Instalacije solarnih panela na moru i plutajućih solarnih panela doživjele su brz rast jer investitori nastoje iskoristiti nedovoljno iskorištene vodene površine i smanjiti konkurenciju na kopnu. Tržište plutajućih solarnih fotonaponskih sistema procijenjeno je na 7,7 milijardi američkih dolara u 2024. godini i predviđa se da će stalno rasti u narednoj deceniji, vođeno tehnološkim napretkom u materijalima i sistemima za privezivanje, kao i politikama podrške u mnogim regijama. U tom kontekstu, morski fotonaponski kablovi postaju ključne komponente: moraju izdržati jaku slanu vodu, izloženost UV zračenju, mehanička naprezanja od valova i biološko obraštanje tokom dugog vijeka trajanja. Standard 2PfG 2962 od TÜV Rheinlanda (što dovodi do TÜV Bauart oznake) posebno se bavi ovim izazovima definiranjem zahtjeva za testiranje performansi i certifikaciju kablova 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 za fotonaponske kablove namijenjene za pomorsku i plutajuću primjenu. Temelji se na općim normama za fotonaponske kablove (npr. IEC 62930 / EN 50618 za kopnene fotonaponske sisteme), ali dodaje stroge testove za slanu vodu, UV zračenje, mehanički zamor i druge stresore specifične za more. Ciljevi standarda uključuju osiguranje električne sigurnosti, mehaničkog integriteta i dugotrajne izdržljivosti u promjenjivim, zahtjevnim uvjetima na moru. Primjenjuje se na DC kablove nazivnog napona obično do 1.500 V koji se koriste u priobalnim i plutajućim fotonaponskim sistemima, što zahtijeva dosljednu kontrolu kvalitete proizvodnje kako bi certificirani kablovi u masovnoj proizvodnji odgovarali testiranim prototipovima.
2. Ekološki i operativni izazovi za brodske fotonaponske kablove
Morska okruženja istovremeno nameću više stresora kablovima:
Korozija u slanoj vodi i izloženost hemikalijama: Kontinuirano ili povremeno uranjanje u morsku vodu može oštetiti oplatu provodnika i degradirati polimerne omotače.
UV zračenje i starenje uzrokovano sunčevom svjetlošću: Direktno izlaganje suncu na plutajuće ploče ubrzava krhkost polimera i pucanje površine.
Temperaturni ekstremi i termalni ciklusi: Dnevne i sezonske temperaturne varijacije uzrokuju cikluse širenja/skupljanja, naprežući izolacijske spojeve.
Mehanička naprezanja: Kretanje valova i kretanje uzrokovano vjetrom dovode do dinamičkog savijanja, deformacija i potencijalnog habanja o plovke ili opremu za privez.
Bioobraštanje i morski organizmi: Rast algi, školjaka ili mikrobnih kolonija na površinama kablova može promijeniti disipaciju topline i dodati lokalizirana naprezanja.
Faktori specifični za instalaciju: Rukovanje tokom postavljanja (npr. odmotavanje bubnja), savijanje oko konektora i zatezanje na mjestima završetka.
Ovi kombinovani faktori se značajno razlikuju od kopnenih antenskih sistema, što zahteva prilagođeno testiranje prema 2PfG 2962 kako bi se simulirali realni morski uslovi.
3. Zahtjevi za testiranje osnovnih performansi prema 2PfG 2962
Ključni testovi performansi koje propisuje 2PfG 2962 obično uključuju:
Ispitivanja električne izolacije i dielektrike: Ispitivanja izdržljivosti visokog napona (npr. ispitivanja istosmjernog napona) u vodi ili komorama za vlažnost kako bi se potvrdilo da nema proboja pod uvjetima uranjanja.
Otpor izolacije tokom vremena: Praćenje otpora izolacije kada su kablovi natopljeni slanom vodom ili vlažnim okruženjima radi otkrivanja prodora vlage.
Provjere naponske otpornosti i djelomičnog pražnjenja: Osiguravanje da izolacija može podnijeti projektni napon plus sigurnosnu marginu bez djelomičnog pražnjenja, čak i nakon starenja.
Mehanička ispitivanja: Ispitivanja zatezne čvrstoće i izduženja izolacijskih i plaštnih materijala nakon ciklusa izlaganja; ispitivanja zamora savijanjem koja simuliraju savijanje izazvano talasima.
Testovi fleksibilnosti i ponovljenog savijanja: Ponovljeno savijanje preko trnova ili dinamičkih ispitnih platformi za savijanje kako bi se oponašalo kretanje valova.
Otpornost na abraziju: Simuliranje kontakta s plovcima ili strukturnim elementima, moguće korištenjem abrazivnih medija, radi procjene trajnosti plašta.
4. Testovi starenja u uslovima uticaja okoline
Sprej soli ili uranjanje u simuliranu morsku vodu tokom dužeg perioda radi procjene korozije i degradacije polimera.
Komore za UV izlaganje (ubrzano trošenje) za procjenu površinske krhkosti, promjene boje i stvaranja pukotina.
Evaluacije hidrolize i apsorpcije vlage, često putem produženog namakanja i naknadnog mehaničkog ispitivanja.
Termički ciklusi: Ciklusi između niskih i visokih temperatura u kontroliranim komorama kako bi se otkrilo delaminiranje izolacije ili mikropukotine.
Hemijska 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 li kablovi ispunjavaju ograničenja širenja plamena (npr. IEC 60332-1).
Dugoročno starenje: Ubrzani testovi vijeka trajanja koji kombiniraju temperaturu, UV zračenje i izloženost soli za predviđanje vijeka trajanja i utvrđivanje intervala održavanja.
Ovi testovi osiguravaju da kablovi zadrže električne i mehaničke performanse tokom očekivanog višedecenijskog vijeka trajanja u pomorskim fotonaponskim sistemima.
5. Tumačenje rezultata ispitivanja i identifikacija načina kvara
Nakon testiranja:
Uobičajeni obrasci degradacije: Pukotine u izolaciji uzrokovane UV zračenjem ili termičkim ciklusima; korozija ili promjena boje provodnika zbog prodiranja soli; vodeni džepovi koji ukazuju na kvarove zaptivki.
Analiza trendova izolacijskog otpora: Postepeni pad pri testovima namakanja može ukazivati na neoptimalnu formulaciju materijala ili nedovoljne barijerne slojeve.
Indikatori mehaničkog oštećenja: Gubitak zatezne čvrstoće nakon starenja ukazuje na krhkost polimera; smanjeno izduženje ukazuje na povećanje krutosti.
Procjena rizika: Poređenje preostalih sigurnosnih margina u odnosu na očekivane radne napone i mehanička opterećenja; procjena da li su ciljevi životnog vijeka (npr. 25+ godina) ostvarivi.
Povratna sprega: Rezultati ispitivanja informiraju o prilagođavanjima materijala (npr. veće koncentracije UV stabilizatora), izmjenama dizajna (npr. deblji slojevi omotača) ili poboljšanjima procesa (npr. parametri ekstruzije). Dokumentiranje ovih prilagođavanja ključno je za ponovljivost proizvodnje.
Sistematska interpretacija podupire kontinuirano poboljšanje i usklađenost
6. Strategije odabira materijala i dizajna u skladu sa 2PfG 2962
Ključna razmatranja:
Izbor provodnika: Bakarni provodnici su standardni; kalajisani 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 tokom decenija.
Materijali za plašt: Robusni spojevi za plašt s antioksidansima, UV apsorberima i punilima otporni na abraziju, slanu maglu i ekstremne temperature.
Slojevite strukture: Višeslojni dizajni mogu uključivati unutrašnje poluprovodne 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 efekata biološkog obraštanja i modifikatora udara za očuvanje mehaničkih performansi.
Oklop ili ojačanje: Za plutajuće sisteme za duboke vode ili velika opterećenja, dodavanje pletenog metalnog ili sintetičkog ojačanja kako bi se izdržala zatezna 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 konzistentnost proizvodnje
Održavanje certifikacije u zahtjevima masovne proizvodnje:
Inspekcije u liniji: Redovne dimenzijske provjere (veličina provodnika, debljina izolacije), vizuelne inspekcije površinskih nedostataka i provjera certifikata šarže materijala.
Raspored testiranja uzorka: Periodično uzorkovanje za ključna ispitivanja (npr. otpor izolacije, ispitivanja zatezanja) replicirajući uvjete certifikacije kako bi se rano otkrila odstupanja.
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 detaljnih zapisa o ispitivanjima, dnevnika kalibracije i dokumenata o kontroli proizvodnje za TÜV Rheinland audite ili ponovnu certifikaciju.
Robusni sistemi upravljanja kvalitetom (npr. ISO 9001) integrirani sa zahtjevima za certifikaciju pomažu proizvođačima da održe usklađenost
dugoročno
TÜV 2PfG 2962 certifikat kompanije Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
Dana 11. juna 2025. godine, tokom 18. (2025.) Međunarodne konferencije i izložbe o solarnoj fotonaponskoj i pametnoj energiji (SNEC PV+2025), TÜV Rheinland je izdao certifikat tipa TÜV Bauart Mark za kablove za offshore fotonaponske sisteme na osnovu standarda 2PfG 2962 kompaniji Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (u daljem tekstu: „Weihexiang“). Gospodin Shi Bing, generalni direktor poslovanja za solarne i komercijalne proizvode i uslužne komponente TÜV Rheinland Greater China, i gospodin Shu Honghe, generalni direktor kompanije Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., prisustvovali su ceremoniji dodjele nagrada i svjedočili rezultatima ove saradnje.
Vrijeme objave: 24. juni 2025.