A fotovoltaikus kábelanyagok fotovoltaikus erőműhöz való csatlakoztatását támogató fő berendezések, mint például a fotovoltaikus modulok, inverterek és feszültségnövelő transzformátorok mellett a biztonságos üzemeltetés általános jövedelmezősége, azaz a hatékonysága is fontos szerepet játszik.
Az utóbbi években a napenergia (PV) alkalmazása egyre szélesebb körben elterjedt, gyors fejlődésnek indult, a fotovoltaikus erőművek építési folyamatában a fő berendezések, például a fotovoltaikus modulok, inverterek, feszültségnövelő transzformátorok mellett a fotovoltaikus kábelanyagok csatlakoztatása is döntő szerepet játszik a fotovoltaikus erőmű általános jövedelmezőségében, az üzembiztonság, legyen az magas hatásfok, szintén döntő szerepet játszik. A következőkben teljes körű áttekintést nyújtunk a fotovoltaikus erőművekben használt általános kábelekről és anyagokról, valamint azok környezeti hatásairól.
Az utóbbi években a napenergia (PV) alkalmazása egyre szélesebb körben elterjedt, gyors fejlődésnek indult, a fotovoltaikus erőművek építési folyamatában a fő berendezések, például a fotovoltaikus modulok, inverterek, feszültségnövelő transzformátorok mellett a fotovoltaikus kábelanyagok csatlakoztatása is döntő szerepet játszik a fotovoltaikus erőmű általános jövedelmezőségében, az üzembiztonság, legyen az magas hatásfok, szintén döntő szerepet játszik. A következőkben teljes körű áttekintést nyújtunk a fotovoltaikus erőművekben használt általános kábelekről és anyagokról, valamint azok környezeti hatásairól.
A fotovoltaikus erőművek rendszere szerint a kábelek egyenáramú és váltakozó áramú kábelekre oszthatók, és a felhasználási célok és környezetek alapján a következőképpen osztályozhatók:
1. Egyenáramú kábel
(1). Soros kábelek kötik össze a modulokat a modulokkal.
(2). A füzérek és azok füzérei, valamint az egyenáramú elosztódoboz (konvergenciadoboz) között párhuzamos csatlakozáson keresztül.
(3). Csatlakoztasson egy kábelt az egyenáramú elosztódoboz és az inverter közé.
A fent felsorolt kábelek egyenáramú kábelek, amelyeknek nedvességállónak, napsugárzásnak, hidegnek, hőnek és UV-sugárzásnak ellenállónak kell lenniük. Bizonyos esetekben a savakat, lúgokat és más vegyi anyagokat is kerülni kell.
2. Hálózati kábel
(1). Csatlakoztassa az invertert a feszültségnövelő transzformátorhoz a kábel segítségével.
(2). A feszültségnövelő transzformátort az áramelosztó egységhez csatlakoztató kábel.
(3). Elosztóegység a hálózathoz vagy a felhasználói csatlakozókábelhez.
A kábel ezen szakasza a váltakozó áramú terheléskábelhez tartozik, amelyet beltéri környezetben fektetnek le az általános tápkábel-kiválasztási szabványoknak megfelelően.
3. Fotovoltaikus speciális kábel
Nagyszámú egyenáramú kábelt kell kültéren, kedvezőtlen időjárási körülmények között telepíteni, ezért a kábel anyagának ellenállónak kell lennie az UV-sugárzással, az ózonnal, a szélsőséges hőmérséklet-ingadozásokkal és a kémiai erózióval szemben. A hagyományos anyagból készült kábelek hosszabb ideig tartó használata ilyen környezetben gyengíti a kábelburkolatot, sőt, feloldja a szigetelőréteget is. Ezek a körülmények nemcsak azonnal károsítják a kábelrendszert, hanem növelik a kábel rövidzárlatának kockázatát, valamint közép- és hosszú távon a tűz vagy a munkavállalói sérülések valószínűségét, jelentősen csökkentve a rendszer élettartamát.
Ezért kritikus fontosságú a fotovoltaikus (PV) specifikus kábelek és alkatrészek használata a fotovoltaikus erőművekben. A napelemes iparág folyamatos bővülésével a fotovoltaikus tartóelemek piaca fokozatosan megnőtt, és a kábelek tekintetében számos szabvány született a fotovoltaikus speciális kábeltermékekre vonatkozóan. A nemrégiben tervezett, 120 ℃-os elektronsugaras térhálósító kábel ellenáll a zord éghajlati viszonyoknak és a mechanikai behatásoknak. Egy másik példa a RADOX kábel, amely egy speciális napenergia-kábel, amelyet az IEC216 nemzetközi szabvány szerint terveztek, és amelynek kültéri élettartama 8-szorosa a gumikábelek és 32-szerese a PVC-kábelek élettartamának. A speciális fotovoltaikus kábelek és alkatrészek kiváló időjárásállóságot, UV- és ózonállóságot kínálnak, és szélesebb hőmérséklet-ingadozásokat is elviselnek. Európában a technikusok felfedezték, hogy a tetőn mért hőmérsékleti szintek elérhetik a 100-110 °C-ot.
4. Kábelvezető anyagok
Az egyenáramú kábeleket leggyakrabban naperőművekben használják hosszú távú kültéri üzemeltetésre; azonban az építési korlátok miatt a kábelcsatlakozásokat elsősorban csatlakozókhoz használják. A kábelvezető anyagok rézmagra és alumíniummagra oszthatók. A rézmagos kábel jobb oxidációs ellenállással rendelkezik, mint az alumínium, hosszú élettartammal, stabilitással és jó teljesítménnyel, kis feszültségeséssel és kis teljesítményveszteséggel rendelkezik; az építőiparban a rézmag jó rugalmasságának köszönhetően a megengedett hajlítási sugár kicsi, így könnyen hajlítható és kopható; a rézmag kifáradásnak és az ismételt hajlításnak köszönhetően nem könnyen törik, így könnyen csatlakoztatható; ugyanakkor a rézmag mechanikai szilárdsága magas, ezzel szemben az alumíniummagos kábel kémiai tulajdonságai miatt hajlamos az oxidációra (elektrokémiai reakció), és különösen hajlamos a kúszási jelenségekre, ami meghibásodáshoz vezethet.
Ennek eredményeként a rézkábelek jelentős előnyökkel járnak a napenergia-rendszerekben, különösen a közvetlen földbe fektetett kábeles energiaellátás területén. Csökkenthetik a balesetek számát, növelhetik az energiaellátás megbízhatóságát, megkönnyíthetik az építést és a karbantartást, és így tovább. Pontosan ezért használják a rézkábelt elsősorban a földalatti kábeles energiaellátásban Kínában.
5. Kábelszigetelő burkolat anyagai
Egy fotovoltaikus erőmű telepítése, üzemeltetése és karbantartása során a kábel a földben, a talajban, benőtt sziklákon, a vezetékek éles széleinek tetőszerkezetében vagy a levegőben lehet; a kábel valószínűleg különféle külső hatásoknak van kitéve. Ha a kábelburkolat nem elég erős, a kábel szigetelése megsérül, ezáltal lerövidül a kábel élettartama, vagy rövidzárlatot, tüzet és sérülésveszélyt okozhat. A kábelkutatók és -technikusok felfedezték, hogy a sugárzással térhálósított anyagok nagyobb mechanikai szilárdsággal rendelkeznek, mint a kezelés előtt. A térhálósítási folyamat megváltoztatja a kábelszigetelő burkolat anyagában használt polimer kémiai szerkezetét, az olvadó hőre lágyuló anyagot nem olvadó elasztomer anyaggá alakítva. A térhálósító sugárzás jelentősen javítja a kábelszigetelés termikus, mechanikai és kémiai tulajdonságait is.
Az egyenáramú áramkörök működés közben gyakran számos kedvezőtlen körülménynek vannak kitéve, ami földeléshez vezet, és megakadályozza a rendszer megfelelő működését. A kitüremkedés, a rossz minőségű kábelgyártás, a nem megfelelő szigetelőanyagok, a nem megfelelő szigetelési teljesítmény, az egyenáramú rendszer szigetelésének öregedése és bizonyos károsodási hibák mind földelést okozhatnak, vagy földelési veszélyt jelenthetnek. Továbbá a külső éghajlat, az apró állatok bejutása vagy a harapás mind egyenáramú földelési problémákat okozhat. Ennek eredményeként ebben az esetben a kábelburkolat általában rágcsálóbiztos anyaggal van bevonva.
