راهنمای کیفیت و انتخاب کابل خورشیدی آلومینیومی

چرا کیفیت کابل خورشیدی عملکرد بلند مدت سیستم PV شما را تعیین می کند؟

در هر سیستم تولید برق فتوولتائیک، کابل‌های متصل به پانل‌های خورشیدی، اینورترها و تجهیزات توزیع بسیار بیشتر از هادی‌های غیرفعال هستند. آنها سیستم گردش خون کل نصب هستند. انتخاب کابل های نامناسب - یا انواع بی کیفیت - می تواند باعث اتلاف انرژی، خطرات آتش سوزی و تعویض پرهزینه میدان در عرض چند سال پس از بهره برداری شود. برای مهندسان، مدیران تدارکات و توسعه دهندگان پروژه به طور یکسان، درک آنچه که یک قابل اعتماد را از هم جدا می کند کابل خورشیدی از یک سیم معمولی برای ساختن سیستم هایی که به مدت 25 سال یا بیشتر کارآمد هستند ضروری است.

چه چیزی کابل های خورشیدی را از کابل های برق استاندارد متفاوت می کند

سیم ساختمان معمولی برای محیط های بسته و تحت کنترل دما طراحی شده است. در مقابل، کابل‌های خورشیدی طوری طراحی شده‌اند که دهه‌ها در معرض مستقیم قرار گرفتن در فضای باز زنده بمانند. یک با کیفیت بالا کابل خورشیدی آلومینیومی یا کابل خورشیدی مسی باید در برابر طیف کاملی از عوامل استرس زای محیطی که در تاسیسات PV روی پشت بام، روی زمین و در مقیاس شهری با آن مواجه می شوند، مقاومت کنند.

تفاوت اصلی در شیمی عایق و ساخت روکش نهفته است. کابل های خورشیدی از پلی اتیلن با پیوند متقاطع (XLPE) یا ترکیبات متقاطع پرتو الکترونی استفاده می کنند که در برابر تخریب ناشی از:

• تابش شدید UV در آب و هوای مرتفع یا استوایی
• چرخه دما بین -40 درجه سانتیگراد تا 90 درجه سانتیگراد یا بیشتر
• ازن و اکسیداسیون اتمسفر در طول عمر چند دهه ای
• ورود رطوبت، تراکم و قرار گرفتن طولانی مدت در باران
• سایش مکانیکی ناشی از نصب، حرکت ناشی از باد و جوندگان

کابل‌های استاندارد عایق‌شده با PVC این الزامات را طی سه تا پنج سال پس از قرار گرفتن در فضای باز برآورده نمی‌کنند، و آنها را برای نصب دائمی PV بدون در نظر گرفتن ظرفیت حمل جریان، کاملاً نامناسب می‌سازد.

کابل خورشیدی آلومینیومی: یک جایگزین مقرون به صرفه برای پروژه های بزرگ

مس از لحاظ تاریخی به دلیل رسانایی و انعطاف پذیری برتر، بر کاربردهای کابل خورشیدی غالب بوده است. با این حال، کابل خورشیدی آلومینیومی به عنوان یک جایگزین قانع‌کننده برای مزارع خورشیدی در مقیاس کاربردی که در آن کل کابل‌ها تا صدها کیلومتر گسترش می‌یابد و هزینه‌های مواد، بخش قابل‌توجهی از بودجه کلی پروژه را نشان می‌دهد، ظهور کرده است.

کابل خورشیدی آلومینیومی مدرن دارای رساناهای آلیاژی - معمولاً آلومینیوم سری AA8000 - است که ضعف های سنتی سیم کشی آلومینیوم خالص، از جمله خزش، اکسیداسیون در نقاط اتصال، و شکنندگی در پایانه ها را برطرف می کند. هنگامی که اندازه مناسبی داشته باشند (آلومینیوم برای حمل جریان یکسان به مساحت سطح مقطع مس حدوداً 1.5 نیاز دارد)، کابل های آلومینیومی عملکرد الکتریکی قابل مقایسه ای را با 40 تا 60 درصد هزینه مواد کمتر در هر متر ارائه می دهند.

کابل خورشیدی آلومینیوم در مقابل مس: مقایسه کلیدی

خواص کابل خورشیدی آلومینیومی کابل خورشیدی مس رسانایی ~ 61 درصد مس مرجع پایه وزن (در هر متر) ~ 30 درصد سبک تر سنگین تر هزینه مواد 40 تا 60 درصد پایین تر مراقبت خاتمه مورد نیاز بالا (ترکیب آنتی اکسیدان مورد نیاز) استاندارد بهترین کاربرد در مقیاس کاربردی و بام قابل اجرا

برای کابل‌های رشته‌ای DC کوتاه‌تر بین پانل‌ها و جعبه‌های ترکیب‌کننده، مس به دلیل انعطاف‌پذیری و سهولت خاتمه آن در فضاهای تنگ، انتخاب ارجح باقی می‌ماند. برای کارکرد طولانی‌تر فیدر AC از اینورتر به ترانسفورماتور، کابل خورشیدی آلومینیومی اغلب ارزش کلی بهتری را ارائه می‌دهد.

انتخاب اندازه مناسب کابل: جریان، ولتاژ و افت ولتاژ

اندازه کابل یکی از مهم ترین تصمیمات مهندسی در طراحی سیستم PV است. کابل های کم اندازه گرمایش مقاومتی ایجاد می کنند که عایق را تخریب می کند، کارایی سیستم را کاهش می دهد و خطر آتش سوزی را ایجاد می کند. کابل های بزرگ هدر می دهند. اندازه صحیح مستلزم متعادل کردن سه متغیر وابسته به هم است:

• ظرفیت حمل جریان (آمپاسپیتی): کابل باید حداکثر جریان اتصال کوتاه رشته یا آرایه متصل را بدون تجاوز از دمای نامی آن در بدترین شرایط محیطی و روش نصب کنترل کند.
• سطح ولتاژ: ولتاژهای بالاتر سیستم (600 ولت، 1000 ولت یا 1500 ولت DC) به کابل هایی با عایق درجه بندی مناسب نیاز دارند. استفاده از کابل 600 ولت در سیستم 1000 ولت یک نقض انطباق و یک خطر ایمنی است.
• افت ولتاژ: بهترین روش صنعت افت ولتاژ سمت DC را به 1-3٪ ولتاژ سیستم محدود می کند. کابل‌های طولانی‌تر به سطوح مقطع هادی بزرگ‌تر برای ماندن در این آستانه نیاز دارند. افت ولتاژ 2 درصدی در یک سیستم 1000 ولت معادل اتلاف 20 ولت است - که به طور مستقیم بازده انرژی از هر پنل متصل را کاهش می دهد.

فرمول استاندارد برای محاسبه افت ولتاژ به صورت زیر است: ΔV = (2 × L × I × ρ) / A ، جایی که L طول کابل یک طرفه بر حسب متر است، I جریان بر حسب آمپر، ρ مقاومت است (0.0178 برای مس، 0.0282 برای آلومینیوم)، و A سطح مقطع بر حسب میلی متر مربع است. اکثر نرم افزارهای طراحی خورشیدی این محاسبه را به صورت خودکار انجام می دهند، اما مهندسان باید بررسی کنند که مشخصات کابل انتخابی به صراحت با رتبه بندی سیستم ولتاژ و شرایط نصب مطابقت دارد.

گواهینامه های بین المللی که کیفیت کابل خورشیدی را تعریف می کند

صنعت جهانی PV به مجموعه ای از استانداردهای گواهی معتبر متکی است تا اطمینان حاصل شود که کابل های خورشیدی وارد شده به بازار حداقل آستانه عملکرد و ایمنی را برآورده می کنند. برای تیم های تدارکات و توسعه دهندگان پروژه، مشخص کردن کابل های تایید شده اختیاری نیست - این یک پیش نیاز برای تامین مالی پروژه، تایید اتصال به شبکه و اجرای ضمانت نامه طولانی مدت است.

TÜV PV1-F

گواهینامه TÜV PV1-F که توسط TÜV Rheinland توسعه یافته و به طور گسترده در بازارهای اروپایی و آسیایی پذیرفته شده است، کابل های خورشیدی تک هسته ای DC با ولتاژ 1.8kV AC / 3.6kV DC را پوشش می دهد. این نیاز به کابل دارد که بیش از 40 معیار آزمایش فردی از جمله مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش (بر اساس استاندارد EN 50618)، مقاومت در برابر ازن، پیری حرارتی و مقاومت در برابر روغن را پاس کند. دارای گواهی TÜV کابل های خورشیدی یک علامت واضح روی غلاف بیرونی داشته باشید که نشان دهنده بدنه گواهی، استاندارد و ولتاژ نامی است.

UL 4703

استاندارد UL 4703 که توسط شرکت Underwriters Laboratories اداره می شود، معیار کیفیت کابل خورشیدی غالب برای پروژه ها در آمریکای شمالی است. الزامات سیم فتوولتائیک مورد استفاده در مکان‌های مرطوب، خشک یا مرطوب را تعریف می‌کند که برای سیستم‌های 600 ولت یا 1000 ولت DC درجه بندی شده است. کابل های منطبق با UL 4703 همچنین باید الزامات مقاومت در برابر نور خورشید را تحت آزمایشات هوازدگی تسریع شده ASTM G154 - یک شاخص حیاتی برای دوام در فضای باز - برآورده کنند.

IEC 62930

برای پروژه های بین المللی در مقیاس صنعتی - به ویژه در بازارهای سراسر خاورمیانه، آفریقا، و آسیای جنوبی و جنوب شرقی - IEC 62930 چارچوب حاکم برای عایق کاری کابل PV و مواد روکش، خواص مکانیکی و عملکرد الکتریکی را فراهم می کند. گواهینامه IEC به طور فزاینده ای توسط پیمانکاران EPC و وام دهندگان پروژه برای ارزیابی قابلیت بانکی در سرمایه گذاری های خورشیدی در مقیاس بزرگ مورد نیاز است.

شاخص های کیفی عملی هنگام تامین کابل های خورشیدی

علائم گواهی یک نقطه شروع ضروری است، اما تیم های تدارکاتی با تجربه در هنگام ارزیابی، بررسی های بیشتری را اعمال می کنند. کابل خورشیدی تامین کنندگان و تایید کیفیت محصول در هنگام تحویل:

• از آزمایشگاه های معتبر و نه فقط اظهارات سازنده، گزارش های آزمایش شخص ثالث را درخواست کنید
• بررسی کنید که شماره گواهینامه روی غلاف کابل با پایگاه داده گواهی TÜV، UL یا نهاد IEC مربوطه مطابقت داشته باشد.
• علامت‌های غلاف را از نظر ولتاژ نامی، سطح مقطع هادی و مطابقت استاندارد بررسی کنید - علامت‌های گم شده یا ناقص علامت قرمز هستند
• مواد هادی را بررسی کنید: رشته های مسی قلع شده مقاومت در برابر خوردگی را در نقاط پایانی بهبود می بخشد و باید برای محیط های مرطوب یا ساحلی مشخص شود.
• درخواست داده‌های آزمایش شاخص اکسیژن برای ترکیب پوششی - شاخص اکسیژن بالاتر نشان‌دهنده تاخیر در شعله بهتر در صورت خطای سیستم است.
• برای کابل خورشیدی آلومینیومی به طور خاص، بررسی کنید که تیغه های نوع فشرده سازی و ترکیبات اتصال آنتی اکسیدانی در مشخصات نصب گنجانده شده است.

سرمایه گذاری در کابل های خورشیدی با کیفیت در طول عمر سیستم هزینه دارد

یک مزرعه خورشیدی 1 مگاواتی از حدود 15000 تا 25000 متر کابل رشته DC و چندین کیلومتر کابل تغذیه کننده AC استفاده می کند. تفاوت هزینه افزایشی بین کابل خورشیدی معتبر و با کیفیت بالا و معادل غیر تایید شده معمولاً کمتر از 3 تا 5 درصد کل هزینه کابل است - اما پیامدهای خرابی کابل در سال پنجم یا دهم شامل خرابی پانل، حفاری ترانشه، تعویض کامل کابل و ادعاهای بیمه بالقوه است که صرفه جویی اولیه را کاهش می دهد. خواه مشخص کردن کابل خورشیدی آلومینیومی برای آرایه‌های بزرگ روی زمین یا کابل‌های هسته مسی برای پشت بام‌های مسکونی، مشخصات کابل‌های خورشیدی تایید شده و اثبات شده تنها مقرون‌به‌صرفه‌ترین سرمایه‌گذاری با کیفیت موجود در مرحله خرید هر پروژه PV است.