Instalacije na moru i plutajuće solarne instalacije doživjele su brz rast jer programeri nastoje iskoristiti nedovoljno iskorištene vodene površine i smanjiti konkurenciju na kopnu. Tržište plutajućih solarnih fotonaponskih sustava procijenjeno je na 7,7 milijardi USD u 2024. godini i predviđa se da će stalno rasti u sljedećem desetljeću, potaknuto tehnološkim napretkom u materijalima i sustavima privezivanja, kao i potpornim politikama u mnogim regijama. U tom kontekstu, morski fotonaponski kabeli postaju ključne komponente: moraju izdržati jaku slanu vodu, izloženost UV zračenju, mehanička naprezanja od valova i biološko obraštanje tijekom dugog vijeka trajanja. Standard 2PfG 2962 tvrtke TÜV Rheinland (koji dovodi do oznake TÜV Bauart) posebno se bavi tim izazovima definiranjem zahtjeva za ispitivanje performansi i certificiranje kabela u morskim fotonaponskim primjenama.
Ovaj članak ispituje kako proizvođači mogu ispuniti zahtjeve 2PfG 2962 kroz robusno testiranje performansi i prakse dizajna.
1. Pregled standarda 2PfG 2962
Standard 2PfG 2962 je specifikacija TÜV Rheinlanda prilagođena fotonaponskim kabelima namijenjenima za pomorsku i plutajuću primjenu. Temelji se na općim normama za fotonaponske kabele (npr. IEC 62930 / EN 50618 za kopnene fotonaponske sustave), ali dodaje stroge testove za slanu vodu, UV zračenje, mehanički umor i druge specifične morske stresore. Ciljevi standarda uključuju osiguranje električne sigurnosti, mehaničkog integriteta i dugotrajne trajnosti u promjenjivim, zahtjevnim uvjetima na moru. Primjenjuje se na istosmjerne kabele nazivnog napona obično do 1500 V koji se koriste u priobalnim i plutajućim fotonaponskim sustavima, što zahtijeva dosljednu kontrolu kvalitete proizvodnje kako bi certificirani kabeli u masovnoj proizvodnji odgovarali testiranim prototipovima.
2. Ekološki i operativni izazovi za brodske fotonaponske kabele
Morski okoliši istovremeno nameću više stresora kabelima:
Korozija u slanoj vodi i izloženost kemikalijama: Kontinuirano ili povremeno uranjanje u morsku vodu može napasti oplatu vodiča i degradirati polimerne plašteve.
UV zračenje i starenje uzrokovano sunčevom svjetlošću: Izravna izloženost plutajućih nizova suncu ubrzava krhkost polimera i pucanje površine.
Temperaturni ekstremi i toplinski ciklusi: Dnevne i sezonske temperaturne varijacije uzrokuju cikluse širenja/skupljanja, naprežući izolacijske spojeve.
Mehanička naprezanja: Valovito kretanje i kretanje uzrokovano vjetrom dovode do dinamičkog savijanja, deformacija i potencijalnog habanja o plovke ili opremu za privez.
Bioobraštanje i morski organizmi: Rast algi, školjaca ili mikrobnih kolonija na površinama kabela može promijeniti toplinsku disipaciju i dodati lokalizirana naprezanja.
Čimbenici specifični za instalaciju: Rukovanje tijekom postavljanja (npr. odmotavanje bubnja), savijanje oko konektora i napetost na mjestima završetka.
Ovi kombinirani čimbenici značajno se razlikuju od kopnenih antenskih nizova, što zahtijeva prilagođeno testiranje prema 2PfG 2962 kako bi se simulirali realni morski uvjeti.
3. Zahtjevi za ispitivanje temeljnih performansi prema 2PfG 2962
Ključni testovi performansi koje propisuje 2PfG 2962 obično uključuju:
Ispitivanja električne izolacije i dielektrike: Ispitivanja visokog napona (npr. ispitivanja istosmjernog napona) u vodi ili komorama za vlažnost kako bi se potvrdilo da nema proboja u uvjetima uranjanja.
Otpor izolacije tijekom vremena: Praćenje otpora izolacije kada su kabeli natopljeni slanom vodom ili vlažnim okruženjima radi otkrivanja prodora vlage.
Provjere naponske otpornosti i djelomičnog pražnjenja: Osiguravanje da izolacija može podnijeti projektirani napon plus sigurnosnu marginu bez djelomičnog pražnjenja, čak i nakon starenja.
Mehanička ispitivanja: Ispitivanja vlačne čvrstoće i istezanja izolacijskih i plaštevih materijala nakon ciklusa izlaganja; ispitivanja umora savijanjem koja simuliraju savijanje izazvano valovima.
Ispitivanja fleksibilnosti i ponovljenog savijanja: Ponovljeno savijanje preko trnova ili dinamičkih ispitnih platformi za savijanje kako bi se oponašalo gibanje valova.
Otpornost na abraziju: Simuliranje kontakta s plovcima ili strukturnim elementima, moguće korištenjem abrazivnih medija, za procjenu trajnosti plašta.
4. Ispitivanja starenja u uvjetima okoliša
Sprej soli ili uranjanje u simuliranu morsku vodu dulje vrijeme radi procjene korozije i degradacije polimera.
Komore za UV izlaganje (ubrzano trošenje) za procjenu površinske krhkosti, promjene boje i stvaranja pukotina.
Procjene hidrolize i apsorpcije vlage, često putem produljenog namakanja i naknadnog mehaničkog ispitivanja.
Termički ciklusi: Ciklusi između niskih i visokih temperatura u kontroliranim komorama kako bi se otkrilo delaminiranje izolacije ili mikropukotine.
Kemijska otpornost: Izloženost uljima, gorivima, sredstvima za čišćenje ili spojevima protiv obraštanja koji se obično nalaze u pomorskim okruženjima.
Otpornost na plamen ili ponašanje u slučaju požara: Za specifične instalacije (npr. zatvorene module), provjera da kabeli zadovoljavaju ograničenja širenja plamena (npr. IEC 60332-1).
Dugoročno starenje: Ubrzani testovi životnog vijeka koji kombiniraju temperaturu, UV zračenje i izloženost soli za predviđanje životnog vijeka i utvrđivanje intervala održavanja.
Ovi testovi osiguravaju da kabeli zadrže električne i mehaničke performanse tijekom očekivanog višedesetljetnog vijeka trajanja u pomorskim fotonaponskim sustavima.
5. Tumačenje rezultata ispitivanja i prepoznavanje načina kvara
Nakon testiranja:
Uobičajeni obrasci degradacije: Pukotine u izolaciji uzrokovane UV zračenjem ili termičkim ciklusima; korozija ili promjena boje vodiča zbog prodiranja soli; vodeni džepovi koji ukazuju na kvarove brtvljenja.
Analiza trendova izolacijskog otpora: Postupni pad tijekom testova namakanja može ukazivati na neoptimalnu formulaciju materijala ili nedovoljne barijerne slojeve.
Pokazatelji mehaničkog oštećenja: Gubitak vlačne čvrstoće nakon starenja ukazuje na krhkost polimera; smanjeno istezanje ukazuje na povećanje krutosti.
Procjena rizika: Usporedba preostalih sigurnosnih margina s očekivanim radnim naponima i mehaničkim opterećenjima; procjena jesu li ciljevi životnog vijeka (npr. 25+ godina) ostvarivi.
Povratna sprega: Rezultati ispitivanja utječu na prilagodbe materijala (npr. veće koncentracije UV stabilizatora), prilagodbe dizajna (npr. deblji slojevi omotača) ili poboljšanja procesa (npr. parametri ekstruzije). Dokumentiranje ovih prilagodbi ključno je za ponovljivost proizvodnje.
Sustavna interpretacija podupire kontinuirano poboljšanje i usklađenost
6. Odabir materijala i strategije dizajna u skladu s 2PfG 2962
Ključna razmatranja:
Izbor vodiča: Bakreni vodiči su standardni; kositreni bakar može biti poželjniji zbog poboljšane otpornosti na koroziju u okruženjima sa slanom vodom.
Izolacijski spojevi: Umreženi poliolefini (XLPO) ili posebno formulirani polimeri s UV stabilizatorima i aditivima otpornim na hidrolizu za održavanje fleksibilnosti tijekom desetljeća.
Materijali za plašt: Robusni spojevi za plašt s antioksidansima, UV apsorberima i punilima otporni na abraziju, slanu maglu i ekstremne temperature.
Slojevite strukture: Višeslojne strukture mogu uključivati unutarnje poluvodične slojeve, filmove za zaštitu od vlage i vanjske zaštitne omotače za sprječavanje prodora vode i mehaničkih oštećenja.
Aditivi i punila: Upotreba usporivača gorenja (gdje je potrebno), antifungalnih ili antimikrobnih sredstava za ograničavanje učinaka biološkog obraštanja i modifikatora udarne čvrstoće za očuvanje mehaničkih performansi.
Oklop ili ojačanje: Za plutajuće sustave za duboke vode ili velika opterećenja, dodavanje pletene metalne ili sintetičke armature kako bi se izdržala vlačna opterećenja bez ugrožavanja fleksibilnosti.
Konzistentnost proizvodnje: Precizna kontrola recepata za miješanje, temperatura ekstruzije i brzina hlađenja kako bi se osigurala ujednačena svojstva materijala od serije do serije.
Odabir materijala i dizajna s dokazanim performansama u analognim pomorskim ili industrijskim primjenama pomaže u predvidljivijem ispunjavanju zahtjeva 2PfG 2962
7. Kontrola kvalitete i dosljednost proizvodnje
Održavanje certifikata u zahtjevima masovne proizvodnje:
Inspekcije u liniji: Redovite dimenzijske provjere (veličina vodiča, debljina izolacije), vizualni pregledi površinskih nedostataka i provjera certifikata šarže materijala.
Raspored ispitivanja uzorka: Periodično uzorkovanje za ključna ispitivanja (npr. otpor izolacije, ispitivanja vlačne čvrstoće) replicirajući uvjete certifikacije za rano otkrivanje pomaka.
Sljedivost: Dokumentiranje brojeva serija sirovina, parametara miješanja i uvjeta proizvodnje za svaku seriju kabela kako bi se omogućila analiza uzroka ako se pojave problemi.
Kvalifikacija dobavljača: Osiguravanje da dobavljači polimera i aditiva dosljedno ispunjavaju specifikacije (npr. ocjene otpornosti na UV zračenje, sadržaj antioksidansa).
Spremnost za audit treće strane: Održavanje temeljitih zapisa o ispitivanju, dnevnika kalibracije i dokumenata o kontroli proizvodnje za audite ili ponovnu certifikaciju TÜV Rheinlanda.
Robusni sustavi upravljanja kvalitetom (npr. ISO 9001) integrirani sa zahtjevima za certifikaciju pomažu proizvođačima u održavanju usklađenosti
dugoročno
TÜV 2PfG 2962 certifikat tvrtke Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
Dana 11. lipnja 2025., tijekom 18. (2025.) Međunarodne konferencije i izložbe o solarnoj fotonaponskoj i pametnoj energiji (SNEC PV+2025), TÜV Rheinland izdao je tvrtki Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (u daljnjem tekstu: „Weihexiang“) certifikat tipa TÜV Bauart Mark za kabele za offshore fotonaponske sustave na temelju standarda 2PfG 2962. G. Shi Bing, generalni direktor odjela za solarne i komercijalne proizvode i uslužne komponente TÜV Rheinland Greater China, i g. Shu Honghe, generalni direktor tvrtke Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., prisustvovali su svečanoj dodjeli nagrada i svjedočili rezultatima ove suradnje.
Vrijeme objave: 24. lipnja 2025.