Морските и пловечките соларни инсталации доживеаја брз раст, бидејќи инвеститорите се стремат да ги искористат недоволно искористените водни површини и да ја намалат конкуренцијата на земјиштето. Пазарот на пловечки соларни фотоволтаични системи беше проценет на 7,7 милијарди американски долари во 2024 година и се предвидува дека ќе расте постојано во следната деценија, поттикнат од технолошкиот напредок во материјалите и системите за прицврстување, како и од политиките за поддршка во многу региони. Во овој контекст, морските фотоволтаични кабли стануваат критични компоненти: тие мора да издржат сурова солена вода, изложеност на УВ зрачење, механички стрес од бранови и биозагадување во текот на долгиот работен век. Стандардот 2PfG 2962 од TÜV Rheinland (што доведува до ознаката TÜV Bauart) конкретно се справува со овие предизвици со дефинирање на барања за тестирање на перформансите и сертификација за кабли во морските фотоволтаични апликации.
Оваа статија испитува како производителите можат да ги исполнат барањата на 2PfG 2962 преку робусно тестирање на перформансите и практики за дизајн.
1. Преглед на стандардот 2PfG 2962
Стандардот 2PfG 2962 е спецификација на TÜV Rheinland прилагодена за фотоволтаични кабли наменети за морски и пловечки апликации. Се темели на општите норми за фотоволтаични кабли (на пр., IEC 62930 / EN 50618 за копнени фотоволтаични), но додава строги тестови за солена вода, UV, механички замор и други специфични за морето стресори. Целите на стандардот вклучуваат обезбедување електрична безбедност, механички интегритет и долгорочна издржливост под променливи, тешки услови на море. Се однесува на еднонасочни кабли со напон обично до 1.500 V што се користат во крајбрежни и пловечки фотоволтаични системи, што бара постојана контрола на квалитетот на производството, така што сертифицираните кабли во масовно производство се совпаѓаат со тестираните прототипови.
2. Еколошки и оперативни предизвици за морските фотоволтаични кабли
Морските средини наметнуваат повеќе истовремени стресори врз каблите:
Корозија од солена вода и хемиска изложеност: Континуираното или повременото потопување во морска вода може да ги оштети облогите на спроводниците и да ги деградира полимерните обвивки.
УВ зрачење и стареење предизвикано од сончева светлина: Директното изложување на сонце на лебдечки низи ја забрзува кршливоста на полимерот и површинското пукање.
Температурни екстреми и термички циклуси: Дневните и сезонските температурни варијации предизвикуваат циклуси на експанзија/контракција, напрегајќи ги изолациските врски.
Механички напрегања: Движењето на брановите и движењето предизвикано од ветерот доведува до динамичко свиткување, свиткување и потенцијално абразија од пловци или хардвер за прицврстување.
Биозагадување и морски организми: Растот на алги, штребери или микробни колонии на површините на каблите може да ја промени термичката дисипација и да додаде локализирани напрегања.
Фактори специфични за инсталацијата: Ракување за време на распоредувањето (на пр., одмотување на барабанот), свиткување околу конекторите и затегнување на точките на завршување.
Овие комбинирани фактори значително се разликуваат од копнените низи, што бара прилагодено тестирање според 2PfG 2962 за симулирање на реални морски услови.
3. Основни барања за тестирање на перформансите според 2PfG 2962
Клучните тестови за перформанси пропишани со 2PfG 2962 обично вклучуваат:
Тестови за електрична изолација и диелектрик: Тестови за отпорност на висок напон (на пр., тестови за еднонасочен напон) во водни или комори за влажност за да се потврди дека нема дефект под услови на потопување.
Отпорност на изолација со текот на времето: Мониторинг на отпорот на изолација кога каблите се натопени во солена вода или влажна средина за да се открие навлегување на влага.
Проверки на отпорност на напон и делумно празнење: Обезбедување дека изолацијата може да го толерира проектираниот напон плус маргина на безбедност без делумно празнење, дури и по стареењето.
Механички тестови: Тестови за затегнувачка цврстина и издолжување на материјали за изолација и обвивка по циклуси на изложеност; тестови за замор при свиткување кои симулираат свиткување предизвикано од бранови.
Тестови за флексибилност и повторени тестови за флексибилност: Повторено свиткување над трнови или платформи за динамичко тестирање на флексибилност за да се имитира движење на бранови.
Отпорност на абење: Симулирање на контакт со пловци или структурни елементи, евентуално со употреба на абразивни медиуми, за да се процени издржливоста на обвивката.
4. Тестови за стареење во животната средина
Солен спреј или потопување во симулирана морска вода подолг временски период за да се процени корозијата и деградацијата на полимерот.
УВ-изложеност на комори (забрзано атмосферско дејство) за проценка на површинската кршливост, промената на бојата и формирањето пукнатини.
Проценки на хидролизата и апсорпцијата на влага, често преку продолжено натопување и механичко тестирање потоа.
Термичко циклирање: Циклирање помеѓу ниски и високи температури во контролирани комори за да се открие деламинација на изолацијата или микропукнатини.
Хемиска отпорност: Изложеност на масла, горива, средства за чистење или соединенија против обраснување кои најчесто се наоѓаат во морски услови.
Застој во пламенот или однесување кон пожар: За специфични инсталации (на пр., затворени модули), проверка дали каблите ги исполнуваат ограничувањата за ширење на пламенот (на пр., IEC 60332-1).
Долготрајно стареење: Тестови за забрзан век на траење кои комбинираат температура, УВ зрачење и изложеност на сол за да се предвиди работниот век и да се утврдат интервали за одржување.
Овие тестови гарантираат дека каблите ги задржуваат електричните и механичките перформанси во текот на очекуваниот повеќедецениски век на траење при распоредување на морски фотоволтаични системи.
5. Интерпретација на резултатите од тестот и идентификување на начини на дефект
По тестирањето:
Вообичаени шеми на деградација: Пукнатини на изолацијата од УВ зрачење или термички циклус; корозија или промена на бојата на спроводникот од навлегување на сол; водни џебови што укажуваат на дефекти на заптивките.
Анализирање на трендовите на отпорот на изолација: Постепеното опаѓање при тестовите за натопување може да сигнализира неоптимална формулација на материјалот или недоволни бариерни слоеви.
Индикатори за механичко оштетување: Губењето на затегнувачката цврстина по стареењето укажува на кршливост на полимерот; намаленото издолжување укажува на зголемување на цврстината.
Проценка на ризик: Споредување на преостанатите маргини на безбедност во однос на очекуваните работни напони и механички оптоварувања; проценка дали целите за работниот век (на пр., 25+ години) се остварливи.
Повратна јамка: Резултатите од тестовите даваат информации за прилагодувања на материјалот (на пр., повисоки концентрации на UV стабилизатори), измени во дизајнот (на пр., подебели слоеви на обвивката) или подобрувања на процесот (на пр., параметри на екструзија). Документирањето на овие прилагодувања е клучно за повторливост на производството.
Систематското толкување е основа за континуирано подобрување и усогласеност
6. Избор на материјали и стратегии за дизајн за усогласување со 2PfG 2962
Клучни размислувања:
Избор на спроводници: Бакарните спроводници се стандардни; може да се претпочита калаисан бакар за подобрена отпорност на корозија во солени средини.
Изолациски соединенија: Вкрстено поврзани полиолефини (XLPO) или специјално формулирани полимери со UV стабилизатори и адитиви отпорни на хидролиза за одржување на флексибилноста со децении.
Материјали за обвивка: Робусни соединенија за обвивка со антиоксиданси, УВ апсорбери и полнила за отпорност на абразија, солено прскање и екстремни температури.
Слоевити структури: Повеќеслојните дизајни може да вклучуваат внатрешни полупроводнички слоеви, фолии против влага и надворешни заштитни обвивки за блокирање на навлегувањето на вода и механичките оштетувања.
Адитиви и полнила: Употреба на средства за забавување на пламенот (доколку е потребно), антигабични или антимикробни агенси за ограничување на ефектите на биозагадување и модификатори на удар за зачувување на механичките перформанси.
Оклоп или засилување: За системи во длабока вода или пловечки системи со големо оптоварување, додавање на плетенка од метал или синтетичко засилување за да се издржат затегнувачки оптоварувања без да се загрози флексибилноста.
Производствена конзистентност: Прецизна контрола на рецептите за мешање, температурите на екструдирање и стапките на ладење за да се обезбедат униформни својства на материјалот од серија до серија.
Изборот на материјали и дизајни со докажани перформанси во аналогни поморски или индустриски апликации помага попредвидливо да се исполнат барањата на 2PfG 2962.
7. Контрола на квалитет и конзистентност на производството
Одржување на сертификација во барањата за обемно производство:
Инспекции во линија: Редовни проверки на димензиите (големина на проводникот, дебелина на изолацијата), визуелни инспекции за површински дефекти и проверка на сертификатите за серии на материјали.
Распоред за тестирање на примероци: Периодично земање примероци за клучни тестови (на пр., отпорност на изолација, тестови за истегнување) кои ги повторуваат условите за сертификација за рано откривање на поместувања.
Следливост: Документирање на броевите на сериите на суровини, параметрите на соединување и условите за производство за секоја серија на кабли за да се овозможат анализи на основните причини доколку се појават проблеми.
Квалификација на добавувачот: Обезбедување добавувачи на полимери и адитиви постојано да ги исполнуваат спецификациите (на пр., оценки за отпорност на УВ зрачење, содржина на антиоксиданси).
Подготвеност за ревизија од трети страни: Водење темелни записи за тестирање, логови за калибрација и документи за контрола на производството за ревизии или повторна сертификација од TÜV Rheinland.
Робусните системи за управување со квалитет (на пр., ISO 9001) интегрирани со барањата за сертификација им помагаат на производителите да ја одржат усогласеноста
долгорочно
Сертификација TÜV 2PfG 2962 на Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
На 11 јуни 2025 година, за време на 18-тата (2025) Меѓународна конференција и изложба за сончева фотоволтаична и паметна енергија (SNEC PV+2025), TÜV Rheinland издаде сертификат за сертификација од типот TÜV Bauart Mark за кабли за офшор фотоволтаични системи базирани на стандардот 2PfG 2962 на Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (во понатамошниот текст „Weihexiang“). Г-дин Ши Бинг, генерален директор за бизнис за соларни и комерцијални производи и компоненти за услуги на TÜV Rheinland Greater China, и г-дин Шу Хонгхе, генерален директор на Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., присуствуваа на церемонијата на доделување награди и беа сведоци на резултатите од оваа соработка.
Време на објавување: 24 јуни 2025 година