A tengeri és úszó napelemes rendszerek gyors növekedést mutatnak, mivel a fejlesztők igyekeznek kihasználni a kihasználatlan vízfelületeket és csökkenteni a szárazföldi versenyt. Az úszó napelemes fotovoltaikus piac értéke 2024-ben 7,7 milliárd USD volt, és a várakozások szerint a következő évtizedben is folyamatosan növekedni fog, amit az anyagok és a kikötési rendszerek technológiai fejlődése, valamint számos régió támogató politikái ösztönöznek. Ebben az összefüggésben a tengeri fotovoltaikus kábelek kritikus fontosságú alkatrészekké válnak: hosszú élettartamon keresztül ellen kell állniuk a zord sós víznek, az UV-sugárzásnak, a hullámok mechanikai igénybevételének és a biofoulingnak. A TÜV Rheinland 2PfG 2962 szabványa (amely a TÜV Bauart Markhoz vezetett) kifejezetten ezeket a kihívásokat kezeli azáltal, hogy meghatározza a tengeri fotovoltaikus alkalmazásokban használt kábelek teljesítményvizsgálati és tanúsítási követelményeit.
Ez a cikk azt vizsgálja, hogy a gyártók hogyan teljesíthetik a 2PfG 2962 követelményeit robusztus teljesítménytesztelési és tervezési gyakorlatok révén.
1. A 2PfG 2962 szabvány áttekintése
A 2PfG 2962 szabvány a TÜV Rheinland specifikációja, amelyet tengeri és úszó alkalmazásokhoz szánt fotovoltaikus kábelekhez igazítottak. Az általános fotovoltaikus kábelekre vonatkozó normákra épül (pl. IEC 62930 / EN 50618 szárazföldi fotovoltaikus rendszerekre), de szigorú vizsgálatokat végez a sósvíz, az UV-sugárzás, a mechanikai fáradás és más, tengeri specifikus stresszorok tekintetében. A szabvány céljai közé tartozik az elektromos biztonság, a mechanikai integritás és a hosszú távú tartósság biztosítása változó, igényes tengeri körülmények között. A part menti és úszó fotovoltaikus rendszerekben használt, jellemzően legfeljebb 1500 V feszültségű egyenáramú kábelekre vonatkozik, amelyek következetes gyártási minőségellenőrzést igényelnek, hogy a tömeggyártásban lévő tanúsított kábelek megfeleljenek a tesztelt prototípusoknak.
2. A tengeri fotovoltaikus kábelek környezeti és üzemeltetési kihívásai
A tengeri környezet több egyidejű stresszt okoz a kábeleknek:
Sósvízi korrózió és vegyi anyagoknak való kitettség: A folyamatos vagy időszakos tengervízbe merítés megtámadhatja a vezető bevonatát és lebonthatja a polimer burkolatokat.
UV-sugárzás és napfény okozta öregedés: A lebegő tömbök közvetlen napfénynek való kitettsége felgyorsítja a polimer ridegedését és a felületi repedéseket.
Szélsőséges hőmérsékletek és hőmérsékleti ciklusok: A napi és évszakos hőmérséklet-ingadozások tágulási/összehúzódási ciklusokat okoznak, ami feszíti a szigetelés kötéseit.
Mechanikai feszültségek: A hullámmozgás és a szél által hajtott mozgás dinamikus hajlításhoz, rugalmassághoz és az úszók vagy a kikötői hardverek esetleges kopásához vezet.
Biolerakódás és tengeri élőlények: Az algák, kagylók vagy mikrobiális telepek növekedése a kábelek felületén megváltoztathatja a hőelvezetést és lokalizált feszültségeket okozhat.
Telepítésspecifikus tényezők: Kezelés a telepítés során (pl. dob letekerése), hajlítás a csatlakozók körül és feszültség a csatlakozási pontokon.
Ezek az együttes tényezők jelentősen eltérnek a szárazföldi tömböktől, ami szükségessé teszi a 2PfG 2962 szerinti testreszabott tesztelést a valósághű tengeri körülmények szimulálása érdekében.
3. A 2PfG 2962 szerinti alapvető teljesítménytesztelési követelmények
A 2PfG 2962 által előírt főbb teljesítménytesztek jellemzően a következőket tartalmazzák:
Elektromos szigetelési és dielektromos vizsgálatok: Nagyfeszültségű állósági vizsgálatok (pl. egyenfeszültség-vizsgálatok) víz- vagy párakamrákban annak megerősítésére, hogy nincs átütés merítési körülmények között.
Szigetelési ellenállás időbeli változása: A szigetelési ellenállás monitorozása sós vízben vagy párás környezetben történő áztatás során a nedvesség behatolásának észlelése érdekében.
Feszültségállósági és részleges kisülési ellenőrzések: Annak biztosítása, hogy a szigetelés elviselje a tervezési feszültséget plusz a biztonsági tartalékot részleges kisülés nélkül, még öregedés után is.
Mechanikai vizsgálatok: Szigetelés- és burkolatanyagok szakítószilárdsági és nyúlási vizsgálatai expozíciós ciklusok után; hajlítófáradási vizsgálatok hullám okozta hajlítást szimulálva.
Rugalmassági és ismételt hajlítási tesztek: Ismételt hajlítás tüskék vagy dinamikus hajlítási tesztberendezések felett a hullámmozgás utánzása érdekében.
Kopásállóság: Úszókkal vagy szerkezeti elemekkel való érintkezés szimulálása, esetleg abrazív közegek használatával, a köpeny tartósságának felmérésére.
4. Környezeti öregedési vizsgálatok
Sós permetezés vagy szimulált tengervízbe merítés hosszabb ideig a korrózió és a polimer lebomlásának értékeléséhez.
UV-besugárzási kamrák (gyorsított időjárásállóság) a felület ridegedésének, színváltozásának és repedésképződésének felmérésére.
Hidrolízis és nedvességfelvétel értékelése, gyakran hosszabb áztatási és utána mechanikai vizsgálattal.
Termikus ciklusok: Alacsony és magas hőmérséklet közötti ciklusok szabályozott kamrákban a szigetelés rétegződésének vagy mikrorepedésének feltárása érdekében.
Vegyi ellenállás: Kitéve a tengeri környezetben gyakran előforduló olajoknak, üzemanyagoknak, tisztítószereknek vagy lerakódásgátló vegyületeknek.
Lángállóság vagy tűzállóság: Bizonyos telepítések (pl. zárt modulok) esetén ellenőrizni kell, hogy a kábelek megfelelnek-e a lángterjedési határértékeknek (pl. IEC 60332-1).
Hosszú távú öregítés: Gyorsított élettartam-tesztek, amelyek a hőmérséklet, az UV-sugárzás és a só expozíciójának kombinációjával előrejelzik az élettartamot és meghatározzák a karbantartási intervallumokat.
Ezek a tesztek biztosítják, hogy a kábelek a tengeri napelemes rendszerek várható több évtizedes élettartama alatt megőrizzék elektromos és mechanikai teljesítményüket.
5. A teszteredmények értelmezése és a hibamódok azonosítása
Tesztelés után:
Gyakori degradációs minták: Szigetelésrepedések UV-sugárzás vagy hőciklusok miatt; vezető korróziója vagy elszíneződése só behatolása miatt; vízbuborékok, amelyek a tömítés meghibásodására utalnak.
Szigetelési ellenállás trendjeinek elemzése: Az áztatási tesztek során tapasztalható fokozatos csökkenés a nem optimális anyagösszetételre vagy elégtelen zárórétegekre utalhat.
Mechanikai hibajelzők: Az öregedés utáni szakítószilárdság csökkenése a polimer ridegedésére utal; a csökkent nyúlás a merevség növekedését jelzi.
Kockázatértékelés: A fennmaradó biztonsági tartalékok összehasonlítása a várható üzemi feszültségekkel és mechanikai terhelésekkel; annak felmérése, hogy az üzemidő-célok (pl. 25+ év) elérhetőek-e.
Visszacsatolási hurok: A teszteredmények információt szolgáltatnak az anyagmódosításokról (pl. magasabb UV-stabilizátor-koncentrációk), a tervezési finomhangolásokról (pl. vastagabb bevonatrétegek) vagy a folyamatfejlesztésekről (pl. extrudálási paraméterek). Ezen módosítások dokumentálása kulcsfontosságú a termelés megismételhetősége szempontjából.
A szisztematikus értelmezés a folyamatos fejlesztés és megfelelés alapját képezi
6. Anyagkiválasztási és tervezési stratégiák a 2PfG 2962 szabványnak való megfelelés érdekében
Főbb szempontok:
Vezetékválasztás: A rézvezetők szabványosak; az ónozott réz előnyösebb lehet a sósvízi környezetben való fokozott korrózióállóság érdekében.
Szigetelőanyagok: Térhálós poliolefinek (XLPO) vagy speciálisan kifejlesztett polimerek UV-stabilizátorokkal és hidrolízisálló adalékokkal a rugalmasság évtizedeken át tartó megőrzése érdekében.
Köpenyanyagok: Robusztus köpenyanyagok antioxidánsokkal, UV-elnyelőkkel és töltőanyagokkal, amelyek ellenállnak a kopásnak, a sópermetnek és a szélsőséges hőmérsékleteknek.
Réteges szerkezetek: A többrétegű kialakítások tartalmazhatnak belső félvezető rétegeket, nedvességgátló fóliákat és külső védőburkolatokat a víz behatolásának és a mechanikai sérülések megakadályozására.
Adalékanyagok és töltőanyagok: Lánggátlók (ahol szükséges), gombaellenes vagy antimikrobiális szerek használata a biofouling hatásának korlátozására, valamint ütésmódosítók használata a mechanikai teljesítmény megőrzése érdekében.
Páncél vagy megerősítés: Mélyvízi vagy nagy terhelésű úszórendszerekhez fonott fém vagy szintetikus megerősítés hozzáadása a szakítószilárdság elviselésére a rugalmasság feláldozása nélkül.
Gyártási konzisztencia: A keverési receptek, az extrudálási hőmérsékletek és a hűtési sebességek pontos szabályozása az anyagtulajdonságok egységességének biztosítása érdekében tételről tételre.
Az olyan anyagok és kialakítások kiválasztása, amelyek bizonyítottan teljesítenek hasonló tengeri vagy ipari alkalmazásokban, segít kiszámíthatóbban teljesíteni a 2PfG 2962 követelményeit.
7. Minőségellenőrzés és termelési állandóság
Tanúsítvány fenntartása tömegtermelési igények esetén:
Gyártási sorozaton belüli ellenőrzések: Rendszeres méretellenőrzések (vezető mérete, szigetelés vastagsága), felületi hibák vizuális ellenőrzése és az anyagbizonylatok ellenőrzése.
Mintavételi vizsgálati ütemterv: Időszakos mintavétel a kulcsfontosságú vizsgálatokhoz (pl. szigetelési ellenállás, szakítóvizsgálatok), a tanúsítási feltételek megismétlésével az eltérések korai észlelése érdekében.
Nyomonkövethetőség: Minden egyes kábeltétel nyersanyag-tételszámainak, összetételi paramétereinek és gyártási körülményeinek dokumentálása, hogy lehetővé váljon a problémák okának elemzése, ha problémák merülnének fel.
Beszállítói minősítés: Annak biztosítása, hogy a polimer- és adalékanyag-beszállítók következetesen megfeleljenek a specifikációknak (pl. UV-állósági besorolás, antioxidáns-tartalom).
Felkészülés harmadik fél általi auditokra: Alapos vizsgálati feljegyzések, kalibrációs naplók és gyártásellenőrzési dokumentumok vezetése a TÜV Rheinland auditjaihoz vagy újratanúsítványához.
A tanúsítási követelményekkel integrált robusztus minőségirányítási rendszerek (pl. ISO 9001) segítik a gyártókat a megfelelőség fenntartásában
hosszú távú
A Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd. TÜV 2PfG 2962 tanúsítványa
2025. június 11-én, a 18. (2025) Nemzetközi Napelemes Fotovoltaikus és Intelligens Energia Konferencia és Kiállítás (SNEC PV+2025) keretében a TÜV Rheinland TÜV Bauart Mark típustanúsítási tanúsítványt adott ki a Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (a továbbiakban: „Weihexiang”) számára a tengeri fotovoltaikus rendszerek kábeleire vonatkozóan a 2PfG 2962 szabvány alapján. Shi Bing úr, a TÜV Rheinland Greater China Napelemes és Kereskedelmi Termékek és Szolgáltatások Alkatrészek Üzletágának vezérigazgatója, valamint Shu Honghe úr, a Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. vezérigazgatója részt vett a díjátadó ünnepségen, és tanúi voltak az együttműködés eredményeinek.
Közzététel ideje: 2025. június 24.