Εισαγωγή σε δημοφιλή καλώδια και υλικά που χρησιμοποιούνται σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις

Τα τελευταία χρόνια, η εφαρμογή της παραγωγής ηλιακής ενέργειας (Φ/Β) γίνεται ολοένα και πιο διαδεδομένη, με ραγδαία ανάπτυξη στη διαδικασία κατασκευής φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας, εκτός από τον κύριο εξοπλισμό, όπως φωτοβολταϊκά πλαίσια, μετατροπείς, μετασχηματιστές ανύψωσης, εκτός από την υποστήριξη της σύνδεσης των υλικών φωτοβολταϊκών καλωδίων στη συνολική κερδοφορία του φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ενέργειας, η ασφάλεια λειτουργίας, είτε η υψηλή απόδοση, παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο. Ακολουθεί μια πλήρης επισκόπηση των κοινών καλωδίων και υλικών που χρησιμοποιούνται σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, καθώς και των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων.

Σύμφωνα με το σύστημα των φωτοβολταϊκών σταθμών, τα καλώδια μπορούν να ταξινομηθούν σε καλώδια συνεχούς ρεύματος και καλώδια εναλλασσόμενου ρεύματος και ταξινομούνται ως εξής με βάση τους ποικίλους σκοπούς και τα περιβάλλοντα χρήσης:

1. Καλώδιο DC
(1). Τα καλώδια σειράς συνδέουν μονάδες με μονάδες.
(2). Μεταξύ των στοιχειοσειρών και των στοιχειοσειρών τους και του κιβωτίου διανομής DC (κιβώτιο σύγκλισης) μέσω της παράλληλης σύνδεσης.
(3). Συνδέστε ένα καλώδιο μεταξύ του κιβωτίου διανομής DC και του μετατροπέα.

Τα καλώδια που αναφέρονται παραπάνω είναι καλώδια συνεχούς ρεύματος, τα οποία πρέπει να είναι ανθεκτικά στην υγρασία, στον ήλιο, στο κρύο, στη ζέστη και στην υπεριώδη ακτινοβολία. Σε ορισμένες περιπτώσεις, πρέπει επίσης να αποφεύγονται οξέα, αλκάλια και άλλες χημικές ουσίες.

2. Καλώδιο AC
(1). Συνδέστε τον μετατροπέα στον μετασχηματιστή ανύψωσης χρησιμοποιώντας το καλώδιο.
(2). Το καλώδιο που συνδέει τον μετασχηματιστή ανύψωσης τάσης με τη μονάδα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας.
(3). Μονάδα διανομής για το δίκτυο ή το καλώδιο σύνδεσης του χρήστη.

Αυτό το τμήμα του καλωδίου προορίζεται για το καλώδιο φορτίου AC, το οποίο τοποθετείται σε εσωτερικό χώρο σύμφωνα με τα γενικά πρότυπα επιλογής καλωδίων τροφοδοσίας.

3. Φωτοβολταϊκό ειδικό καλώδιο
Ένας μεγάλος αριθμός καλωδίων DC πρέπει να εγκαθίσταται σε εξωτερικούς χώρους σε αντίξοες καιρικές συνθήκες, επομένως το υλικό του καλωδίου θα πρέπει να είναι ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία, το όζον, τις ακραίες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και τη χημική διάβρωση. Τα καλώδια από συνηθισμένα υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτό το περιβάλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα θα αποδυναμώσουν το περίβλημα του καλωδίου και θα διαλύσουν ακόμη και το μονωτικό στρώμα. Αυτές οι συνθήκες όχι μόνο θα προκαλέσουν άμεση ζημιά στο σύστημα καλωδίων, αλλά θα αυξήσουν επίσης την πιθανότητα βραχυκυκλώματος του καλωδίου, καθώς και την πιθανότητα πυρκαγιών ή τραυματισμών εργαζομένων μεσοπρόθεσμα έως μακροπρόθεσμα, μειώνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής του συστήματος.

Έτσι, η χρήση καλωδίων και εξαρτημάτων ειδικά για φωτοβολταϊκά σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς είναι κρίσιμη. Με τη συνεχή επέκταση της ηλιακής βιομηχανίας, η αγορά για εξαρτήματα υποστήριξης φωτοβολταϊκών έχει προοδευτικά αναδυθεί και, όσον αφορά τα καλώδια, έχει παραχθεί μια σειρά προτύπων για εξειδικευμένα φωτοβολταϊκά καλωδιακά προϊόντα. Πρόσφατα σχεδιασμένο καλώδιο διασύνδεσης δέσμης ηλεκτρονίων, με ονομαστική θερμοκρασία 120 ℃, μπορεί να αντέξει σε δύσκολες κλιματικές συνθήκες και μηχανικούς κραδασμούς. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το καλώδιο RADOX, το οποίο είναι ένα εξειδικευμένο καλώδιο ηλιακής ενέργειας σχεδιασμένο σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο IEC216, με διάρκεια ζωής σε εξωτερικούς χώρους 8 φορές μεγαλύτερη από αυτή των ελαστικών καλωδίων και 32 φορές μεγαλύτερη από αυτή των καλωδίων PVC. Τα εξειδικευμένα φωτοβολταϊκά καλώδια και εξαρτήματα προσφέρουν ανώτερη αντοχή στις καιρικές συνθήκες, αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία και τη διάβρωση από το όζον και μπορούν να αντέξουν σε ένα ευρύτερο φάσμα θερμοκρασιακών διακυμάνσεων. Στην Ευρώπη, οι τεχνικοί ανακάλυψαν ότι τα επίπεδα θερμοκρασίας που μετρώνται στην οροφή μπορούν να φτάσουν τους 100 έως 110°C.

4. Υλικά αγωγών καλωδίων
Τα καλώδια DC χρησιμοποιούνται συνήθως σε ηλιακούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας για μακροχρόνιες εξωτερικές λειτουργίες. Ωστόσο, λόγω των περιορισμών των κτιρίων, οι συνδέσεις καλωδίων χρησιμοποιούνται κυρίως για συνδετήρες. Τα υλικά αγωγών καλωδίων ταξινομούνται σε πυρήνα χαλκού και πυρήνα αλουμινίου. Το καλώδιο πυρήνα χαλκού έχει καλύτερη αντοχή στην οξείδωση από το αλουμίνιο, μεγάλη διάρκεια ζωής, καλή σταθερότητα και απόδοση, μικρή πτώση τάσης και μικρή απώλεια ισχύος. Στην κατασκευή, λόγω της καλής ευκαμψίας του πυρήνα χαλκού, η επιτρεπόμενη ακτίνα κάμψης είναι μικρή, επομένως είναι εύκολο να λυγίσει, ο σωλήνας είναι εύκολος στη φθορά. Και η κόπωση του πυρήνα χαλκού, η επαναλαμβανόμενη κάμψη δεν είναι εύκολο να σπάσει, επομένως είναι εύκολο να συνδεθεί. Ταυτόχρονα, η μηχανική αντοχή του πυρήνα χαλκού είναι υψηλή, μπορεί να προκαλέσει οξείδωση (ηλεκτροχημική αντίδραση) και ιδιαίτερα επιρρεπής σε φαινόμενα ερπυσμού, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν σε αστοχία.

Ως αποτέλεσμα, τα χάλκινα καλώδια έχουν σημαντικά οφέλη στα συστήματα ηλιακής ενέργειας, ιδιαίτερα στον τομέα της άμεσης ταφής παροχής ενέργειας από καλώδια. Μπορούν να μειώσουν τον αριθμό των ατυχημάτων, να ενισχύσουν την αξιοπιστία της παροχής ενέργειας, να διευκολύνουν την κατασκευή και τη συντήρηση, κ.ο.κ. Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος για τον οποίο τα χάλκινα καλώδια χρησιμοποιούνται κυρίως στην υπόγεια παροχή ενέργειας από καλώδια στην Κίνα.

5. Υλικά μανδύα μόνωσης καλωδίων
Κατά την εγκατάσταση, λειτουργία και συντήρηση ενός φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ενέργειας, το καλώδιο μπορεί να βρίσκεται στο έδαφος, κάτω από το έδαφος, σε κατάφυτους βράχους, στη δομή της οροφής ή σε αιχμηρές άκρες της καλωδίωσης ή εκτεθειμένο στον αέρα. Το καλώδιο είναι πιθανό να υποστεί μια ποικιλία εξωτερικών επιδράσεων. Εάν το περίβλημα του καλωδίου δεν είναι αρκετά ισχυρό, η μόνωση του καλωδίου θα υποστεί ζημιά, μειώνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής του καλωδίου ή προκαλώντας βραχυκυκλώματα, πυρκαγιές και κινδύνους τραυματισμού. Οι ερευνητές και οι τεχνικοί καλωδίων ανακάλυψαν ότι τα υλικά που έχουν διασταυρωθεί με ακτινοβολία έχουν υψηλότερη μηχανική αντοχή από ό,τι πριν από την επεξεργασία. Η διαδικασία διασύνδεσης μεταβάλλει τη χημική δομή του πολυμερούς που χρησιμοποιείται στο υλικό του μονωτικού περιβλήματος του καλωδίου, μετατρέποντας το εύτηκτο θερμοπλαστικό υλικό σε μη εύτηκτο ελαστομερές υλικό. Η διασύνδεση της ακτινοβολίας βελτιώνει επίσης σημαντικά τις θερμικές, μηχανικές και χημικές ιδιότητες της μόνωσης του καλωδίου.

Τα κυκλώματα DC εκτίθενται συχνά σε μια σειρά από δυσμενείς συνθήκες κατά τη λειτουργία, με αποτέλεσμα τη γείωση και την παρεμπόδιση της σωστής λειτουργίας του συστήματος. Η εξώθηση, η κακή παραγωγή καλωδίων, τα ανεπαρκή μονωτικά υλικά, η ανεπαρκής απόδοση μόνωσης, η γήρανση της μόνωσης του συστήματος DC και η παρουσία συγκεκριμένων βλαβών μπορούν να προκαλέσουν γείωση ή να αποτελέσουν κίνδυνο γείωσης. Επιπλέον, το εξωτερικό κλίμα, η εισβολή μικροσκοπικών ζώων ή το δάγκωμα θα οδηγήσουν σε προβλήματα γείωσης DC. Ως αποτέλεσμα, σε αυτό το σενάριο, το περίβλημα του καλωδίου είναι γενικά θωρακισμένο με μια ουσία που προστατεύει από τρωκτικά.