Introducció als cables i materials més utilitzats en instal·lacions fotovoltaiques

En els darrers anys, l'aplicació de l'energia solar fotovoltaica (FV) per a la generació d'energia s'ha generalitzat cada cop més, amb un ràpid desenvolupament en el procés de construcció de centrals fotovoltaiques. A més dels equips principals, com ara mòduls fotovoltaics, inversors i transformadors elevadors, a més de donar suport a la connexió de materials de cable fotovoltaic, la rendibilitat general de la central fotovoltaica i la seguretat operativa, així com l'alta eficiència, també hi tenen un paper crucial. A continuació, es presenta una visió general completa dels cables i materials habituals utilitzats a les centrals fotovoltaiques, així com del seu impacte ambiental.

Segons el sistema de les plantes fotovoltaiques, els cables es poden classificar en cables de corrent continu i cables de corrent altern, i es classifiquen de la manera següent en funció dels diversos propòsits i entorns d'ús:

1. Cable de CC
(1). Els cables en sèrie connecten mòduls a mòduls.
(2). Entre les cadenes i les seves cadenes i la caixa de distribució de CC (caixa de convergència) mitjançant la connexió en paral·lel.
(3). Connecteu un cable entre la caixa de distribució de CC i l'inversor.

Els cables enumerats anteriorment són cables de CC, que han de ser resistents a la humitat, a l'exposició al sol, al fred, a la calor i a la radiació UV. En alguns casos, també s'han d'evitar els àcids, els àlcalis i altres substàncies químiques.

2. Cable de CA
(1). Connecteu l'inversor al transformador elevador amb el cable.
(2). El cable que connecta el transformador elevator a la unitat de distribució d'electricitat.
(3). Unitat de distribució per a la xarxa o el cable de connexió de l'usuari.

Aquesta secció del cable és per al cable de càrrega de CA, que es col·loca en un entorn interior d'acord amb els estàndards generals de selecció de cables d'alimentació.

3. Cable fotovoltaic especial
Cal instal·lar un gran nombre de cables de CC a l'aire lliure en condicions meteorològiques adverses, per la qual cosa el material del cable ha de ser resistent a la radiació UV, l'ozó, les variacions extremes de temperatura i l'erosió química. Els cables de material ordinari utilitzats en aquest entorn durant un període de temps prolongat debilitaran la funda del cable i fins i tot dissoldran la capa d'aïllament. Aquestes condicions no només danyaran immediatament el sistema de cables, sinó que també augmentaran la possibilitat de curtcircuits al cable, així com la probabilitat d'incendis o lesions laborals a mitjà o llarg termini, reduint significativament la vida útil del sistema.

Per tant, l'ús de cables i components específics per a la fotovoltaica en les plantes d'energia fotovoltaica és crític. Amb l'expansió contínua de la indústria solar, el mercat dels components de suport fotovoltaics ha sorgit progressivament i, pel que fa als cables, s'ha produït una sèrie d'estàndards per a cables fotovoltaics especialitzats. El cable de reticulació de feix d'electrons de disseny recent, amb una temperatura nominal de 120 ℃, pot sobreviure a condicions climàtiques dures i xocs mecànics. Un altre exemple és el cable RADOX, que és un cable d'energia solar especialitzat dissenyat d'acord amb la norma internacional IEC216, amb una vida útil a l'aire lliure 8 vegades superior a la dels cables de goma i 32 vegades superior a la dels cables de PVC. Els cables i components fotovoltaics especialitzats ofereixen una resistència superior a les inclemències del temps, a l'erosió UV i a l'ozó, i poden sobreviure a una gamma més àmplia de variacions de temperatura. A Europa, els tècnics van descobrir que els nivells de temperatura mesurats a la teulada poden arribar als 100 i 110 °C.

4. Materials dels conductors de cable
Els cables de CC s'utilitzen més habitualment en centrals d'energia solar per a operacions a l'aire lliure a llarg termini; tanmateix, a causa dels límits de construcció, les connexions de cable s'utilitzen principalment per a connectors. Els materials conductors de cable es classifiquen en nucli de coure i nucli d'alumini. El cable amb nucli de coure té una millor resistència a l'oxidació que l'alumini, una llarga vida útil, estabilitat i bon rendiment, petites característiques de caiguda de tensió i petites pèrdues de potència; en la construcció, a causa de la bona flexibilitat del nucli de coure, el radi de flexió admissible és petit, de manera que és fàcil de doblegar, fàcil de desgastar la canonada; i la fatiga del nucli de coure, la flexió repetida no és fàcil de fracturar, de manera que és fàcil de connectar; al mateix temps, la resistència mecànica del nucli de coure és alta, pot. Per contra, el cable amb nucli d'alumini, a causa de les seves qualitats químiques, és propens a l'oxidació (reacció electroquímica) i és especialment propens a fenòmens de fluència, que poden provocar fallades.

Com a resultat, els cables de coure tenen beneficis significatius en els sistemes d'energia solar, especialment en el camp del subministrament d'energia directe per cable enterrat. Pot reduir el nombre d'accidents, millorar la fiabilitat del subministrament d'energia, facilitar la construcció i el manteniment, etc. Aquesta és precisament la raó per la qual el cable de coure s'utilitza principalment en el subministrament d'energia per cable subterrani a la Xina.

5. Materials de la funda d'aïllament de cables
Durant la instal·lació, el funcionament i el manteniment d'una central fotovoltaica, el cable pot estar a terra, sota les roques, a l'estructura del sostre, a les vores afilades del cablejat o exposat a l'aire; és probable que el cable suporti diversos impactes externs. Si la funda del cable no és prou resistent, l'aïllament del cable es farà malbé, cosa que escurçarà la vida útil del cable o provocarà curtcircuits, incendis i riscos de lesions. Investigadors i tècnics de cables van descobrir que els materials reticulats amb radiació tenen una resistència mecànica més alta que abans del tractament. El procés de reticulació altera l'estructura química del polímer utilitzat en el material de la funda aïllant del cable, convertint el material termoplàstic fusible en un material elastòmer no fusible. La reticulació per radiació també millora significativament les propietats tèrmiques, mecàniques i químiques de l'aïllament del cable.

Els circuits de CC sovint estan exposats a una sèrie de circumstàncies desfavorables durant el funcionament, cosa que provoca una connexió a terra i impedeix que el sistema funcioni correctament. L'extrusió, la mala producció de cables, els materials d'aïllament inadequats, el rendiment d'aïllament insuficient, l'envelliment de l'aïllament del sistema de CC i la presència de defectes específics poden induir la connexió a terra o convertir-se en un perill de connexió a terra. A més, el clima extern, la invasió d'animals petits o les mossegades provocaran problemes de connexió a terra de CC. Com a resultat, en aquest escenari, la funda del cable generalment està blindada amb una substància a prova de rosegadors.