Jūrinės ir plaukiojančios saulės energijos įrenginių statyba sparčiai augo, nes vystytojai siekia panaudoti nepakankamai naudojamus vandens paviršius ir sumažinti konkurenciją dėl žemės. Plaukiojančių saulės fotovoltinių įrenginių rinkos vertė 2024 m. buvo įvertinta 7,7 mlrd. JAV dolerių ir prognozuojama, kad per ateinantį dešimtmetį ji nuolat augs, o tai lemia technologinė medžiagų ir švartavimosi sistemų pažanga, taip pat palaikomoji politika daugelyje regionų. Šiame kontekste jūriniai fotovoltiniai kabeliai tampa svarbiausiais komponentais: jie ilgą tarnavimo laiką turi atlaikyti atšiaurų sūrų vandenį, UV spindulių poveikį, mechaninį bangų poveikį ir biologinį užterštumą. „TÜV Rheinland“ standartas 2PfG 2962 (dėl kurio atsirado „TÜV Bauart“ ženklas) konkrečiai sprendžia šiuos iššūkius, apibrėždamas jūrinių fotovoltinių įrenginių kabelių eksploatacinių savybių bandymų ir sertifikavimo reikalavimus.
Šiame straipsnyje nagrinėjama, kaip gamintojai gali atitikti 2PfG 2962 reikalavimus, taikydami patikimus našumo bandymus ir projektavimo praktikas.
1. 2PfG 2962 standarto apžvalga
2PfG 2962 standartas yra „TÜV Rheinland“ specifikacija, pritaikyta fotovoltiniams kabeliams, skirtiems jūrinėms ir plūduriuojančioms sistemoms. Jis pagrįstas bendrosiomis fotovoltinių kabelių normomis (pvz., IEC 62930 / EN 50618 sausumos fotovoltinėms sistemoms), tačiau prideda griežtus bandymus dėl sūraus vandens, UV spindulių, mechaninio nuovargio ir kitų jūroje esančių veiksnių. Standarto tikslai apima elektros saugos, mechaninio vientisumo ir ilgalaikio patvarumo užtikrinimą esant kintančioms, sudėtingoms jūrinėms sąlygoms. Jis taikomas nuolatinės srovės kabeliams, kurių įtampa paprastai siekia iki 1500 V ir kurie naudojami prie kranto esančiose ir plūduriuojančiose fotovoltinėse sistemose, kurioms reikalinga nuolatinė gamybos kokybės kontrolė, kad sertifikuoti kabeliai masinės gamybos metu atitiktų išbandytus prototipus.
2. Jūrinių PV kabelių aplinkosaugos ir eksploatavimo iššūkiai
Jūrinė aplinka kabeliams sukelia daug vienu metu veikiančių apkrovų:
Sūraus vandens korozija ir cheminis poveikis: Nuolatinis arba protarpinis panardinimas į jūros vandenį gali pažeisti laidininko dangą ir pažeisti polimerinius apvalkalus.
UV spinduliuotė ir saulės spindulių sukeltas senėjimas: tiesioginis saulės spinduliavimas ant plūduriuojančių matricų pagreitina polimerų trapumą ir paviršiaus įtrūkimus.
Temperatūros skirtumai ir terminiai ciklai: kasdieniai ir sezoniniai temperatūros svyravimai sukelia plėtimosi / susitraukimo ciklus, kurie įtempia izoliacijos jungtis.
Mechaniniai įtempiai: bangų judėjimas ir vėjo sukeltos judėjimo sąlygos dinaminį lenkimąsi, deformaciją ir galimą trinties poveikį plūdurams ar švartavimo įrangai.
Biologinis apaugimas ir jūros organizmai: dumblių, kriauklių ar mikrobų kolonijų augimas ant kabelių paviršių gali pakeisti šilumos išsklaidymą ir sukelti lokalizuotus įtempius.
Su įrengimu susiję veiksniai: tvarkymas išskleidimo metu (pvz., būgno išvyniojimas), lenkimas aplink jungtis ir įtempimas prijungimo taškuose.
Šie bendri veiksniai labai skiriasi nuo sausumos masyvų, todėl reikia atlikti specialius bandymus pagal 2PfG 2962, kad būtų imituojamos realios jūros sąlygos.
3. Pagrindiniai našumo bandymų reikalavimai pagal 2PfG 2962
Pagrindiniai 2PfG 2962 privalomi našumo testai paprastai apima:
Elektros izoliacijos ir dielektriniai bandymai: aukštos įtampos atsparumo bandymai (pvz., nuolatinės įtampos bandymai) vandens arba drėgmės kamerose, siekiant patvirtinti, kad panardinant nėra gedimų.
Izoliacijos varža laikui bėgant: Izoliacijos varžos stebėjimas, kai kabeliai mirkomi sūriame vandenyje arba drėgnoje aplinkoje, siekiant aptikti drėgmės patekimą.
Įtampos atsparumo ir dalinio išlydžio patikrinimai: užtikrinama, kad izoliacija atlaikytų projektinę įtampą ir saugos ribą be dalinio išlydžio, net ir po sendinimo.
Mechaniniai bandymai: izoliacijos ir apvalkalo medžiagų tempiamojo stiprumo ir pailgėjimo bandymai po poveikio ciklų; lenkimo nuovargio bandymai, imituojantys bangų sukeltą lenkimą.
Lankstumo ir pakartotiniai lenkimo bandymai: pakartotinis lenkimas virš įtvarų arba dinaminių lenkimo bandymų stendų, siekiant imituoti bangų judėjimą.
Atsparumas dilimui: sąlyčio su plūdėmis arba konstrukciniais elementais modeliavimas, galbūt naudojant abrazyvines medžiagas, siekiant įvertinti apvalkalo ilgaamžiškumą.
4. Aplinkos senėjimo bandymai
Druskos purškimas arba panardinimas į imitacinį jūros vandenį ilgam laikui, siekiant įvertinti koroziją ir polimerų degradaciją.
UV spindulių kameros (pagreitintas atmosferos poveikis), skirtos paviršiaus trapumui, spalvos pokyčiui ir įtrūkimų susidarymui įvertinti.
Hidrolizės ir drėgmės sugerties vertinimai, dažnai atliekant ilgalaikį mirkymą ir po to atliekant mechaninius bandymus.
Terminis ciklas: ciklinis keitimas tarp žemos ir aukštos temperatūros kontroliuojamose kamerose, siekiant nustatyti izoliacijos atsisluoksniavimą arba mikroįtrūkimus.
Cheminis atsparumas: sąlytis su alyvomis, kuru, valymo priemonėmis ar apsaugos nuo užsiteršimo junginiais, dažniausiai randamais jūrų aplinkoje.
Atsparumas liepsnai arba atsparumas ugniai: specialiems įrenginiams (pvz., uždariems moduliams) patikrinkite, ar kabeliai atitinka liepsnos plitimo ribas (pvz., IEC 60332-1).
Ilgalaikis senėjimas: pagreitinti eksploatavimo laiko bandymai, apimantys temperatūros, UV spindulių ir druskos poveikį, siekiant numatyti eksploatavimo laiką ir nustatyti techninės priežiūros intervalus.
Šie bandymai užtikrina, kad kabeliai išlaikytų elektrines ir mechanines savybes per numatomą kelių dešimtmečių eksploatavimo laiką jūrinėse fotovoltinėse sistemose.
5. Bandymo rezultatų interpretavimas ir gedimų režimų nustatymas
Po bandymo:
Dažniausi degradacijos modeliai: izoliacijos įtrūkimai dėl UV spindulių arba terminio ciklavimo; laidininko korozija arba spalvos pakitimas dėl druskos patekimo; vandens kišenės, rodančios sandarinimo gedimus.
Izoliacijos varžos tendencijų analizė: laipsniškas mažėjimas atliekant mirkymo bandymus gali rodyti neoptimalią medžiagos sudėtį arba nepakankamus barjerinius sluoksnius.
Mechaninių gedimų indikatoriai: tempiamojo stiprumo sumažėjimas po senėjimo rodo polimero trapumą; sumažėjęs pailgėjimas rodo standumo padidėjimą.
Rizikos vertinimas: likusių saugos ribų palyginimas su numatomomis darbinėmis įtampomis ir mechaninėmis apkrovomis; įvertinimas, ar pasiekiami eksploatavimo trukmės tikslai (pvz., 25+ metai).
Grįžtamasis ryšys: bandymų rezultatai suteikia informacijos apie medžiagų koregavimus (pvz., didesnes UV stabilizatoriaus koncentracijas), konstrukcijos pakeitimus (pvz., storesnius apvalkalo sluoksnius) arba proceso patobulinimus (pvz., ekstruzijos parametrus). Šių koregavimų dokumentavimas yra labai svarbus gamybos pakartojamumui.
Sistemingas aiškinimas yra nuolatinio tobulėjimo ir atitikties pagrindas
6. Medžiagų parinkimas ir projektavimo strategijos, atitinkančios 2PfG 2962 reikalavimus
Svarbiausi aspektai:
Laidininkų pasirinkimas: standartiniai variniai laidininkai; siekiant didesnio atsparumo korozijai sūraus vandens aplinkoje, gali būti pageidaujamas alavuotas varis.
Izoliaciniai mišiniai: tinklinės struktūros poliolefinai (XLPO) arba specialiai sukurti polimerai su UV stabilizatoriais ir hidrolizei atspariais priedais, kad išliktų lankstūs dešimtmečius.
Apvalkalo medžiagos: tvirti apvalkalo junginiai su antioksidantais, UV absorbentais ir užpildais, atsparūs trinčiai, druskos purslams ir ekstremalioms temperatūroms.
Sluoksniuotos struktūros: daugiasluoksnės konstrukcijos gali apimti vidinius puslaidininkinius sluoksnius, drėgmės barjerines plėveles ir išorinius apsauginius apvalkalus, kad būtų išvengta vandens patekimo ir mechaninių pažeidimų.
Priedai ir užpildai: naudojami antipirenai (jei reikia), priešgrybelinės arba antimikrobinės medžiagos biologinio užterštumo poveikiui apriboti ir smūgio modifikatoriai mechaninėms savybėms išsaugoti.
Šarvai arba armatūra: giliavandenėms arba didelės apkrovos plūduriuojančioms sistemoms pridedama pintas metalinis arba sintetinis armatūros pluoštas, kad būtų atlaikytos tempimo apkrovos nepakenkiant lankstumui.
Gamybos nuoseklumas: tiksli mišinių receptūrų, ekstruzijos temperatūros ir aušinimo greičio kontrolė, siekiant užtikrinti vienodas medžiagų savybes kiekvienoje partijoje.
Pasirinkus medžiagas ir konstrukcijas, kurių našumas yra įrodytas analogiškose jūrinėse ar pramoninėse srityse, galima nuspėjamiau atitikti 2PfG 2962 reikalavimus.
7. Kokybės kontrolė ir gamybos nuoseklumas
Sertifikavimo palaikymas pagal masinės gamybos poreikius:
Patikrinimai gamybos linijoje: reguliarūs matmenų patikrinimai (laidininko dydis, izoliacijos storis), vizualinė paviršiaus defektų apžiūra ir medžiagų partijos sertifikatų tikrinimas.
Mėginių bandymų grafikas: periodiškas mėginių ėmimas pagrindiniams bandymams (pvz., izoliacijos varžos, tempimo bandymai), atkartojant sertifikavimo sąlygas, siekiant anksti aptikti poslinkius.
Atsekamumas: Žaliavų partijų numerių, sudėtinių parametrų ir gamybos sąlygų dokumentavimas kiekvienai kabelių partijai, kad būtų galima atlikti problemų priežasčių analizę.
Tiekėjo kvalifikacija: užtikrinti, kad polimerų ir priedų tiekėjai nuolat atitiktų specifikacijas (pvz., atsparumo UV spinduliams įvertinimus, antioksidantų kiekį).
Pasirengimas trečiųjų šalių auditams: išsamių bandymų įrašų, kalibravimo žurnalų ir gamybos kontrolės dokumentų tvarkymas, skirtas „TÜV Rheinland“ auditams arba pakartotiniam sertifikavimui.
Tvirtos kokybės valdymo sistemos (pvz., ISO 9001), integruotos su sertifikavimo reikalavimais, padeda gamintojams išlaikyti atitiktį reikalavimams.
ilgalaikis
„Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.“ TÜV 2PfG 2962 sertifikatas
2025 m. birželio 11 d., 18-ojoje (2025 m.) tarptautinėje saulės fotovoltinės ir išmaniosios energijos konferencijoje ir parodoje (SNEC PV+2025), „TÜV Rheinland“ išdavė „TÜV Bauart Mark“ tipo sertifikavimo sertifikatą jūrinių fotovoltinių sistemų kabeliams pagal 2PfG 2962 standartą bendrovei „Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd.“ (toliau – „Weihexiang“). Apdovanojimų ceremonijoje dalyvavo ir šio bendradarbiavimo rezultatus stebėjo „TÜV Rheinland Greater China“ saulės ir komercinių produktų bei paslaugų komponentų verslo generalinis direktorius Shi Bing ir „Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd.“ generalinis direktorius Shu Honghe.
Įrašo laikas: 2025 m. birželio 24 d.