با توسعه سریع جهانی سیستمهای تولید برق فتوولتائیک (PV)، کابلهای فتوولتائیک (کابلهای PV) - به عنوان اجزای حیاتی اتصال ماژولهای PV، اینورترها و جعبههای ترکیبی - نقش تعیینکنندهای در ایمنی کلی و عمر مفید یک نیروگاه خورشیدی ایفا میکنند. در مقایسه با کابلهای برق معمولی، کابلهای فتوولتائیک دارای طرحهای ساختاری بسیار تخصصی و انتخاب مواد کابل هستند.
۱. کابل فتوولتائیک چیست؟
کابل فتوولتائیک، که به عنوان کابل خورشیدی یا کابل مخصوص PV نیز شناخته میشود، عمدتاً در نیروگاههای خورشیدی، سیستمهای فتوولتائیک توزیعشده و تأسیسات PV پشت بامی استفاده میشود. مدلهای رایج شامل PV1-F و H1Z2Z2-K هستند که با استانداردهای بینالمللی مانند EN 50618 و IEC 62930 مطابقت دارند.
از آنجایی که کابلهای فتوولتائیک (PV) به طور مداوم در معرض محیطهای بیرونی قرار دارند، باید در دماهای بالا، تابش شدید فرابنفش، دماهای پایین، رطوبت و قرار گرفتن در معرض ازن به طور قابل اعتمادی کار کنند. در نتیجه، الزامات آنها برای مواد عایق و مواد پوششی به طور قابل توجهی بالاتر از کابلهای معمولی است. ویژگیهای معمول شامل مقاومت در برابر دماهای بالا و پایین، مقاومت عالی در برابر پیری در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی، مقاومت در برابر شعله، سازگاری با محیط زیست و طول عمر طراحی شده 25 سال یا بیشتر است.
۲. چالشهای مواد کابل در کاربردهای فتوولتائیک
در کاربردهای دنیای واقعی، کابلهای فتوولتائیک معمولاً مستقیماً در فضای باز نصب میشوند. به عنوان مثال، در مناطق اروپایی، دمای محیط سیستمهای PV میتواند در شرایط آفتابی به ۱۰۰ درجه سانتیگراد برسد. در عین حال، کابلها در معرض تابش طولانی مدت اشعه ماوراء بنفش، نوسانات دمای روز و شب و فشار مکانیکی قرار دارند.
در چنین شرایطی، کابلهای PVC استاندارد یا کابلهای لاستیکی مرسوم نمیتوانند عملکرد پایدار و بلندمدتی را حفظ کنند. حتی کابلهای لاستیکی که برای کارکرد در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد یا کابلهای PVC که برای کارکرد در دمای ۷۰ درجه سانتیگراد طراحی شدهاند، در صورت استفاده در سیستمهای فتوولتائیک فضای باز، مستعد فرسودگی عایق، ترک خوردگی غلاف و تخریب سریع عملکرد هستند و به طور قابل توجهی عمر مفید سیستم را کاهش میدهند.
۳. عملکرد هسته کابلهای فتوولتائیک: مواد عایق و روکش تخصصی
مزایای کلیدی عملکرد کابلهای فتوولتائیک در درجه اول از ترکیبات عایق مخصوص PV و ترکیبات پوشش آنها ناشی میشود. سیستم مواد اصلی مورد استفاده امروزه پلی اولفین شبکهای شده با تابش است که معمولاً بر پایه پلی اتیلن (PE) با کیفیت بالا یا سایر پلی اولفینها میباشد.
از طریق تابش پرتو الکترونی، زنجیرههای مولکولی ماده دچار پیوند عرضی میشوند و ساختار را از ترموپلاستیک به ترموست تبدیل میکنند. این فرآیند به طور قابل توجهی مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر پیری و عملکرد مکانیکی را افزایش میدهد. مواد پلی اولفین پیوند عرضی شده با تابش به کابلهای فتوولتائیک اجازه میدهند تا به طور مداوم در دمای 90 تا 120 درجه سانتیگراد کار کنند، در عین حال انعطافپذیری عالی در دمای پایین، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت در برابر ازن و مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش محیطی را نیز فراهم میکنند. علاوه بر این، این مواد فاقد هالوژن و سازگار با محیط زیست هستند.
۴. مقایسه ساختاری و مواد: کابلهای فتوولتائیک در مقابل کابلهای معمولی
۴.۱ ساختار و مواد معمول کابلهای فتوولتائیک
هادی: هادی مس آنیل شده یا هادی مس قلع اندود، که رسانایی الکتریکی بالا را با مقاومت در برابر خوردگی ترکیب میکند
لایه عایق: ترکیب عایق پلی اولفین با پیوند عرضی تابشی (ماده عایق مخصوص کابل فتوولتائیک)
لایه غلاف: ترکیب غلاف پلی اولفین شبکهای شده با اشعه، محافظت طولانی مدت در فضای باز را فراهم میکند.
۴.۲ ساختار و مواد معمول کابلهای مرسوم
هادی: هادی مس یا هادی مس قلع اندود
لایه عایق: ترکیب عایق پی وی سی یاXLPE (پلی اتیلن شبکهای شده)ترکیب عایق
لایه غلاف:پی وی سیترکیب پوششی
۵. تفاوتهای اساسی عملکرد ناشی از انتخاب مواد
از دیدگاه رسانا، کابلهای فتوولتائیک و کابلهای معمولی اساساً یکسان هستند. تفاوتهای اساسی در انتخاب مواد عایق و مواد پوششدهنده است.
عایق پیویسی و ترکیبات غلاف پیویسی مورد استفاده در کابلهای معمولی عمدتاً برای محیطهای داخلی یا نسبتاً معتدل مناسب هستند و مقاومت محدودی در برابر گرما، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و فرسودگی ارائه میدهند. در مقابل، عایق و ترکیبات غلاف پلیالفین با پیوند عرضی تابشی که در کابلهای فتوولتائیک استفاده میشوند، بهطور خاص برای عملکرد طولانیمدت در فضای باز توسعه یافتهاند و میتوانند عملکرد الکتریکی و مکانیکی پایداری را در شرایط محیطی شدید حفظ کنند.
بنابراین، اگرچه جایگزینی کابلهای مرسوم با کابلهای فتوولتائیک ممکن است هزینههای اولیه را کاهش دهد، اما خطرات نگهداری را به طور قابل توجهی افزایش داده و عمر کلی سیستم فتوولتائیک را کوتاه میکند.
۶. نتیجهگیری: انتخاب مواد، قابلیت اطمینان بلندمدت سیستمهای فتوولتائیک را تعیین میکند
کابلهای فتوولتائیک جایگزینهای سادهای برای کابلهای معمولی نیستند، بلکه محصولات کابلی تخصصی هستند که به طور خاص برای کاربردهای فتوولتائیک طراحی شدهاند. قابلیت اطمینان بلندمدت آنها اساساً به انتخاب مواد عایق کابل PV با کارایی بالا و مواد پوشش، به ویژه کاربرد صحیح سیستمهای مواد پلی اولفین با پیوند عرضی تابشی بستگی دارد.
برای طراحان، نصابها و تأمینکنندگان مواد کابل سیستمهای فتوولتائیک، درک کامل تفاوتهای سطح مواد بین کابلهای فتوولتائیک و کابلهای معمولی برای اطمینان از عملکرد ایمن، پایدار و طولانیمدت نیروگاههای فتوولتائیک ضروری است.
زمان ارسال: ۳۱ دسامبر ۲۰۲۵