Увод у популарне жице и материјале који се користе у фотонапонским електранама

Последњих година, примена соларне енергије (ПВ) за производњу електричне енергије постаје све распрострањенија, брзи развој, у процесу изградње фотонапонских електрана, поред главне опреме, као што су фотонапонски модули, инвертори, појачавајући трансформатори, поред подршке повезивању фотонапонских кабловских материјала на укупну профитабилност фотонапонске електране, безбедност рада, било да је висока ефикасност, такође игра кључну улогу. У наставку је дат потпун преглед уобичајених каблова и материјала који се користе у ПВ електранама, као и њихов утицај на животну средину.

Према систему фотонапонских електрана, каблови се могу класификовати на једносмерне каблове и наизменичне каблове, и класификују се на следећи начин на основу различитих намена и окружења употребе:

1. DC кабл
(1). Серијски каблови повезују модуле са модулима.
(2). Између низова и њихових низова и DC разводне кутије (конвергенцијске кутије) путем паралелне везе.
(3). Повежите кабл између DC разводне кутије и инвертора.

Горе наведени каблови су каблови за једносмерну струју, који морају бити отпорни на влагу, излагање сунцу, хладноћу, топлоту и УВ зрачење. У неким случајевима, морају се избегавати и киселине, алкалије и друге хемијске супстанце.

2. Кабл за наизменичну струју
(1). Повежите инвертор са појачавајућим трансформатором помоћу кабла.
(2). Кабл који повезује појачавајући трансформатор са јединицом за дистрибуцију електричне енергије.
(3). Разводна јединица за мрежу или кабл за повезивање корисника.

Овај део кабла је за кабл за наизменичну струју, који се поставља у затвореном простору у складу са општим стандардима за избор кабла за напајање.

3. Специјални кабл за фотонапонске системе
Велики број каблова за једносмерну струју мора бити инсталиран на отвореном у неповољним временским условима, стога материјал кабла треба да буде отпоран на УВ зрачење, озон, екстремне температурне промене и хемијску ерозију. Каблови од обичног материјала који се користе у овом окружењу током дужег временског периода ослабиће омотач кабла, па чак и растворити слој изолације. Ови услови не само да ће одмах оштетити кабловски систем, већ ће повећати и могућност кратког споја кабла, као и вероватноћу пожара или повреда радника на средњи и дуги рок, значајно смањујући век трајања система.

Стога је употреба каблова и компоненти специфичних за фотонапонске системе у фотонапонским електранама кључна. Са континуираним ширењем соларне индустрије, тржиште за компоненте за подршку фотонапонским системима се прогресивно развијало, а што се тиче каблова, произведен је низ стандарда за специјализоване кабловске производе за фотонапонске системе. Недавно дизајнирани кабл за умрежавање електронским снопом, оцењен на 120 ℃, може да издржи тешке климатске услове и механичке ударе. Још један пример је RADOX кабл, који је специјализовани кабл за соларну енергију дизајниран у складу са међународним стандардом IEC216, са веком трајања на отвореном који је 8 пута дужи од гумених каблова и 32 пута дужи од PVC каблова. Специјализовани фотонапонски каблови и компоненте нуде врхунску отпорност на временске услове, отпорност на УВ зрачење и ерозију озоном и могу да издрже шири опсег температурних варијација. У Европи, техничари су открили да нивои температуре измерени на крову могу достићи 100 до 110°C.

4. Материјали за проводнике каблова
DC каблови се најчешће користе у соларним електранама за дуготрајни рад на отвореном; међутим, због ограничења зграде, кабловски спојеви се првенствено користе за конекторе. Материјали проводника каблова се класификују на бакарно језгро и алуминијумско језгро. Бакарно језгро кабла има бољу отпорност на оксидацију од алуминијума, дуг век трајања, стабилност и добре перформансе, мали пад напона и мале губитке снаге; у грађевинарству, због добре флексибилности бакарног језгра, дозвољени радијус савијања је мали, па се лако савија и лако хаба; а бакарно језгро је подложно замору и поновљеном савијању, па се лако повезује; истовремено, механичка чврстоћа бакарног језгра је висока. Напротив, алуминијумско језгро кабла, због својих хемијских својстава, склоно је оксидацији (електрохемијској реакцији), а посебно је склоно феномену пузања, што може довести до квара.

Као резултат тога, бакарни каблови имају значајне предности у системима соларне енергије, посебно у области директног полагања каблова у земљу. Могу смањити број несрећа, побољшати поузданост напајања, олакшати изградњу и одржавање итд. Управо зато се бакарни каблови првенствено користе у подземном полагању каблова у Кини.

5. Материјали за изолацију кабла
Током инсталације, рада и одржавања фотонапонске електране, кабл може бити у земљи испод обраслог камења, кровне конструкције или оштрих ивица ожичења или изложен ваздуху; кабл ће вероватно издржати разне спољашње ударе. Ако омотач кабла није довољно јак, изолација кабла ће бити оштећена, што ће скратити век трајања кабла или изазвати кратке спојеве, пожаре и опасност од повреда. Истраживачи и техничари каблова открили су да материјали умрежени зрачењем имају већу механичку чврстоћу него пре третмана. Процес умрежавања мења хемијску структуру полимера који се користи у материјалу изолационог омотача кабла, претварајући топљиви термопластични материјал у нетопљиви еластомерни материјал. Умрежавање зрачењем такође значајно побољшава термичка, механичка и хемијска својства изолације кабла.

Једносмерна кола су често изложена низу неповољних околности током рада, што доводи до уземљења и спречава правилно функционисање система. Екструзија, лоша производња каблова, неадекватни изолациони материјали, недовољне перформансе изолације, старење изолације једносмерног система и присуство специфичних оштећења могу изазвати уземљење или постати опасност од уземљења. Штавише, спољашња клима, најезде ситних животиња или угризи ће довести до проблема са уземљењем једносмерне струје. Као резултат тога, у овом сценарију, омотач кабла је генерално оклопљен супстанцом отпорном на глодаре.