Instalațiile solare offshore și plutitoare au cunoscut o creștere rapidă, deoarece dezvoltatorii încearcă să utilizeze suprafețele de apă subutilizate și să reducă concurența pe terenuri. Piața fotovoltaică solară plutitoare a fost evaluată la 7,7 miliarde USD în 2024 și se preconizează că va crește constant în următorul deceniu, impulsionată de progresele tehnologice în domeniul materialelor și al sistemelor de ancorare, precum și de politicile de sprijin din multe regiuni. În acest context, cablurile fotovoltaice marine devin componente critice: acestea trebuie să reziste la apa sărată agresivă, expunerea la UV, stresul mecanic al valurilor și bioincrustarea pe o durată lungă de viață. Standardul 2PfG 2962 de la TÜV Rheinland (care a condus la marcajul TÜV Bauart) abordează în mod specific aceste provocări prin definirea cerințelor de testare a performanței și certificare pentru cablurile din aplicațiile fotovoltaice marine.
Acest articol examinează modul în care producătorii pot îndeplini cerințele 2PfG 2962 prin teste robuste de performanță și practici de proiectare.
1. Prezentare generală a standardului 2PfG 2962
Standardul 2PfG 2962 este o specificație TÜV Rheinland adaptată pentru cablurile fotovoltaice destinate aplicațiilor marine și plutitoare. Se bazează pe normele generale privind cablurile fotovoltaice (de exemplu, IEC 62930 / EN 50618 pentru sisteme fotovoltaice terestre), dar adaugă teste stricte pentru apa sărată, UV, oboseală mecanică și alți factori de stres specifici mediului marin. Obiectivele standardului includ asigurarea siguranței electrice, a integrității mecanice și a durabilității pe termen lung în condiții offshore variabile și solicitante. Se aplică cablurilor de curent continuu cu o putere nominală de până la 1.500 V utilizate în sisteme fotovoltaice plutitoare și apropiate de țărm, necesitând un control constant al calității producției, astfel încât cablurile certificate din producția de masă să corespundă prototipurilor testate.
2. Provocări de mediu și operaționale pentru cablurile fotovoltaice marine
Mediile marine impun mai mulți factori de stres simultani asupra cablurilor:
Coroziunea în apă sărată și expunerea la substanțe chimice: Imersiunea continuă sau intermitentă în apă de mare poate ataca placarea conductorilor și degrada învelișurile polimerice.
Radiațiile UV și îmbătrânirea indusă de lumina soarelui: Expunerea directă la soare a rețelelor plutitoare accelerează fragilizarea polimerilor și crăparea suprafeței.
Extreme de temperatură și cicluri termice: Variațiile zilnice și sezoniere de temperatură provoacă cicluri de dilatare/contracție, solicitând legăturile izolației.
Tensiuni mecanice: Mișcarea valurilor și mișcarea provocată de vânt duc la îndoire dinamică, flexare și potențială abraziune împotriva flotoarelor sau a echipamentelor de acostare.
Bioincrustarea și organismele marine: Creșterea algelor, a scoicilor sau a coloniilor microbiene pe suprafețele cablurilor poate altera disiparea termică și poate adăuga stres localizat.
Factori specifici instalării: Manipularea în timpul implementării (de exemplu, desfășurarea tamburului), îndoirea în jurul conectorilor și tensiunea la punctele de terminare.
Acești factori combinați diferă semnificativ de rețelele terestre, necesitând teste personalizate în conformitate cu 2PfG 2962 pentru a simula condiții marine realiste.
3. Cerințe privind testarea performanței de bază conform 2PfG 2962
Testele cheie de performanță impuse de 2PfG 2962 includ de obicei:
Teste de izolație electrică și dielectrică: Teste de rezistență la înaltă tensiune (de exemplu, teste de tensiune continuă) în camere de apă sau umiditate pentru a confirma că nu există nicio defecțiune în condiții de imersie.
Rezistența izolației în timp: Monitorizarea rezistenței izolației atunci când cablurile sunt îmbibate în apă sărată sau în medii umede pentru a detecta pătrunderea umezelii.
Verificări ale rezistenței la tensiune și descărcărilor parțiale: Asigurarea faptului că izolația poate tolera tensiunea de proiectare plus marja de siguranță fără descărcare parțială, chiar și după îmbătrânire.
Încercări mecanice: Încercări de rezistență la tracțiune și alungire a materialelor de izolație și teacă în urma ciclurilor de expunere; încercări de oboseală la încovoiere care simulează flexarea indusă de unde.
Teste de flexibilitate și flexie repetată: Îndoire repetată peste dornuri sau standuri de testare a flexiei dinamice pentru a imita mișcarea ondulatorie.
Rezistență la abraziune: Simularea contactului cu flotoare sau elemente structurale, eventual utilizând medii abrazive, pentru a evalua durabilitatea tecii.
4. Teste de îmbătrânire la mediu
Pulverizare cu sare sau imersie în apă de mare simulată pentru perioade lungi de timp pentru a evalua coroziunea și degradarea polimerilor.
Camere de expunere la UV (alterare accelerată) pentru a evalua fragilitatea suprafeței, schimbarea culorii și formarea fisurilor.
Evaluări ale hidrolizei și absorbției de umiditate, adesea prin înmuiere prelungită și teste mecanice ulterioare.
Cicluri termice: Alternare între temperaturi scăzute și ridicate în camere controlate pentru a evidenția delaminarea izolației sau microfisurarea.
Rezistență chimică: Expunerea la uleiuri, combustibili, agenți de curățare sau compuși antivegetativi întâlniți frecvent în mediile marine.
Rezistența la flacără sau comportamentul la foc: Pentru instalații specifice (de exemplu, module închise), verificarea respectării limitelor de propagare a flăcării de către cabluri (de exemplu, IEC 60332-1).
Îmbătrânire pe termen lung: Teste accelerate de durată de viață care combină temperatura, UV și expunerea la sare pentru a prognoza durata de viață și a stabili intervale de întreținere.
Aceste teste asigură că cablurile își păstrează performanțele electrice și mecanice pe durata de viață așteptată de mai multe decenii în implementările fotovoltaice marine.
5. Interpretarea rezultatelor testelor și identificarea modurilor de defecțiune
După testare:
Modele comune de degradare: Fisuri ale izolației din cauza razelor UV sau a ciclurilor termice; coroziunea sau decolorarea conductorilor din cauza pătrunderii sărurilor; pungi de apă care indică defecțiuni ale etanșărilor.
Analiza tendințelor rezistenței izolației: O scădere treptată a rezistenței la imersie poate semnala o formulă suboptimă a materialului sau straturi de barieră insuficiente.
Indicatori de defecțiune mecanică: Pierderea rezistenței la tracțiune după îmbătrânire sugerează fragilizarea polimerului; alungirea redusă indică o creștere a rigidității.
Evaluarea riscurilor: Compararea marjelor de siguranță rămase cu tensiunile de funcționare și sarcinile mecanice preconizate; evaluarea dacă obiectivele privind durata de viață (de exemplu, peste 25 de ani) sunt realizabile.
Bucla de feedback: Rezultatele testelor informează asupra ajustărilor materialelor (de exemplu, concentrații mai mari de stabilizator UV), modificărilor de proiectare (de exemplu, straturi de teacă mai groase) sau îmbunătățirilor procesului (de exemplu, parametrii de extrudare). Documentarea acestor ajustări este crucială pentru repetabilitatea producției.
Interpretarea sistematică stă la baza îmbunătățirii continue și a conformității
6. Selectarea materialelor și strategii de proiectare pentru a respecta 2PfG 2962
Considerații cheie:
Opțiuni de conductori: Conductorii de cupru sunt standard; cuprul cositorit poate fi preferat pentru o rezistență sporită la coroziune în medii cu apă sărată.
Compuși izolatori: Poliolefine reticulate (XLPO) sau polimeri special formulați cu stabilizatori UV și aditivi rezistenți la hidroliză pentru a menține flexibilitatea de-a lungul deceniilor.
Materiale de înveliș: Compuși robusti de înveliș cu antioxidanți, absorbanți de UV și materiale de umplutură pentru a rezista la abraziune, pulverizare cu sare și temperaturi extreme.
Structuri stratificate: Designurile multistrat pot include straturi semiconductoare interioare, pelicule de barieră împotriva umidității și mantale exterioare de protecție pentru a bloca pătrunderea apei și deteriorarea mecanică.
Aditivi și materiale de umplutură: Utilizarea de ignifugatori (unde este necesar), agenți antifungici sau antimicrobieni pentru a limita efectele bioincrustării și modificatori de impact pentru a păstra performanța mecanică.
Armătură sau armare: Pentru sistemele plutitoare în ape adânci sau cu încărcătură mare, adăugarea de armătură metalică împletită sau sintetică pentru a rezista la sarcini de tracțiune fără a compromite flexibilitatea.
Consecvența producției: Control precis al rețetelor de compoundare, al temperaturilor de extrudare și al ratelor de răcire pentru a asigura proprietăți uniforme ale materialelor de la un lot la altul.
Selectarea materialelor și a designurilor cu performanțe dovedite în aplicații marine sau industriale similare ajută la îndeplinirea cerințelor 2PfG 2962 într-un mod mai previzibil.
7. Controlul calității și consecvența producției
Menținerea certificării în ceea ce privește cerințele de producție de volum:
Inspecții în linie: Verificări dimensionale regulate (dimensiunea conductorului, grosimea izolației), inspecții vizuale pentru defecte de suprafață și verificarea certificatelor de lot de materiale.
Program de testare a eșantionării: Eșantionare periodică pentru teste cheie (de exemplu, rezistența izolației, teste de tracțiune) care reproduce condițiile de certificare pentru a detecta din timp deviațiile.
Trasabilitate: Documentarea numerelor de lot ale materiilor prime, a parametrilor de preparare și a condițiilor de producție pentru fiecare lot de cablu pentru a permite analize ale cauzelor principale în cazul în care apar probleme.
Calificarea furnizorilor: Asigurarea faptului că furnizorii de polimeri și aditivi respectă în mod constant specificațiile (de exemplu, rezistența la UV, conținutul de antioxidanți).
Pregătire pentru audituri de la terți: Menținerea unor înregistrări detaliate ale testelor, a jurnalelor de calibrare și a documentelor de control al producției pentru auditurile sau recertificările TÜV Rheinland.
Sistemele robuste de management al calității (de exemplu, ISO 9001) integrate cu cerințele de certificare ajută producătorii să mențină conformitatea.
pe termen lung
Certificarea TÜV 2PfG 2962 a companiei Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
Pe 11 iunie 2025, în cadrul celei de-a 18-a (2025) Conferințe și Expoziții Internaționale de Energie Solară Fotovoltaică și Energie Inteligentă (SNEC PV+2025), TÜV Rheinland a emis un certificat de certificare de tip TÜV Bauart Mark pentru cabluri destinate sistemelor fotovoltaice offshore, bazat pe standardul 2PfG 2962, către Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (denumită în continuare „Weihexiang”). Dl. Shi Bing, director general al diviziei de componente de produse și servicii solare și comerciale din cadrul TÜV Rheinland Greater China, și dl. Shu Honghe, director general al Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., au participat la ceremonia de premiere și au fost martori la rezultatele acestei cooperări.
Data publicării: 24 iunie 2025