recouvert d'une couche de zinc (galvanisation) pour améliorer la résistance à la corrosion.

• Aluminium: généralement allié (par exemple, 6061-T6) pour une résistance améliorée, une résistance à la corrosion légère et naturelle.

Acier galvanisé: avantages et inconvénients

1. Force et durabilité

• Avantages:

• Résistance à la traction élevée (jusqu'à 400–550 MPa pour l'acier au carbone), ce qui le rend idéal pour les fermes solaires à grande échelle, les installations robustes ou les régions avec un temps extrême (par exemple, des vitesses de vent élevées, des charges de neige lourdes).

• La structure rigide résiste à la flexion ou à la déformation sous un stress prolongé, garantissant une stabilité à long terme.

• Inconvénients:

• Le poids lourd (densité ~ 7,85 g / cm³) augmente les coûts de transport et nécessite plus de main-d'œuvre pour l'installation.

• Sujet à la rouille si le revêtement de zinc est endommagé (par exemple, rayures, bords coupés), bien que la galvanisation offre une protection significative.

2. Coût

• Coût initial: généralement moins cher que l'aluminium, en particulier pour les grandes quantités. L'acier au carbone est largement produit et la galvanisation est un traitement de surface rentable.

• Coût à long terme: un entretien moindre dans des environnements non corrosifs, mais les réparations pour les dommages de revêtement (par exemple, la peinture de retouche) peuvent être nécessaires dans des conditions difficiles.

3. Résistance à la corrosion

• La galvanisation crée une barrière sacrificielle: le zinc oxyde avant l'acier, protégeant le métal de base.

• Limites:

• Dans les zones côtières ou les environnements industriels à haute teneur en sel / à l'humidité, le revêtement de zinc peut se dégrader avec le temps, nécessitant une inspection périodique.

• La coupe ou le soudage pendant l'installation peuvent exposer l'acier nu, nécessitant une galvanisation post-installation ou des revêtements protecteurs.

4. Sustainabilité

• Recyclabilité: l'acier est recyclable infiniment, avec des taux de recyclage globaux élevés (~ 90%).

• Impact environnemental:

• La production d'acier est à forte intensité d'énergie (émissions de co₂ élevées, ~ 1,8–2,5 tonnes par tonne d'acier).

• La galvanisation peut impliquer des produits chimiques dangereux (par exemple, le chlorure de zinc) s'il n'est pas géré de manière durable.

Aluminium: avantages et inconvénients

1. Force et durabilité

• Avantages:

• Le rapport à haute résistance / poids (par exemple, l'aluminium 6061-T6 a environ 276 MPa Strength) le rend adapté à des applications moyennes, telles que des projets solaires ou commerciaux sur le toit.

• Léger (densité ~ 2,7 g / cm³) réduit les coûts de transport et simplifie l'installation, nécessitant souvent moins de travailleurs ou de machines.

• Inconvénients:

• Force absolue inférieure à l'acier, limitant l'utilisation dans des charges ultra-lourdes ou des tableaux à grande échelle.

• Sensible à la déformation de fluage sous un stress élevé constant sur de longues périodes (bien que les alliages modernes l'atténuent).

2. Coût

• Coût initial: plus cher que l'acier galvanisé (les matières premières en aluminium coûtent ~ 2 à 3 fois plus élevées que l'acier).

• Coût à long terme: un maintien inférieur en raison de la résistance naturelle à la corrosion; Pas besoin de revêtements protecteurs, sauf dans des environnements extrêmes.

3. Résistance à la corrosion

• L'aluminium forme une couche d'oxyde d'auto-guérison (oxyde d'aluminium) lorsqu'elle est exposée à l'air, offrant une excellente résistance à la rouille et à l'humidité.

• Supérieur dans des environnements sévères: se comporte bien dans les régions côtières, une humidité élevée ou des zones avec des polluants industriels, où l'acier galvanisé peut se corroder plus rapidement.

4. Sustainabilité

• Recyclabilité: L'aluminium est très recyclable, avec environ 95% de son énergie utilisée dans la production économisée pendant le recyclage.

• Impact environnemental:

• La production primaire en aluminium est à forte intensité d'énergie (émissions de CO élevé, ~ 12–15 tonnes par tonne d'aluminium).

• L'utilisation d'aluminium recyclé (post-consommation ou de ferraille) réduit considérablement l'empreinte carbone (par exemple, l'aluminium recyclé utilise environ 5% de l'énergie de la production primaire).

Table de comparaison en tête-à-tête

Considérations clés pour la sélection des matériaux

1. Échelle du projet et exigences de charge:

• Utilisez de l'acier galvanisé pour des projets ou des zones à l'échelle des services publics avec des conditions météorologiques extrêmes.

• Choisissez de l'aluminium pour les systèmes résidentiels / sur les toits ou où le poids est une contrainte (par exemple, les toits plus anciens avec des limites de charge).

2. Facteurs environnementaux:

• Dans les environnements corrosifs (côte, industriel), la résistance naturelle de l'aluminium l'emporte souvent sur le coût initial de l'acier.

• Dans les régions sèches et non corrosives, l'acier galvanisé peut être plus rentable.

3. Objectifs de durabilité:

• Pour les projets à faible teneur en carbone, hiérarchisez l'aluminium fabriqué à partir de contenu recyclé ou d'acier à partir de producteurs à faible émission.

• Les deux matériaux sont infiniment recyclables et soutenant les principes de l'économie circulaire.

4. Coût du cycle de vie:

• La maintenance inférieure de l'aluminium et la durée de vie plus longue dans des environnements difficiles peuvent compenser son coût initial plus élevé de plus de 20 à 25 ans.

Conclusion