La malla expandida de coure utilitzada en les pales de generació d'energia (normalment referint-se a les pales dels aerogeneradors o a les estructures semblants a les pales dels mòduls solars fotovoltaics) juga un paper fonamental per garantir la conductivitat elèctrica, millorar l'estabilitat estructural i optimitzar l'eficiència de la generació d'energia. Les seves funcions s'han d'analitzar detalladament en funció del tipus d'equip de generació d'energia (energia eòlica/fotovoltaica). La següent és una interpretació específica de cada escenari:
1. Pales d'aerogeneradors: funcions principals de la malla expandida de coure: protecció contra llamps i monitorització estructural
Les pales dels aerogeneradors (majoritàriament fetes de materials compostos de fibra de vidre/fibra de carboni, amb una longitud de fins a desenes de metres) són components propensos a impactes de llamps a gran altitud. En aquest escenari, la malla expandida de coure assumeix principalment la doble funció de "protecció contra llamps" i "monitorització de la salut". Les funcions específiques es desglossen de la manera següent:
1.1 Protecció contra els llamps: construcció d'un "camí conductor" dins de la pala per evitar danys causats per llamps
1.1.1 Substitució de la protecció local dels parallamps metàl·lics tradicionals
La protecció tradicional contra llamps d'una pala es basa en el parallamps metàl·lic a la punta de la pala. Tanmateix, el cos principal de la pala està fet de materials compostos aïllants. Quan es produeix un llamp, és probable que el corrent formi una "tensió de pas" a l'interior, que pot trencar l'estructura de la pala o cremar el circuit intern. La malla expandida de coure (normalment una malla fina teixida de coure, unida a la paret interior de la pala o incrustada a la capa de material compost) pot formar una xarxa conductora contínua dins de la pala. Condueix uniformement el corrent de llamp rebut pel parallamps de la punta de la pala fins al sistema de terra a l'arrel de la pala, evitant la concentració de corrent que pot trencar la pala. Al mateix temps, protegeix els sensors interns (com ara sensors de tensió i sensors de temperatura) dels danys causats pels llamps.
1.1.2 Reducció del risc d'espurnes induïdes per llamps
El coure té una excel·lent conductivitat elèctrica (amb una resistivitat de només 1,72 × 10⁻⁸Ω)・m, molt inferior al de l'alumini i el ferro). Pot conduir ràpidament el corrent de llamp, reduir les espurnes d'alta temperatura generades pel corrent que roman dins de la fulla, evitar la ignició dels materials compostos de la fulla (alguns materials compostos a base de resina són inflamables) i reduir el risc de cremar la fulla.
1.2 Monitorització de la salut estructural: actuant com a "elèctrode sensor" o "portador de transmissió de senyals"
1.2.1 Assistència en la transmissió de senyals dels sensors integrats
Les pales dels aerogeneradors moderns necessiten monitoritzar la seva pròpia deformació, vibració, temperatura i altres paràmetres en temps real per determinar si hi ha esquerdes i danys per fatiga. Un gran nombre de microsensors estan implantats dins de les pales. La malla expandida de coure es pot utilitzar com a "línia de transmissió de senyals" dels sensors. La característica de baixa resistència de la malla de coure redueix l'atenuació dels senyals de monitorització durant la transmissió a llarga distància, garantint que el sistema de monitorització a l'arrel de la pala pugui rebre amb precisió dades d'estat de la punta i el cos de la pala. Al mateix temps, l'estructura de malla de la malla de coure pot formar una "xarxa de monitorització distribuïda" amb els sensors, cobrint tota l'àrea de la pala i evitant els punts cecs de monitorització.
1.2.2 Millora de la capacitat antiestàtica dels materials compostos
Quan la pala gira a alta velocitat, frega contra l'aire per generar electricitat estàtica. Si s'acumula massa electricitat estàtica, pot interferir amb els senyals interns dels sensors o trencar els components electrònics. La propietat conductora de la malla expandida de coure pot conduir l'electricitat estàtica al sistema de terra en temps real, mantenint l'equilibri electrostàtic dins de la pala i garantint el funcionament estable del sistema de monitorització i el circuit de control.
2. Mòduls fotovoltaics solars (estructures en forma de pales): funcions principals de la malla expandida de coure: conductivitat i optimització de l'eficiència de la generació d'energia
En alguns equips solars fotovoltaics (com ara panells fotovoltaics flexibles i unitats de generació d'energia "en forma de fulla" de rajoles fotovoltaiques), la malla expandida de coure s'utilitza principalment per substituir o ajudar els elèctrodes tradicionals de pasta de plata, millorant l'eficiència de la conductivitat i la durabilitat estructural. Les funcions específiques són les següents:
2.1 Millora de l'eficiència de la recollida i transmissió de corrent
2.1.1 Una «solució conductora de baix cost» que substitueix la pasta de plata tradicional
El nucli dels mòduls fotovoltaics és la cèl·lula de silici cristal·lí. Es necessiten elèctrodes per recollir el corrent fotogenerat per la cèl·lula. Els elèctrodes tradicionals utilitzen principalment pasta de plata (que té bona conductivitat però és extremadament cara). La malla expandida de coure (amb una conductivitat propera a la de la plata i un cost de només aproximadament 1/50 del de la plata) pot cobrir la superfície de la cèl·lula a través d'una "estructura de quadrícula" per formar una xarxa de recollida de corrent eficient. Els espais de la quadrícula de la malla de coure permeten que la llum penetri normalment (sense bloquejar la zona receptora de llum de la cèl·lula) i, alhora, les línies de la quadrícula poden recollir ràpidament el corrent dispers en diverses parts de la cèl·lula, reduint la "pèrdua de resistència en sèrie" durant la transmissió de corrent i millorant l'eficiència general de generació d'energia del mòdul fotovoltaic.
2.1.2 Adaptació als requisits de deformació dels mòduls fotovoltaics flexibles
Els panells fotovoltaics flexibles (com els que s'utilitzen en teulades corbes i equips portàtils) han de tenir característiques de flexió. Els elèctrodes tradicionals de pasta de plata (que són fràgils i fàcils de trencar quan es dobleguen) no es poden adaptar. Tanmateix, la malla de coure té una bona flexibilitat i ductilitat, cosa que permet doblegar-se sincronitzadament amb la cel·la flexible. Després de doblegar-se, manté una conductivitat estable, evitant fallades de generació d'energia causades per la ruptura de l'elèctrode.
2.2 Millora de la durabilitat estructural dels mòduls fotovoltaics
2.2.1 Resistència a la corrosió ambiental i als danys mecànics
Els mòduls fotovoltaics estan exposats a l'exterior durant molt de temps (exposats al vent, la pluja, les altes temperatures i la humitat). Els elèctrodes tradicionals de pasta de plata es corroeixen fàcilment amb el vapor d'aigua i la sal (a les zones costaneres), cosa que provoca una disminució de la conductivitat. La malla de coure pot millorar encara més la seva resistència a la corrosió mitjançant el recobriment superficial (com ara l'estany i el niquelat). Al mateix temps, l'estructura de la malla de coure pot dispersar l'estrès dels impactes mecànics externs (com ara l'impacte de la calamarsa i la sorra), evitant que la cèl·lula es trenqui a causa d'un estrès local excessiu i allargant la vida útil del mòdul fotovoltaic.
2.2.2 Ajudar a la dissipació de calor i reduir la pèrdua de temperatura
Els mòduls fotovoltaics generen calor a causa de l'absorció de llum durant el funcionament. Les temperatures excessivament altes provocaran una "pèrdua del coeficient de temperatura" (l'eficiència de generació d'energia de les cèl·lules de silici cristal·lí disminueix aproximadament entre un 0,4% i un 0,5% per cada augment d'1 ℃ de temperatura). El coure té una excel·lent conductivitat tèrmica (amb una conductivitat tèrmica de 401 W/(m²)・K), molt més alta que la de la pasta de plata). La malla expandida de coure es pot utilitzar com a "canal de dissipació de calor" per conduir ràpidament la calor generada per la cel·la a la superfície del mòdul i dissipar la calor a través de la convecció de l'aire, reduint la temperatura de funcionament del mòdul i la pèrdua d'eficiència causada per la pèrdua de temperatura.
3. Raons principals per triar el "material de coure" per a la malla expandida de coure: adaptació als requisits de rendiment de les pales de generació d'energia
Les pales de generació d'energia tenen uns requisits de rendiment estrictes per a la malla expandida de coure, i les característiques inherents del coure compleixen perfectament aquests requisits. Els avantatges específics es mostren a la taula següent:
| Requisit bàsic | Característiques del material de coure |
| Alta conductivitat elèctrica | El coure té una resistivitat extremadament baixa (només inferior a la de la plata), cosa que pot conduir eficientment el corrent de llamp (per a l'energia eòlica) o el corrent fotogenerat (per a la fotovoltaica) i reduir la pèrdua d'energia. |
| Alta flexibilitat i ductilitat | Pot adaptar-se a la deformació de les pales dels aerogeneradors i als requisits de flexió dels mòduls fotovoltaics, evitant trencaments. |
| Bona resistència a la corrosió | El coure és fàcil de formar una pel·lícula protectora d'òxid de coure estable a l'aire, i la seva resistència a la corrosió es pot millorar encara més mitjançant el recobriment, cosa que el fa adequat per a entorns exteriors. |
| Excel·lent conductivitat tèrmica | Ajuda a la dissipació de calor dels mòduls fotovoltaics i redueix la pèrdua de temperatura; alhora, evita la crema local a alta temperatura de les pales dels aerogeneradors durant els llamps. |
| Cost-eficàcia | La seva conductivitat és propera a la de la plata, però el seu cost és molt inferior al de la plata, cosa que pot reduir considerablement el cost de fabricació de les pales de generació d'energia. |
En conclusió, la malla expandida de coure en les pales de generació d'energia no és un "component universal", sinó que juga un paper específic segons el tipus d'equip (energia eòlica/fotovoltaica). En les pales dels aerogeneradors, se centra en la "protecció contra llamps + monitorització de l'estat" per garantir el funcionament segur de l'equip; en els mòduls fotovoltaics, se centra en la "conductivitat d'alta eficiència + durabilitat estructural" per millorar l'eficiència i la vida útil de la generació d'energia. L'essència de les seves funcions gira al voltant dels tres objectius principals de "garantir la seguretat, l'estabilitat i l'alta eficiència dels equips de generació d'energia", i les característiques del material de coure són el suport clau per a la realització d'aquestes funcions.
Data de publicació: 29 de setembre de 2025