Aluminium Scandinavia nr 1-2020

Aluminium i solpaneler

Bearbetning av Staffan Mattson

Ända sedan den först introducerades som en kommersiellt livskraftig metall för nästan hundra år sedan har aluminium omvandlat nästan varje industri som den introducerats i.

Denna omvandling fortsätter i dag eftersom aluminium hjälper till att forma industrierna för förnybar energi, t.ex genom byggandet av solpaneler. Det är fantastiskt att inse att aluminium förblir ett framtida material efter så många decennier.

Naturligtvis arbetar man på det amerikanska företaget Clinton Aluminium med just aluminium varje dag. Och även om man aldrig chockeras över de fantastiska applikationer som aluminium används i så fortsätter man att imponeras av hur revolutionerande aluminium har visat sig vara. Arbetar man inom solindustrin eller andra områden med grön energi är aluminium ett högpresterande material.

Aluminium – ingen främling inom energiindustrin När människor tänker på aluminium kan de tänka på enorma skyskrapor eller flygkroppar eller till och med militära fartyg. Metallen är känd för sitt goda förhållande styrka / vikt och har som sådan blivit viktig för många applikationer, vilka måsta vara så lätta som möjligt. Troligen är det inte många som först tänker på elektricitet och aluminium.

Jo det är sant att aluminium är lätt. Och dessutom extremt duktilt, icke-magnetiskt och korrosionsbeständigt. Det är också en utomordentlig värmeledare. Men det som är viktigast är att aluminium också är en god ledare för el. Jämfört med koppar, som många förknippar medelektrisk ledning på grund av hög ledningsförmåga, har aluminium 59 % avkopparns konduktivitet medan den bara har 30 % av dess densitet.

En egenutvecklad laserteknik används för att skapa Natcore Foil Cell™, den första laserbearbetade lågtemperatur solcell som använder ett aluminiumfolie-laminat för att förverkliga ett bakkontakt-system. På så sätt har man bytt ut dyrt silver mot lågprisaluminium.

Det gör aluminium till ett utmärkt val när det gäller elektriska applikationer. Aluminiumkablar användes faktiskt redan i början av 1900- talet och utbredningen gick mycket snabbt efter slutet av andra världskriget. Till slut ersatte den till och med koppar som ledare i kraftledningar. Detta på grund av aluminiums kostnads- och viktfördelar, liksom dess korrosionsbeständighet. En annan vanlig användning av aluminium under förra seklet var som styva elektriska ytterledare. Detta i ett rörsystem som skyddar de elektriska kablarna, vilket blev en förbättring jämfört med stålrör eftersom aluminium inte ger gnistor eller rostar. Aluminium kunde därför användas för denna sak på platser såsom kolgruvor, sädeshissar och i oljeraffinaderier där det är viktigt att gnistor undviks.

De legeringar som oftast förknippas med elektriska applikationer är serierna 1ххх, 6ххх och 8ххх. I synnerhet för 8xxx-serien har produkterna en påvisbar livslängd på mer än 40 år. Ursprungsmaterialet för elkablar är vanligtvis en massiv aluminiumstav med en diameter på 9-15 mm. Vid denna storlek är det relativt enkelt att böja eller rulla stången utan sprickor. I själva verket är stången nästan omöjlig att slitas, vilket gör den perfekt för kritiska överföringsapplikationer i stadsnät. Därför har aluminium en lång historia av att vara en viktig metall för kraft- och energisektorerna. Så det är ingen överraskning att aluminium nu kan hjälpa till att skapa de nya tillämpningarna som för närvarande utvecklas inom förnybar och grön energi.

Aluminium gör solenergi till ett livskraftigt alternativ

Ett exempel på hur aluminium påverkar solkraftsindustrin är Natcore Technology Inc som har lyckats ersätta silver i sina solceller med aluminium. Denna utveckling har gjorts utan att behöva offra några prestanda i den silverhaltiga solcellen.

Silver är ett material som är extremt ledande, men det råkar också vara mycket dyrt jämfört med aluminium. Dubbelt så mycket aluminium går åt i de nya solcellerna, men råvarukostnaderna kommer att vara bara 0,6 % jämfört med silver. Detta kommer att ge en enorm kostnadsminskning för Natcore.

Företaget citerades då de menar att användningen av aluminium, ”kommer att förenkla produktionen, sänka kostnaderna avsevärt och snabba på vägen mot ultrahögeffektiva celler. Cellen använder en ny förpackningsmetod där en flexkrets är direkt bunden till flera, små kontaktdynor genom höghastighets lasersvetsning.”

Ramar och monteringssystem

Men aluminium hjälper till att transformera industrin på andra sätt än bara som en kritisk komponent i solcellen. Aluminiumprofiler har använts i stor utsträckning i alla typer av applikationer som förlitar sig på metallens hållfasthet, lätta och korrosionsbeständighet, t.ex inom transport-, bygg- och anläggningsindustrin samt flygindustrin.

Det är därför många solföretag vänder sig till aluminium för att bygga sina ramar och monteringssystem. Aluminiumprofiler har den extra fördelen att de är enkla att utforma och arbeta med, till stor del tack vare sin höga formbarhet. Dessutom är aluminium 100 % återvinningsbart, vilket är viktigt för många energiföretag.

Naturligtvis utgör denna enorma flexibilitet också en viktig utmaning när man arbetar med strängpressning. För ny och innovativ design kan det krävas en hel del provning och prototyptillverkning för att se till att konstruktionen är tillräcklig för den aktuella uppgiften och att det inte finns någon risk för konstruktionsfel. Detta tar fram en annan av aluminiums fördelar, som är att det är relativt billigt att använda för prototyper, för att inte tala om att ny design kan testas snabbt. Dessutom finns det ny mjukvara som kan analysera möjligheten för profilerna innan de testas fysiskt.

Slutsats

Aluminiumlegeringar bevisar ett kritiskt material i solindustrin, precis som de har visat sig vara väsentliga för många andra industrier under det senaste århundradet. Aluminium är ekonomiskt vettigt tack vare sin flexibilitet och höga prestanda till ett rimligt pris som inte kan matchas av något annat material.