Introducere în firele și materialele populare utilizate în instalațiile fotovoltaice

În ultimii ani, aplicarea energiei solare (PV) pentru generarea de energie devine din ce în ce mai răspândită, cu o dezvoltare rapidă. În procesul de construcție a centralelor fotovoltaice, pe lângă echipamentele principale, cum ar fi modulele fotovoltaice, invertoarele, transformatoarele elevatoare de tensiune, și pe lângă faptul că ajută la conectarea cablurilor fotovoltaice, materialele necesare contribuie la rentabilitatea generală a centralei fotovoltaice, siguranța în funcționare, precum și la eficiența ridicată, joacă, de asemenea, un rol crucial. În continuare, este prezentată o prezentare generală completă a cablurilor și materialelor comune utilizate în centralele fotovoltaice, precum și a impactului lor asupra mediului.

Conform sistemului centralelor fotovoltaice, cablurile pot fi clasificate în cabluri de curent continuu și cabluri de curent alternativ și sunt clasificate după cum urmează, în funcție de diversele scopuri și medii de utilizare:

1. Cablu de curent continuu
(1). Cablurile în serie conectează modulele la module.
(2). Între șiruri și șirurile lor și cutia de distribuție CC (cutia de convergență) prin conexiunea paralelă.
(3). Conectați un cablu între cutia de distribuție CC și invertor.

Cablurile enumerate mai sus sunt cabluri de curent continuu, care trebuie să fie impermeabile la umiditate, rezistente la expunerea la soare, frig, căldură și radiații UV. În unele cazuri, trebuie evitate și acizii, bazele și alte substanțe chimice.

2. Cablu de curent alternativ
(1). Conectați invertorul la transformatorul elevator de tensiune folosind cablul.
(2). Cablul care conectează transformatorul elevator de tensiune la unitatea de distribuție a energiei electrice.
(3). Unitate de distribuție pentru rețea sau cablul de conectare al utilizatorului.

Această secțiune a cablului este destinată cablului de sarcină AC, care este pozat într-un mediu interior în conformitate cu standardele generale de selecție a cablurilor de alimentare.

3. Cablu fotovoltaic special
Un număr mare de cabluri de curent continuu trebuie instalate în aer liber, în condiții meteorologice nefavorabile, prin urmare, materialul cablului trebuie să fie rezistent la radiațiile UV, ozon, variații extreme de temperatură și eroziune chimică. Cablurile din materiale obișnuite utilizate în acest mediu pentru o perioadă lungă de timp vor slăbi teaca cablului și chiar vor dizolva stratul de izolație. Aceste condiții nu numai că vor deteriora imediat sistemul de cabluri, dar vor crește și riscul de scurtcircuitare a cablului, precum și probabilitatea de incendii sau rănire a lucrătorilor pe termen mediu și lung, reducând semnificativ durata de viață a sistemului.

Prin urmare, utilizarea cablurilor și componentelor specifice pentru panouri fotovoltaice în centralele fotovoltaice este esențială. Odată cu extinderea continuă a industriei solare, piața componentelor de susținere fotovoltaice a crescut progresiv, iar în ceea ce privește cablurile, au fost elaborate o serie de standarde pentru cabluri fotovoltaice specializate. Cablurile cu reticulare cu fascicul de electroni, recent proiectate, cu o temperatură de 120 ℃, pot rezista la condiții climatice dificile și șocuri mecanice. Un alt exemplu este cablul RADOX, care este un cablu specializat pentru energie solară, proiectat în conformitate cu standardul internațional IEC216, cu o durată de viață în aer liber de 8 ori mai mare decât cea a cablurilor din cauciuc și de 32 de ori mai mare decât cea a cablurilor din PVC. Cablurile și componentele fotovoltaice specializate oferă o rezistență superioară la intemperii, rezistență la eroziunea UV și la ozon și pot supraviețui unei game mai largi de variații de temperatură. În Europa, tehnicienii au descoperit că nivelurile de temperatură măsurate pe acoperiș pot ajunge la 100 până la 110 °C.

4. Materiale pentru conductori de cablu
Cablurile de curent continuu sunt cel mai frecvent utilizate în centralele solare pentru operațiuni în aer liber pe termen lung; cu toate acestea, din cauza limitelor de construcție, conexiunile prin cablu sunt utilizate în principal pentru conectori. Materialele conductorilor de cablu sunt clasificate în miez de cupru și miez de aluminiu. Cablul cu miez de cupru are o rezistență la oxidare mai bună decât aluminiul, o durată lungă de viață, stabilitate și performanțe bune, caracteristici de cădere de tensiune mică și pierderi de putere mici; în construcții, datorită flexibilității bune a miezului de cupru, raza de îndoire admisibilă este mică, deci este ușor de îndoit, țeava este ușor de uzat; iar miezul de cupru este rezistent la oboseală și la îndoiri repetate, nu se rupe ușor, deci este ușor de conectat; în același timp, rezistența mecanică a miezului de cupru este mare, putând fi ușor de conectat. Dimpotrivă, cablul cu miez de aluminiu, datorită calităților sale chimice, este predispus la oxidare (reacție electrochimică) și este deosebit de predispus la fenomene de fluaj, care pot duce la defecțiuni.

Prin urmare, cablurile de cupru au beneficii semnificative în sistemele de energie solară, în special în domeniul alimentării directe cu energie prin cabluri îngropate. Acestea pot reduce numărul de accidente, pot spori fiabilitatea alimentării cu energie, pot facilita construcția și întreținerea și așa mai departe. Tocmai de aceea, cablul de cupru este utilizat în principal în furnizarea de energie prin cabluri subterane în China.

5. Materiale pentru mantaua izolatoare a cablurilor
În timpul instalării, funcționării și întreținerii unei centrale fotovoltaice, cablul poate fi îngropat în pământ, sub roci crescute excesiv, în structura acoperișului sau în muchiile ascuțite ale cablurilor sau expus la aer; este probabil ca acesta să suporte o varietate de impacturi externe. Dacă mantaua cablului nu este suficient de rezistentă, izolația cablului va fi deteriorată, scurtând astfel durata de viață a cablului sau provocând scurtcircuite, incendii și pericole de vătămare corporală. Cercetătorii și tehnicienii din domeniul cablurilor au descoperit că materialele reticulate prin radiații au o rezistență mecanică mai mare decât înainte de tratament. Procesul de reticulare modifică structura chimică a polimerului utilizat în materialul mantei izolatoare a cablului, transformând materialul termoplastic fuzibil într-un material elastomer nefuzibil. Reticularea prin radiații îmbunătățește, de asemenea, semnificativ proprietățile termice, mecanice și chimice ale izolației cablului.

Circuitele de curent continuu sunt frecvent expuse la o serie de circumstanțe nefavorabile în timpul funcționării, ceea ce duce la împământare și împiedică funcționarea corectă a sistemului. Extrudarea, producția slabă a cablurilor, materialele de izolație inadecvate, performanța insuficientă a izolației, îmbătrânirea izolației sistemului de curent continuu și prezența unor defecte specifice pot induce împământarea sau pot deveni un pericol de împământare. În plus, climatul extern, invazia animalelor mici sau mușcătura vor duce la probleme de împământare a curentului continuu. Prin urmare, în acest scenariu, teaca cablului este în general blindată cu o substanță rezistentă la rozătoare.