Sparčiai visame pasaulyje vystantis fotovoltinėms (FV) energijos gamybos sistemoms, fotovoltiniai kabeliai (FV kabeliai) – svarbiausi komponentai, jungiantys FV modulius, keitiklius ir jungiamąsias dėžes – vaidina lemiamą vaidmenį užtikrinant bendrą saulės elektrinės saugą ir eksploatavimo laiką. Palyginti su įprastais maitinimo kabeliais, fotovoltiniai kabeliai pasižymi labai specializuotomis konstrukcinėmis konstrukcijomis ir kabelių medžiagų pasirinkimu.
1. Kas yra fotovoltinis kabelis?
Fotovoltinis kabelis, dar žinomas kaip saulės kabelis arba specialiai PV skirtas kabelis, daugiausia naudojamas saulės elektrinėse, paskirstytose fotovoltinėse sistemose ir ant stogų montuojamose fotovoltinėse sistemose. Įprasti modeliai yra PV1-F ir H1Z2Z2-K, kurie atitinka tarptautinius standartus, tokius kaip EN 50618 ir IEC 62930.
Kadangi PV kabeliai yra nuolat veikiami lauko aplinkos, jie turi patikimai veikti esant aukštai temperatūrai, stipriai ultravioletinei spinduliuotei, žemai temperatūrai, drėgmei ir ozono poveikiui. Dėl to jų izoliacinių medžiagų ir apvalkalų reikalavimai yra gerokai didesni nei įprastų kabelių. Tipinės savybės yra atsparumas aukštai ir žemai temperatūrai, puikus atsparumas UV spinduliams, atsparumas cheminei korozijai, atsparumas liepsnai, ekologiškumas ir projektinis 25 metų ar ilgesnis tarnavimo laikas.
2. Kabelių medžiagų iššūkiai fotovoltinėse sistemose
Realiame pasaulyje fotovoltiniai kabeliai paprastai įrengiami tiesiai lauke. Pavyzdžiui, Europos regionuose fotovoltinių sistemų aplinkos temperatūra saulėtomis sąlygomis gali siekti 100 °C. Tuo pačiu metu kabeliai yra veikiami ilgalaikės UV spinduliuotės, dienos ir nakties temperatūros svyravimų ir mechaninio įtempimo.
Tokiomis sąlygomis standartiniai PVC kabeliai arba įprasti guminiai kabeliai negali išlaikyti stabilių ilgalaikių eksploatacinių savybių. Net guminiai kabeliai, skirti darbui 90 °C temperatūroje, arba PVC kabeliai, skirti darbui 70 °C temperatūroje, yra linkę į izoliacijos senėjimą, apvalkalo įtrūkimus ir greitą eksploatacinių savybių blogėjimą, kai naudojami lauko fotovoltinėse sistemose, todėl sistemos tarnavimo laikas gerokai sutrumpėja.
3. Fotovoltinių kabelių pagrindinės charakteristikos: specializuotos izoliacijos ir apvalkalo medžiagos
Pagrindiniai fotovoltinių kabelių eksploataciniai pranašumai pirmiausia kyla iš jų PV specifinių izoliacinių mišinių ir apvalkalų mišinių. Šiandien pagrindinė medžiagų sistema yra spinduliuote susiūtas poliolefinas, paprastai pagamintas iš aukštos kokybės polietileno (PE) arba kitų poliolefinų.
Elektronų pluošto spinduliuotės dėka medžiagos molekulinės grandinės susijungia, todėl struktūra iš termoplastinės tampa termoreaktyvia. Šis procesas žymiai pagerina atsparumą karščiui, senėjimui ir mechanines savybes. Spinduliuotės būdu susiūtos poliolefino medžiagos leidžia fotovoltiniams kabeliams nuolat veikti 90–120 °C temperatūroje, kartu užtikrindamos puikų lankstumą žemoje temperatūroje, atsparumą UV spinduliams, ozonui ir aplinkos įtempių įtrūkimams. Be to, šios medžiagos yra be halogenų ir atitinka aplinkosaugos reikalavimus.
4. Konstrukcijų ir medžiagų palyginimas: fotovoltiniai kabeliai ir įprasti kabeliai
4.1 Tipinė fotovoltinių kabelių struktūra ir medžiagos
Laidininkas: atkaitintas vario laidininkas arba alavuotas vario laidininkas, jungiantis aukštą elektros laidumą ir atsparumą korozijai
Izoliacijos sluoksnis: spinduliuotei susiūtas poliolefino izoliacinis mišinys (PV kabeliams skirta izoliacinė medžiaga)
Apvalkalo sluoksnis: spinduliuote susiūtas poliolefino apvalkalo junginys, užtikrinantis ilgalaikę apsaugą lauko sąlygomis
4.2 Tipinė įprastų kabelių struktūra ir medžiagos
Laidininkas: varinis laidininkas arba alavuotas varinis laidininkas
Izoliacijos sluoksnis: PVC izoliacinis mišinys arbaXLPE (susietas polietilenas)izoliacinis mišinys
Apvalkalo sluoksnis:PVCapvalkalo mišinys
5. Pagrindiniai eksploatacinių savybių skirtumai, kuriuos lemia medžiagų pasirinkimas
Laidininko požiūriu, fotovoltiniai kabeliai ir įprasti kabeliai iš esmės yra vienodi. Pagrindiniai skirtumai slypi izoliacinių medžiagų ir apvalkalų parinkime.
Įprastuose kabeliuose naudojami PVC izoliacijos ir PVC apvalkalo mišiniai daugiausia tinka naudoti patalpose arba santykinai švelnioje aplinkoje, nes pasižymi ribotu atsparumu karščiui, UV spindulių poveikiui ir senėjimui. Priešingai, fotovoltiniuose kabeliuose naudojami spinduliuote susiūti poliolefino izoliacijos ir apvalkalo mišiniai yra specialiai sukurti ilgalaikiam naudojimui lauke ir gali išlaikyti stabilias elektrines ir mechanines savybes ekstremaliomis aplinkos sąlygomis.
Todėl, nors įprastinių kabelių pakeitimas fotovoltiniais kabeliais gali sumažinti pradines išlaidas, tai žymiai padidina priežiūros riziką ir sutrumpina bendrą fotovoltinės sistemos tarnavimo laiką.
6. Išvada: Medžiagų pasirinkimas lemia ilgalaikį FV sistemų patikimumą
Fotovoltiniai kabeliai nėra paprasti įprastų kabelių pakaitalai, o specializuoti kabelių gaminiai, specialiai sukurti fotovoltinėms reikmėms. Jų ilgalaikis patikimumas iš esmės priklauso nuo aukštos kokybės fotovoltinių kabelių izoliacinių medžiagų ir apvalkalų pasirinkimo, ypač nuo tinkamo radiaciniu būdu sujungtų poliolefino medžiagų sistemų naudojimo.
Fotovoltinių sistemų projektuotojams, montuotojams ir kabelių medžiagų tiekėjams labai svarbu gerai suprasti fotovoltinių kabelių ir įprastų kabelių medžiagų lygio skirtumus, siekiant užtikrinti saugų, stabilų ir ilgalaikį fotovoltinių elektrinių veikimą.
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 31 d.