انتخاب صحیح فونداسیون در احداث نیروگاه‌های خورشیدی، به‌ویژه در مناطقی با خاک شور و شرایط خوردگی بالا، از مهم‌ترین عوامل موفقیت پروژه به شمار می‌رود. طراحی اصولی، استفاده از مصالح مقاوم و اجرای دقیق می‌تواند عمر مفید سازه را تضمین کرده و از هزینه‌های پرهزینه تعمیر و نگهداری جلوگیری کند. این خاک‌ها با داشتن غلظت بالای یون‌های سولفات و کلراید، می‌توانند باعث تخریب بتن و فولاد شده و طول عمر سازه را کاهش دهند. در این مطلب، به بررسی اثر شوری و خوردگی خاک بر فونداسیون نیروگاه‌های خورشیدی، انواع فونداسیون‌های مناسب و راهکارهای مهندسی مقاوم‌سازی آنها پرداخته خواهد شد.
خاک‌های شور و سولفاتی، به دلیل غلظت بالای نمک‌ها و یون‌های خورنده مانند کلراید و سولفات، محیطی بسیار تهاجمی برای بتن و فولاد ایجاد می‌کنند. این عوامل شیمیایی به مرور زمان باعث تخریب ساختاری و کاهش مقاومت مصالح می‌شوند.
برای اطلاعات بیشتر، مقاله «A Review of Water and Salt Migration in Saline Soils and Its Impact on Concrete Structures» که در دسامبر ۲۰۲۴ در Journal of Geoscience and Environment Protection منتشر شده است، تأثیر مهاجرت آب و نمک در خاک‌های شور بر سازه‌های بتنی بررسی شده است.
حمله سولفاتی یکی از پدیده‌های رایج است که در آن یون‌های سولفات موجود در خاک، با آلومینات سیمان واکنش داده و محصولاتی مانند اترنژیت و تائومازیت تولید می‌کنند. این واکنش‌ها منجر به انبساط حجمی در بتن، ترک‌خوردگی، پوسته شدن و در نهایت تخریب کامل سازه بتنی می‌شود.
وجود یون کلراید در خاک و نفوذ آن به داخل بتن، لایه غیرفعال‌کننده روی میلگرد فولادی را از بین می‌برد. این پدیده باعث آغاز فرآیند خوردگی و زنگ‌زدگی فولاد می‌شود که با افزایش حجم زنگ، تنش داخلی در بتن ایجاد شده و به ترک‌خوردگی و فروریختن نهایی سازه منجر می‌گردد.
همچنین، تأثیر رطوبت و سطح آب‌های زیرزمینی در این فرآیند بسیار بالاست. نفوذ آب‌های زیرزمینی شور به داخل فونداسیون، شدت حملات شیمیایی و خوردگی را چندین برابر می‌کند. بالا بودن سطح آب‌های زیرزمینی یا نوسانات آن، تجمع نمک‌ها در سطح بتن را تشدید کرده و به تخریب سریع‌تر سازه کمک می‌کند.
انتخاب فونداسیون در مناطق با خاک خورنده، نیازمند رویکردی مهندسی‌شده و استفاده از مصالح و روش‌های مقاوم در برابر حملات شیمیایی است. هر نوع فونداسیون با مزایا و محدودیت‌های خاص خود، می‌تواند برای شرایط خاصی مناسب باشد.
فونداسیون‌های بتنی (شمع و سطحی) در این شرایط مستلزم رعایت استانداردهای سختگیرانه هستند. مهم‌ترین راهکارها شامل استفاده از بتن با نفوذپذیری بسیار پایین، سیمان‌های مقاوم در برابر سولفات (مانند سیمان تیپ V) و نسبت آب به سیمان کمتر از ۰.۴ است. افزودنی‌های پوزولانی مانند میکروسیلیس یا خاکستر بادی، می‌توانند مقاومت بتن را در برابر حملات شیمیایی افزایش دهند.
در ارتباط با این موضوع، در مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «هزینه نصب سازه نیروگاه خورشیدی: مقایسه بتنی و شمع کوبشی»، هزینه‌های نصب سازه‌های بتنی و شمع کوبشی نگهدارنده پنل‌های خورشیدی پرداخته شده است.
فونداسیون‌های فولادی (شمع فولادی یا پیچشی) در مناطقی که مقاومت خاک ضعیف است، راه‌حلی کارآمد هستند. اما این شمع‌ها به شدت در معرض خوردگی الکتروشیمیایی قرار دارند. برای مقابله با این پدیده، از پوشش‌های محافظ کاتدی، رنگ‌های ضد خوردگی با پایه اپوکسی یا پلی‌اورتان و یا فولاد گالوانیزه استفاده می‌شود.
فونداسیون‌های ترکیبی از ترکیب مصالح مختلف مانند شمع‌های بتنی پیش‌ساخته با پوشش فولادی یا شمع‌های فولادی با روکش بتنی برای مقابله همزمان با بارهای سازه‌ای و محیط خورنده طراحی می‌شوند. این روش معمولاً هزینه‌برتر است اما مقاومت و طول عمر بالایی را تضمین می‌کند.
در ارتباط با این موضوع، در مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «انواع پایه سازه در نیروگاه خورشیدی؛ مقایسه فنی و اقتصادی» انواع پایه‌های سازه‌ای شامل پایه کوبشی، پایه پیچی، فونداسیون بتنی و شمع‌کوبی با روکش ضدخوردگی بررسی شده‌اند.
همچنین در زمینه واردات، در مقاله دیگری در دکتر سولار با عنوان «تعرفه واردات سازه پایه کوب نیروگاه خورشیدی در سال ۱۴۰۴»، به بررسی تعرفه واردات سازه‌های پایه کوب مورد استفاده در نیروگاه‌های خورشیدی با کد تعرفه ۸۴۳۰۱۰۰۰ پرداخته شده است.
برای تضمین دوام و عملکرد بلندمدت نیروگاه خورشیدی در مناطق خورنده، باید اقدامات پیشگیرانه و طراحی‌های هوشمندانه در نظر گرفته شود. این راهکارها شامل بهینه‌سازی طراحی، استفاده از مصالح مناسب و روش‌های حفاظتی است.
حفاظت کاتدی (Cathodic Protection) یکی از مؤثرترین راهکارها برای جلوگیری از خوردگی میلگرد در فونداسیون‌های بتنی و شمع‌های فولادی است. با استفاده از آندهای قربانی (مانند منیزیم یا روی) یا اعمال جریان الکتریکی خارجی، فرآیند خوردگی فولاد متوقف یا به شدت کند می‌شود.
در مقاله «Cathodic Protection of Reinforced Concrete Structures» در وبلاگ FORCE Technology روش حفاظت کاتدی به عنوان یک روش الکتروشیمیایی برای جلوگیری از خوردگی آرماتور‌های فولادی و افزایش طول عمر سازه معرفی شده است.
استفاده از مصالح مقاوم نیز حیاتی است. انتخاب سیمان با مقاومت بالا در برابر سولفات، افزودن مواد پوزولانی و استفاده از بتن‌های با تراکم و نفوذپذیری بسیار پایین، مقاومت فونداسیون را در برابر عوامل خورنده به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد.
طراحی بهینه سازه نیز اهمیت دارد. طراحی فونداسیون باید به گونه‌ای باشد که حداقل سطح تماس را با خاک خورنده داشته باشد. برای مثال، استفاده از فونداسیون‌های شمعی به جای فونداسیون‌های سطحی گسترده، می‌تواند ریسک خوردگی را کاهش دهد. همچنین، انجام مطالعات ژئوتکنیکی دقیق برای تعیین میزان یون‌های خورنده و سطح آب‌های زیرزمینی، اولین و مهم‌ترین گام در طراحی فونداسیون است.
انتخاب صحیح فونداسیون و اجرای اصول مهندسی در خاک‌های شور و خورنده، پایه‌ای‌ترین عامل برای پایداری و طول عمر نیروگاه‌های خورشیدی است. شناخت ماهیت شیمیایی خاک، ارزیابی ریسک خوردگی و استفاده از مصالح مقاوم مانند سیمان تیپ ۵ و افزودنی‌های پوزولانی، نقش حیاتی در افزایش دوام بتن و فولاد دارند. فونداسیون‌های بتنی، فولادی و ترکیبی، هر کدام با مزایا و محدودیت‌های خاص، باید بر اساس شرایط زمین‌شناسی و بارگذاری سازه انتخاب شوند. به‌کارگیری راهکارهای حفاظتی مانند حفاظت کاتدی، طراحی بهینه سازه، مطالعات ژئوتکنیکی دقیق و سیستم‌های زهکشی مؤثر، می‌تواند شدت حملات شیمیایی و خوردگی را به حداقل برساند و دوام بلندمدت پروژه را تضمین کند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
