Pengenalan tentang kabel dan material populer yang digunakan dalam fasilitas pembangkit listrik fotovoltaik.

Dalam beberapa tahun terakhir, penerapan energi surya (PV) untuk pembangkit listrik semakin meluas dan berkembang pesat. Dalam proses pembangunan pembangkit listrik fotovoltaik, selain peralatan utama seperti modul fotovoltaik, inverter, dan transformator step-up, kabel dan material pendukung koneksi fotovoltaik juga memainkan peran penting dalam profitabilitas keseluruhan, keselamatan operasional, dan efisiensi tinggi pembangkit listrik fotovoltaik. Berikut ini adalah tinjauan lengkap tentang kabel dan material umum yang digunakan dalam pembangkit listrik PV, serta dampaknya terhadap lingkungan.

Menurut sistem pembangkit listrik tenaga surya (PV), kabel dapat diklasifikasikan menjadi kabel DC dan kabel AC, dan diklasifikasikan sebagai berikut berdasarkan berbagai tujuan dan lingkungan penggunaannya:

1. Kabel DC
(1). Kabel seri menghubungkan modul satu dengan modul lainnya.
(2). Antara senar dan senarnya serta kotak distribusi DC (kotak konvergensi) melalui koneksi paralel.
(3). Hubungkan kabel antara kotak distribusi DC dan inverter.

Kabel-kabel yang tercantum di atas adalah kabel DC, yang harus tahan lembap, tahan terhadap paparan sinar matahari, dingin, panas, dan radiasi UV. Dalam beberapa kasus, asam, basa, dan zat kimia lainnya juga harus dihindari.

2. Kabel AC
(1). Hubungkan inverter ke transformator step-up menggunakan kabel.
(2). Kabel yang menghubungkan transformator penaik tegangan ke unit distribusi listrik.
(3). Unit distribusi untuk jaringan atau kabel sambungan pengguna.

Bagian kabel ini adalah untuk kabel beban AC, yang dipasang di lingkungan dalam ruangan sesuai dengan standar pemilihan kabel daya umum.

3. Kabel khusus fotovoltaik
Sejumlah besar kabel DC harus dipasang di luar ruangan dalam kondisi cuaca buruk, sehingga material kabel harus tahan terhadap radiasi UV, ozon, variasi suhu ekstrem, dan erosi kimia. Kabel berbahan biasa yang digunakan di lingkungan ini dalam jangka waktu lama akan melemahkan selubung kabel dan bahkan melarutkan lapisan isolasi. Kondisi ini tidak hanya akan langsung merusak sistem kabel, tetapi juga akan meningkatkan kemungkinan terjadinya korsleting pada kabel, serta kemungkinan terjadinya kebakaran atau cedera pekerja dalam jangka menengah hingga panjang, sehingga mengurangi masa pakai sistem secara signifikan.

Oleh karena itu, penggunaan kabel dan komponen khusus PV di pembangkit listrik PV sangat penting. Dengan terus berkembangnya industri tenaga surya, pasar untuk komponen pendukung fotovoltaik telah meningkat secara progresif, dan dalam hal kabel, berbagai standar telah dihasilkan untuk barang-barang kabel khusus fotovoltaik. Kabel pengikatan silang sinar elektron yang baru dirancang, dengan rating 120 ℃, dapat bertahan dalam kondisi iklim yang keras dan guncangan mekanis. Contoh lain adalah kabel RADOX, yang merupakan kabel energi surya khusus yang dirancang sesuai dengan standar internasional IEC216, dengan masa pakai di luar ruangan yang 8 kali lebih lama daripada kabel karet dan 32 kali lebih lama daripada kabel PVC. Kabel dan komponen fotovoltaik khusus menawarkan ketahanan cuaca yang unggul, ketahanan terhadap erosi UV dan ozon, dan dapat bertahan dalam berbagai variasi suhu. Di Eropa, teknisi menemukan bahwa tingkat suhu yang diukur di atap dapat mencapai 100 hingga 110°C.

4. Material Konduktor Kabel
Kabel DC paling umum digunakan di pembangkit listrik tenaga surya untuk operasi luar ruangan jangka panjang; namun, karena keterbatasan bangunan, sambungan kabel terutama digunakan untuk konektor. Material konduktor kabel diklasifikasikan menjadi inti tembaga dan inti aluminium. Kabel inti tembaga memiliki ketahanan oksidasi yang lebih baik daripada aluminium, umur pakai yang panjang, stabilitas dan kinerja yang baik, penurunan tegangan kecil dan karakteristik kehilangan daya yang kecil; dalam konstruksi, karena fleksibilitas inti tembaga yang baik, radius tekukan yang diizinkan kecil, sehingga mudah ditekuk, mudah aus; dan inti tembaga tidak mudah mengalami kelelahan, tekukan berulang tidak mudah patah, sehingga mudah disambungkan; pada saat yang sama, kekuatan mekanik inti tembaga tinggi, sebaliknya, kabel inti aluminium, karena sifat kimianya, rentan terhadap oksidasi (reaksi elektrokimia), dan terutama rentan terhadap fenomena creep, yang dapat menyebabkan kegagalan.

Oleh karena itu, kabel tembaga memiliki manfaat signifikan dalam sistem tenaga surya, khususnya di bidang penyaluran daya kabel bawah tanah. Hal ini dapat mengurangi jumlah kecelakaan, meningkatkan keandalan pasokan daya, mempermudah konstruksi dan pemeliharaan, dan sebagainya. Inilah alasan mengapa kabel tembaga terutama digunakan dalam penyaluran daya kabel bawah tanah di Tiongkok.

5. Bahan Selubung Isolasi Kabel
Selama pemasangan, pengoperasian, dan pemeliharaan pembangkit listrik fotovoltaik, kabel mungkin berada di dalam tanah, di bawah bebatuan yang ditumbuhi tanaman, di struktur atap, di dekat ujung-ujung kabel yang tajam, atau terpapar udara; kabel tersebut kemungkinan akan mengalami berbagai benturan eksternal. Jika selubung kabel tidak cukup kuat, isolasi kabel akan rusak, sehingga memperpendek umur kabel atau menyebabkan korsleting, kebakaran, dan bahaya cedera. Para peneliti dan teknisi kabel menemukan bahwa material yang dihubungkan silang dengan radiasi memiliki kekuatan mekanik yang lebih tinggi daripada sebelum perlakuan. Proses penghubungan silang mengubah struktur kimia polimer yang digunakan dalam material selubung isolasi kabel, mengubah material termoplastik yang mudah meleleh menjadi material elastomer yang tidak mudah meleleh. Radiasi penghubungan silang juga secara signifikan meningkatkan sifat termal, mekanik, dan kimia isolasi kabel.

Sirkuit DC seringkali terpapar berbagai kondisi yang tidak menguntungkan selama pengoperasian, yang mengakibatkan terjadinya pembumian dan mencegah sistem berfungsi dengan baik. Ekstrusi, produksi kabel yang buruk, bahan isolasi yang tidak memadai, kinerja isolasi yang kurang, penuaan isolasi sistem DC, dan adanya kerusakan tertentu dapat menyebabkan pembumian atau menjadi bahaya pembumian. Selain itu, iklim eksternal, serangan hewan kecil, atau gigitan juga dapat menyebabkan masalah pembumian DC. Akibatnya, dalam skenario ini, selubung kabel umumnya dilapisi dengan bahan anti-hewan pengerat.