熱浸鍍鋅在再生能源的應用

鄭錦榮

台電綜合研究所

政府啟動能源轉型，以達到能源安全、環境永續及綠色經濟之願景，並積極開發綠色能源，規劃達到2025 年能創造綠色產業產值，以及2025年再生能源占總發電量20% 目標。其中2025 年之各類推廣目標裝置容量分別為太陽光電20GW、陸域風力1,200MW、離岸風力3,000MW、地熱能200MW、生質能813MW、水力2,150MW 及燃料電池60MW，總共27,423MW。(1)

再生能源為許多不同行業提供清潔可持續的能源，為傳統能源替代品。再生能源如太陽能、風能和水力發電預計將持續增長，因為再生能源電能躉購費率政策和國家對保持環境友好，住民身心健康，社會經濟日益增長。隨著再生能源的發展，再生能源耐久性的重要因素為防腐蝕，熱浸鍍鋅（HDG）鋼材已經發揮在電力工業結構防蝕保護的整體作用。

為了保護這些再生能源設備，免受腐蝕和昂貴的維修成本，需要一種成熟的防蝕方法，如熱浸鍍鋅鋼材提供可持續，具成本效益和免維護的解決方案，100％可循環利用，是再生能源領域面臨的腐蝕自然現象的耐久性防蝕，以下是HDG 常用於再生能源結構的一些領域，如表1 所示：

表 1. HDG 在再生能源結構中常用的領域

一、再生能源應用HDG 的優點

( 一) 熱浸鍍鋅塗層可用於再生能源的太陽能、風能和水力發電，不產生對環境的衝擊。

( 二) 資源循環：熱浸鍍鋅塗層的鋅是一種天然的金屬，為地球第27個最豐富的元素，鋅100％可回收利用；創造無限再生資源。

( 三) 免維護：熱浸鍍鋅的初始成本與塗料體系相當，隨著時間的推移，熱浸鍍鋅在多種使用環境中皆免維護，節省大量維修資金。

( 四) 耐久性：熱浸鍍鋅塗層具良好的抗紫外線、極端環境氣候、砂石沖刷、腐蝕、潮濕的環境。

( 五) 生命週期成本：再生能源設備運轉時效長至數十年以上，熱浸鍍鋅鋼板耐久性、免維護，唯一的費用是在初始建設期間初始成本。

二、HDG 在 再生能源的應用實例

( 一) 太陽能支架：屋頂型與地面型推動設置，如圖1 至圖3 所示。

模組支架採用熱浸鍍鋅鋼料，在土壤或腐蝕介質建議可採用設

計系統包括：

1. 熱浸鍍鋅須符合CNS 10007 或ASTM A123或ASTM A153規範。

2. 模組支架用之鋼料基座材質須符合A36 或SS400 或SM400 或以上等級。基礎螺栓須符合CNS 3934 8.8、 CNS 4426 或JIS B1051 8.8 或以上等級。鋼料基座工廠製造完成後施以熱浸鍍鋅處理並應採防止變形措施，表面再以油漆塗裝加強防蝕保護，施塗環氧樹脂合金底漆一道、聚胺基甲酸脂面漆二道( 灰色)，含鍍鋅總膜厚須達165 μm 以上。基礎螺栓（含螺帽、墊圈）須鍍鋅處理，螺栓須採熱浸鍍鋅，基礎螺栓（含螺帽、墊圈）於模組支架安裝完成後之外露部分須再以油漆塗裝加強防蝕保護，施塗環氧樹脂合金底漆一道、聚胺基甲酸脂面漆二道（顏色同鋼料基座），各層漆料須完全充分乾燥才能施以另一道漆（依公共工程第09971 章：防蝕塗裝處理）。

圖 1、發電廠生水池 PV (953kWp)

圖 2、美國內華達太陽能跨越超過400 英畝的電腦控制反光鏡，經 80,000 個鏡面板產生64 MW 的電力(2)

圖 3、美國加州的South San Joaquin 太陽能分散式能源，每年可以生產370 MW 的電力給De Groot 水處理廠(2)

( 二) 風力發電機熱浸鍍鋅的應用，如圖4 至圖5 所示。

圖 4、風力發電機機座鍍鋅鋼筋灌漿

圖5 風力發電機機艙內部塔步齒輪箱、樓梯、平台格柵板

風力發電機建議可採用防蝕設計系統包括：

1. 塔架防蝕處理要求如下，參照國外風力機組在沿海重腐蝕地區建廠經驗，對於塔架外部防蝕處理，應採用鋅鋁金屬熔射，( 註：國內熱浸鍍鋅鍍鋅槽寬度不足) 及油漆塗裝之雙重防蝕系統 。

2. 腐蝕環境分類：塔架外層及外露之鋼鐵構造物之腐蝕環境分類應較ISO 12944-2 分類之C5-M 級更為嚴苛，塔架內則歸類為C4 級。

3. 防蝕設計要求：風力機組鋼構件防蝕設計需達20 年以上，免再施作防蝕、塗裝修護為原則，表面塗層需具有良好耐候性、耐鹽害性及耐風砂沖刷等特性。

4. 土建工程之鋼筋混凝土材料( 含基樁) 須採用能防鹽份腐蝕以及抗海水浸蝕而不致劣化之Ⅱ型水泥，且塔架基礎及結構用混凝土第28 天齡期之抗壓強度為280kgf/cm2，塔架基礎鋼筋採熱浸鍍鋅鋼筋，其鍍鋅量至少610g/m2，需符合CNS 14771A2283 等級二。

三、結語

再生能源項目有各種應用，從個人家庭安裝到大型太陽能發電廠，風力發電場和水力發電站；所有這些都是潔淨、可再生能源。熱浸鍍鋅的表面處理提供這些結構無腐蝕性，並且在美觀上符合周圍環境的融合特徵。鍍鋅塗層的銀灰色外觀符合許多國內、天然、工業上的色澤需求環境。隨著我們走向可再生能源的未來，發電不再被隱藏在偏遠的地方，從人口的日常互動，商業和住宅社區，熱浸鍍鋅的特性已經成為選擇再生能源的重要因素，並藉助熱浸鍍鋅塗層；這些結構將能夠自然而然與其環境融合併提供安全，耐腐蝕的能源。

再生能源對建築和城市的設計是不斷增加的驅動力，城市規劃者和設計師必須找到再生能源的途徑能源符合預先規劃的設計。需要彌合再生能源未來與社區的更大願望之間的差異，熱浸鍍鋅是一種持續和藝術的解決方案。

四、參考文獻

1.2016 年能源產業技術白皮書

2.Hot-Dip Galvanized Renewable Energy, American Galvanizers Association.

會員、資料來源：中華民國熱浸鍍鋅協會

原文出處：熱浸鍍鋅雜誌第59期