Примена технологије катодне заштите у ветроелектранама на мору

Технологија катодне заштите (Цатходиц Протецтион, ЦП) је критична техника контроле корозије у индустрији ветра на мору, која се првенствено користи за заштиту челичних конструкција (као што су монопилни темељи, обложне конструкције и подстанице) од електрохемијске корозије у морској води и морским атмосферским срединама. Због дуготрајне-изложености објеката ветрогенератора на мору сложеним корозивним срединама које карактеришу високи салинитет, влажност, пражњење таласа и микроорганизми, технологија катодне заштите је постала једна од кључних мера за обезбеђивање њиховог дугорочно-безбедног рада.

Корозија у ветроелектранама на мору првенствено потиче од следећих фактора животне средине:

• Корозија морске воде: Висок салинитет, растворени кисеоник и хлоридни јони убрзавају корозију метала.
• Корозија плимне зоне: Наизменични мокри{0}}суви циклуси стварају разлике у концентрацији кисеоника, појачавајући локализовану корозију.
• Морско биообраштање: Микроорганизми (нпр. бактерије које редукују сулфат-) промовишу локализовану корозију.
• Циклично оптерећење: Динамичка напрезања изазвана ветром и таласима убрзавају замор од корозије.

Типичне области{0}}склоне корозији:

• Монопилни темељи: Потопљена зона, зона плиме, зона прскања.
• Конструкције омотача и прелазни делови: Заварени спојеви, цевасти чворови.
• Платформе трафостаница на мору: Челични шипови, конструкције за подршку палубе.
• Унутрашњи цевоводи: челична кућишта каблова, цеви за ињектирање.

1. Катодна заштита са жртвеном анодом (САЦП)

принцип:

• Користи метале са већом електрохемијском активношћу (нпр. алуминијум, легуре цинка) као аноде, које кородирају првенствено ради заштите челичних конструкција.

Пријаве:

• Монопилни темељи: аноде заварене или причвршћене директно на површину шипа.
• Обложни цевасти чворови: Прстенасте аноде постављене око цевних спојева.
• Зоне за фугирање прелазних комада: аноде уграђене у материјале за ињектирање.

Материјали аноде:

• Аноде од алуминијумске легуре: Висока струјна ефикасност (85%~90%), висок електрични капацитет, погодна за окружења морске воде.
• Аноде од легуре цинка: Одлична стабилност, тренутна ефикасност од 90% ~ 95% у морској води и муљу са морског дна, погодне за окружења морске воде и подморског муља.

Разматрања дизајна:

• Израчунајте количину и дистрибуцију аноде на основу животног века структуре (обично 25-30 година).
• Узмите у обзир захтеве за густину струје (нпр. уроњена зона: 80~120 мА/м²; зона плиме: 150~200 мА/м²; суб-зона блата: 20~25 мА/м²).

2. Импресионирана тренутна катодна заштита (ИЦЦП)

принцип:

• Користи екстерни извор напајања да натера струју да тече на заштићену структуру, изазивајући катодну поларизацију на површини метала.

Пријаве:

• Велике платформе подстаница на мору: Велика покривеност и тренутна потражња.
• Комплексне структуре: више-оплате или динамички кабловски системи.

Компоненте система:

• Аноде: Мешовити метални оксид (ММО) аноде, платинизована ниобијум анода, платинизована титанијум анода.
• Напајање: трансформаторски исправљачи или исправљачи константне струје.
• Референтне електроде: Аг/АгЦл или цинк електроде за праћење потенцијала-у реалном времену.

Предности:

• Подесиви излаз струје за прилагођавање динамичким окружењима корозије.
• Suitable for long-life projects (>30 година) уз ниске трошкове одржавања.

1. Потенцијални критеријуми:

• Опсег заштитног потенцијала за челичне конструкције: -0,80 В ~ -1,10 В (у односу на Аг/АгЦл електроду).
• Избегавајте превелику{0}}заштиту (потенцијали испод -1,10 В у односу на Аг/АгЦл) да бисте спречили одвајање превлаке или водоничну кртост.

2. Изглед и инсталација аноде:

• Монопилни темељи: Аноде су обично распоређене по ободу, фокусирајући се на зоне плиме и осеке и области испод муљне линије.
• Структуре омотача: Повећана густина аноде на цевним спојевима и завареним спојевима.
• Динамичке зоне: Користите затегнуте помоћне аноде или сегментиране дизајне да бисте прилагодили структурну деформацију.

3. Синергија премаза:

• ЦП мора да се комбинује са -премазима против корозије- високог учинка (нпр. епоксид, полиуретан).
• Катодна заштита компензује недостатке или оштећења премаза.

4. Мониторинг и одржавање:

• Потенцијални надзор: преко унапред-инсталираних референтних електрода или РОВ инспекција.
• Провера потрошње аноде: Редовно мерење преостале масе аноде или излазне струје.
• Паметни системи: ИоТ-омогућио је-пренос података у реалном времену до контролних центара на копну.

• Немачка ветропарка Оцеан Бреезе Енерги Бард Оффсхоре 1.
• Схенненг Хаинан ЦЗ2 600МВ демонстрациони пројекат енергије ветра на мору.
• ЦГН Сханвеи Јиази ИИ 400МВ ИЦЦП систем за истраживање система ветропарка на мору.
• СПИЦ Ксиангсхан 1# 500МВ пројекат морске ветроелектране.
• Кина Три клисуре Иангјианг Иангки Схапа 300МВ Оффсхоре Винд Повер Пројецт.
• Хуадиан Фујиан Фукинг Хаитан Страит 300МВ Оффсхоре Винд Пројецт.
• ЦПИ Дафенг Х3# 300МВ пројекат морске ветроелектране.

1. Технички изазови

• Ефекти динамичког оптерећења: Таласно-пуцање изазвано замором на спојевима анодне{1}}структуре.
• Дубоко{0}}морско окружење: Неравномерна дистрибуција анодне струје на дубинама већим од 50 метара.
• Контрола трошкова: Трошкови анодног материјала чине 10-15% укупних трошкова у великим ветропарковима.

2. Иновациони правци

Нови анодни материјали:

• Нано{0}}композитне аноде (нпр. Ал-Зн-Ин-Ти) за побољшање тренутне ефикасности.
• Еколошки прихватљиве аноде (мало растварање тешких метала).

Интелигентни системи:

• Технологија адаптивног прилагођавања потенцијала заснована на вештачкој интелигенцији{0}.
• Заједничко праћење уз помоћ РОВ-а.

Хибридно снабдевање енергијом:

• Интеграција соларне енергије и енергије ветра за обезбеђивање зелене енергије за ИЦЦП системе.

3. Стандарди и прописи

Међународни стандарди:

• ИСО 24656-2022 (Катодна заштита вјетроелектрана на мору).
• ДНВ-РП-Б401 дизајн катодне заштите.

Кинески стандарди:

• СИ/Т10030-2018 „Кодекс дизајна за системе катодне заштите фиксних платформи на мору“.
• НБ/Т 10626-2021 „Кодекс за антикорозивни дизајн пројеката ветроелектрана на мору“.

Технологија катодне заштите је камен темељац за обезбеђивање трајности ветрогенератора на мору, захтевајући интеграцију науке о материјалима, поморског инжењерства и паметних технологија праћења. Како индустрија напредује ка дубљим водама и већим капацитетима, ЦП системи ће нагласити већу ефикасност, еколошку одрживост и интелигенцију. Очекује се да ће будуће иновације у материјалима и дигиталном менаџменту смањити трошкове животног циклуса и подржати глобални одрживи развој енергије ветра на мору.