آلودگی‌ها و بحران‌های زیست محیطی ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی و نیز نگرانی بابت محدودیت این منابع سبب شده بشر به سمت سوخت‌های پاک و انرژی‌های تجدید پذیر برود، انرژی‌هایی که با اتکا به منابعی مانند گرمای خورشید، باد، آب و… به دست می‌آیند و نه تنها پاک و دوستدار محیط زیست هستند، بلکه دسترسی به آنها محدودیت‌های کمتری دارد. در میان متریال‌هایی که برای بهره‌وری از انرژی های تجدیدپذیر مورد توجه بشر قرار گرفته، استنلس استیل به دلیل ویژگی‌های قابل توجهی همچون استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و انعطاف‌پذیری، به عنوان ماده‌ای ایده‌آل در تولید، ذخیره‌سازی و انتقال انرژی‌های پاک به کمک بشر آمده است. در این مقاله از نامی فلز سرسخت، به کاربرد استیل در انرژی های نو و بررسی نقش بی‌بدیل آن در ساخت و توسعه زیرساخت‌های این نوع از انرژی‌ها می‌پردازیم.
انرژی‌های تجدید پذیر چه هستند؟
هنگامی که از انرژی‌های نو حرف زده می‌شود منظور استفاده از منابع تجدید پذیر برای تولید انرژی است. انرژی تولید شده از این منابع، نسبت به سوخت‌های فسیلی به طور چشمگیری آلودگی و تاثیرات مخرب کمتری در گرمایش زمین و تولید گازهای گلخانه‌ای دارند. منابعی مانند امواج دریا، نور و گرمای خورشید، باد، آب، گرمای زمین و … از جمله منابعی هستند که می‌توانند برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرند.
چرا استفاده از استیل در انرژی های نو اهمیت بسیار زیادی دارد؟
استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ به عنوان متریالی با کارایی بالا، طول عمر زیاد و همچنین قابلیت بازیافت، در چند دهه اخیر به عنوان یکی از مواد اولیه مهم در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. نقش استیل در تولید انرژی‌های نو، با توجه به ویژگی‌های ارزشمند آن محوری و پررنگ است. استفاده از استیل در نیروگاه‌های انرژی‌های نو، می‌تواند موجب کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری، افزایش امنیت و طول عمر آنها شود . چنانچه بخواهیم این مزایا را به صورت موردی ذکر کنیم می‌توان به موارد زیر شاره داشت:
مزایای استفاده از استیل در انرژی های نو
- مقاومت در برابر خوردگی: استنلس استیل در برابر عوامل خورنده مانند آب دریا، اسیدها و مواد شیمیایی مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد. پر واضح است که این امر طول عمر تجهیزات ساخته شده از فولاد ضد زنگ را افزایش می‌دهد.
- استحکام و طول عمر بالا: استیل، آلیاژی با استحکام و بادوام است که می‌تواند به خوبی در برابر فشار و دماهای بالا در نیروگاه‌های مختلف، به طور مستمر کار کند.
- قابلیت بازیافت: پس از پایان عمر مفید تجهیزات تولید شده از استیل، می‌توان آنها را بازیافت و دوباره به چرخه تولید بازگرداند.
- کاهش هزینه‌ها: استفاده از استیل به دلیل طول دوام و عمر بالا و نیاز به تعمیرات و نگهداری کمتر، در نهایت هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد.
در ادامه به برخی از کاربردهای استیل در پروژه‌های تولید انرژی‌های تجدید پذیر می‌پردازیم و تجهیزات ساخته شده از این آلیاژ را در این صنایع به اختصار نام می‌بریم.
کاربرد استیل در انرژی های نو و تجدید پذیر
استنلس استیل و انرژی خورشیدی (Solar Energy):
برای استفاده از نور و گرمای خورشید در تولید انرژی از پنل‌های خورشیدی استفاده می‌شود. این پنل‌ها قادرند انرژی دریافتی را به جریان الکتریسیته تبدیل کنند که استنلس استیل، در این تجهیزات نقشی اساسی ایفا می‌کند. استنلس استیل در ساخت فریم پنل‌های خورشیدی، پمپ‌های آب، اتصالات و دیگر اجزای این سامانه‌ها، از این آلیاژها استفاده می‌شود که با استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر بالا، ضامن عملکردی بی‌وقفه و مطمئن برای این سیستم خواهند بود.
پیشنهاد می‌کنیم مطلب آیا استیل در ساخت صفحات خورشیدی استفاده می‌شود؟ را از ما بخوانید.
استنلس استیل و انرژی زیست توده یا بیومس (Biomass):
زیست توده، انرژی حاصل از گیاهان (محصولات و بقایای آنها) و جانداران (فضولات دامی و انسانی، زباله‌های صنعتی و…) است. این منابع شامل مواد زیستی پدید آمده از تکثیر سلولی هستند، که می‌توانند به عنوان سوخت برای تولید گرمایش، برق و دیگر نیازهای بشر مورد استفاده قرار گیرند. زیست توده را می‌توان به صورت مستقیم برای تولید گرما سوزاند و یا از طریق فرآیندهای مختلف به سوخت مایع و یا گاز تبدیل کرد. در طی فرآیند تولید انرژی و سوزاندن زیست توده‌ها، گازها و مایعات خورنده‌ای تولید می‌شوند که می‌توانند به تجهیزات نیروگاه‌ها آسیب برسانند. این عامل سبب شده است تا شاهد کاربرد استیل در این نیروگاه‌ها، برای کاربردهای متفاوتی چون ساخت ولوله‌ها، اتصالات، شیرها و … باشیم.
استنلس استیل و انرژی برق-آبی (Hydroelectric Energy):
نیروگاه‌های آبی می‌تواند به عنوان یکی از منابع برای تولید انرژی‌های تجدید پذیر شناخته شوند. با توجه به تماس مداوم تجهیزات این فناوری با آب دریا، استفاده از استیل در نیروگاه تولید برق با استفاده از جابجایی آب، به منظور جلوگیری از رخ داد خوردگی در ساخت قطعات و تجهیزات صورت می‌گیرد. در اینجا تجهیزات در آب دریا قرار دارند و میزان خوردگی در آنها بالاست. بنابراین استفاده از استنلس استیل می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش و عمر سازه‌ها را افزایش دهد.
پیشنهاد می‌کنیم مطلب کاربرد استنلس استیل در نیروگاه‌ها را از ما بخوانید.
استنلس استیل و نیروگاه بادی دریایی (Offshore wind power):
بادهایی که در مناطق ساحلی می‌وزند دارای انرژی و سرعت بسیار زیادی هستند. به همین دلیل است که در این مناطق، استفاده از توربین‌های بادی که انرژی باد را به جریان الکتریسیته تبدیل می‌کنند، رایج است. به دلیل استفاده از این تجهیزات در شرایطی که در آن میزان رطوبت، یون کلر و خوردگی بالا است، استفاده از هر آلیاژی عملی نیست. اینجاست که باز هم استنلس استیل، ضامن عملکرد صحیح تجهیزات می‌شود. گفتنی است که استفاده از آلیاژهای استیل با گرید مناسب در ساخت توربین‌های بادی، می‌تواند عمر آنها را تا 50 سال افزایش دهد.
استنلس استیل و انرژی زمین گرمایی (Geothermal Energy):
این دسته از انرژی‌های تجدیدپذیر از آب‌های گرم در لایه‌های مختلف زمین به دست می‌آید. در اینجا استیل برای تولید مخازنی برای نگهداری انرژی، مبدل‌ها، کندانسور‌ها، لوله‌ها، پمپ‌ها و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل این کاربرد نیز مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون در شرایط مختلف محیطی است که می‌تواند طول عمر قطعات و تجهیزات را افزایش دهد.
استنلس استیل و انرژی هسته‌ای (Nuclear Energy):
این نوع از انرژی از شکافت هسته یا واپاشی هسته اتم تولید می‌شود. از استیل در تولید انرژی توسط هسته اتم، برای ساخت مخازن ذخیره‌سازی سوخت هسته‌ای، ساخت اسکلت اصلی نیروگاه‌ها (لوله‌ها، شیرها و دیگر تجهیزات آنها) و … استفاده می‌شود و گرمای حاصل از فرآیند شکافت هسته‌ای نیز اغلب توسط لوله‌های فولادی به ژنراتورها منتقل می‌شود.
در جمع‌بندی کاربردهای مختلف استیل در تولید و ذخیره‌سازی انواع انرژی تجدیدپذیر که در بالا به آن پرداخته شد، می‌توان به طور خلاصه موارد زیر را نام برد:
تجهیزات ساخته شده از استیل جهت تولید و ذخیره‌سازی انرژی‌های نو
از استنلس استیل به دلیل مزایایی که برای آن برشمرده شد در ساخت تجهیزات زیر برای نیروگاه‌های مختلف استفاده می‌شود:
- مخازن ذخیره‌سازی آب، بخار، سوخت و مواد شیمیایی
- پمپ آب
- دیگ‌های بخار
- سیستم‌های لوله‌کشی برای انتقال سیالات در نیروگاه‌ها
- شیرها، اتصالات و دیگر تجهیزات مورد استفاده در خطوط انتقال سیالات
- مبدل‌های حرارتی
- توربین‌ها (پره‌های توربین‌های بادی و آبی)
- مخازن تحت فشار (مخازن تحت فشار برای ذخیره‌سازی گاز در نیروگاه‌های بیوگاز)
- پنل‌های کنترل
- اسکلت و سازه نیروگاه‌ها
گریدهای کاربردی استیل در تولید انرژی‌های نو و تجدید پذیر
همانطور که گفته شد، کاربرد استیل در تولید و ذخیره انرژی‌های نو و تجدید پذیر بسیار زیاد است. انتخاب گرید مناسب برای ساخت تجهیزات موردنیاز در هر کدام از انواع انرژی‌های تجدیدپذیر، به شرایط مختلف محیطی، دما، فشار و میزان خوردگی بستگی دارد. انتخاب صحیح گرید مناسب آلیاژ استیل برای تجهیزات و نیز اجزای نیروگاه‌های انرژی‌های نو، به طور قطع در عملکرد، طول عمر و ضریب اطمینان آنها نقشی اساسی ایفا می‌کند.
در این میان، برخی از گریدها به دلیل ویژگی‌های به خصوصی که دارند در این صنعت دارای کاربرد بیشتری هستند که در ادامه تعدادی از این گریدهای پر کاربرد عنوان شده است:
- استیل 316: به دلیل مقاومت بسیار خوب به خوردگی در برابر آب دریا، اسیدها و مواد شیمیایی خورنده، در ساخت تجهیزات نیروگاه‌های بادی و ساحلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- استیل ASTM 572-50: نقش این گرید فولاد استحکام بالا در انرژی‌های نو را می‌توان در تولید پره‌های توربین‌های بادی مشاهده کرد. این گرید از دسته آلیاژهای HSLA (فولادهای کم آلیاژ پر استحکام) است که از استحکام بالایی برخوردار هستند و استفاده از آن می‌تواند طول عمر تجهیزات را به شکل قابل توجهی افزایش دهد.
- استیل 415: در ساخت تجهیزات برای دستیابی به انرژی نو از طریق انرژی آب، از استنلس استیل 415 نیز استفاده می‌شود. این گرید دارای مقاومت به خوردگی کمتری نسبت به ورق استیل 316 می‌باشد اما استحکام بیشتری دارد. البته لازم به ذکر است که از این آلیاژ برای ساخت تجهیزاتی که ارتباط مستقیم کمتری با آب دریا دارند، استفاده می‌شود.