Inštalácie solárnych panelov na mori a plávajúce solárne panely zaznamenali rýchly rast, keďže developeri sa snažia využiť nedostatočne využívané vodné plochy a znížiť konkurenciu na súši. Trh s plávajúcimi solárnymi panelmi bol v roku 2024 ocenený na 7,7 miliardy USD a predpokladá sa, že v nasledujúcom desaťročí bude stabilne rásť, a to vďaka technologickému pokroku v materiáloch a kotviacim systémom, ako aj podporným politikám v mnohých regiónoch. V tejto súvislosti sa námorné fotovoltaické káble stávajú kritickými komponentmi: musia odolávať drsnej slanej vode, vystaveniu UV žiareniu, mechanickému namáhaniu z vĺn a biologickému znečisteniu počas dlhej životnosti. Norma 2PfG 2962 od spoločnosti TÜV Rheinland (ktorá vedie k značke TÜV Bauart Mark) sa týmito výzvami konkrétne zaoberá definovaním požiadaviek na testovanie výkonu a certifikáciu káblov v námorných fotovoltaických aplikáciách.
Tento článok skúma, ako môžu výrobcovia splniť požiadavky normy 2PfG 2962 prostredníctvom robustných postupov testovania výkonu a návrhu.
1. Prehľad normy 2PfG 2962
Norma 2PfG 2962 je špecifikácia TÜV Rheinland prispôsobená pre fotovoltaické káble určené pre námorné a plávajúce aplikácie. Vychádza zo všeobecných noriem pre fotovoltaické káble (napr. IEC 62930 / EN 50618 pre pozemné fotovoltaické systémy), ale pridáva prísne testy na slanú vodu, UV žiarenie, mechanickú únavu a iné špecifické námorné stresory. Cieľmi normy je zabezpečiť elektrickú bezpečnosť, mechanickú integritu a dlhodobú životnosť v premenlivých a náročných podmienkach na mori. Vzťahuje sa na jednosmerné káble s menovitým napätím typicky do 1 500 V používané v pobrežných a plávajúcich fotovoltaických systémoch, čo si vyžaduje konzistentnú kontrolu kvality výroby, aby certifikované káble v hromadnej výrobe zodpovedali testovaným prototypom.
2. Environmentálne a prevádzkové výzvy pre námorné fotovoltaické káble
Morské prostredie kladie na káble viacero súčasných stresových faktorov:
Korózia v slanej vode a chemické vystavenie: Nepretržité alebo prerušované ponorenie do morskej vody môže poškodiť pokovovanie vodičov a degradovať polymérové plášte.
UV žiarenie a starnutie spôsobené slnečným žiarením: Priame slnečné žiarenie na plávajúcich poliach urýchľuje krehnutie polymérov a praskanie povrchu.
Teplotné extrémy a tepelné cykly: Denné a sezónne teplotné výkyvy spôsobujú cykly rozťahovania/sťahovania, čím sa namáhajú izolačné spoje.
Mechanické namáhanie: Pohyb vĺn a pohyb spôsobený vetrom vedú k dynamickému ohýbaniu, deformácii a možnému oderu o plaváky alebo kotviace prvky.
Biologické znečistenie a morské organizmy: Rast rias, fúzov alebo mikrobiálnych kolónií na povrchu káblov môže zmeniť rozptyl tepla a pridať lokálne namáhanie.
Faktory špecifické pre inštaláciu: Manipulácia počas rozmiestňovania (napr. odvíjanie bubna), ohýbanie okolo konektorov a napätie v bodoch ukončenia.
Tieto kombinované faktory sa výrazne líšia od pozemných polí, čo si vyžaduje prispôsobené testovanie podľa 2PfG 2962 na simuláciu realistických morských podmienok.
3. Požiadavky na testovanie základných výkonov podľa 2PfG 2962
Kľúčové výkonnostné testy nariadené 2PfG 2962 zvyčajne zahŕňajú:
Elektrické izolačné a dielektrické skúšky: Skúšky odolnosti voči vysokému napätiu (napr. skúšky jednosmerným napätím) vo vode alebo vlhkostných komorách na potvrdenie, že nedochádza k poruche v podmienkach ponorenia.
Izolačný odpor v priebehu času: Monitorovanie izolačného odporu, keď sú káble namočené v slanej vode alebo vlhkom prostredí, s cieľom zistiť vniknutie vlhkosti.
Kontroly napäťovej odolnosti a čiastočného vybitia: Zabezpečenie, aby izolácia tolerovala návrhové napätie plus bezpečnostnú rezervu bez čiastočného vybitia, a to aj po starnutí.
Mechanické skúšky: Skúšky pevnosti v ťahu a predĺženia izolačných a plášťových materiálov po cykloch vystavenia; skúšky únavy v ohybe simulujúce ohyb vyvolaný vlnením.
Testy flexibility a opakovaného ohybu: Opakované ohýbanie sa nad tŕňmi alebo dynamickými testovacími zariadeniami na ohyb na napodobnenie vlnového pohybu.
Odolnosť voči oderu: Simulácia kontaktu s plavákmi alebo konštrukčnými prvkami, prípadne s použitím abrazívnych médií, na posúdenie trvanlivosti plášťa.
4. Testy starnutia vplyvom prostredia
Soľná hmla alebo ponorenie do simulovanej morskej vody na dlhší čas na vyhodnotenie korózie a degradácie polymérov.
UV komory (zrýchlené zvetrávanie) na posúdenie krehnutia povrchu, zmeny farby a tvorby trhlín.
Vyhodnotenia hydrolýzy a absorpcie vlhkosti, často prostredníctvom dlhodobého namáčania a následného mechanického testovania.
Tepelné cyklovanie: Cyklovanie medzi nízkymi a vysokými teplotami v kontrolovaných komorách na odhalenie delaminácie izolácie alebo mikrotrhlín.
Chemická odolnosť: Vystavenie olejom, palivám, čistiacim prostriedkom alebo látkam proti znečisteniu, ktoré sa bežne vyskytujú v námornom prostredí.
Odolnosť voči ohňu alebo správanie sa pri požiari: Pri špecifických inštaláciách (napr. uzavreté moduly) sa kontroluje, či káble spĺňajú limity šírenia plameňa (napr. IEC 60332-1).
Dlhodobé starnutie: Zrýchlené testy životnosti kombinujúce vystavenie teplote, UV žiareniu a soli na predpovedanie životnosti a stanovenie intervalov údržby.
Tieto testy zabezpečujú, že káble si zachovajú elektrický a mechanický výkon počas očakávanej životnosti v trvaní niekoľkých desaťročí v námorných fotovoltaických systémoch.
5. Interpretácia výsledkov testov a identifikácia spôsobov zlyhania
Po testovaní:
Bežné vzorce degradácie: Praskliny v izolácii v dôsledku UV žiarenia alebo tepelných cyklov; korózia alebo zmena farby vodičov v dôsledku vniknutia soli; vodné bubliny naznačujúce poruchy tesnenia.
Analýza trendov izolačného odporu: Postupný pokles pri testoch namáčania môže signalizovať neoptimálne zloženie materiálu alebo nedostatočné bariérové vrstvy.
Indikátory mechanického poškodenia: Strata pevnosti v ťahu po starnutí naznačuje krehnutie polyméru; znížené predĺženie naznačuje zvýšenie tuhosti.
Posúdenie rizika: Porovnanie zostávajúcich bezpečnostných rezerv s očakávaným prevádzkovým napätím a mechanickým zaťažením; posúdenie, či sú dosiahnuteľné ciele životnosti (napr. 25+ rokov).
Spätná väzba: Výsledky testov informujú o úpravách materiálu (napr. vyššie koncentrácie UV stabilizátora), úpravách dizajnu (napr. hrubšie vrstvy plášťa) alebo vylepšeniach procesu (napr. parametre extrúzie). Dokumentovanie týchto úprav je kľúčové pre opakovateľnosť výroby.
Systematická interpretácia je základom neustáleho zlepšovania a dodržiavania predpisov
6. Výber materiálu a stratégie návrhu v súlade s 2PfG 2962
Kľúčové úvahy:
Výber vodičov: Štandardom sú medené vodiče; pocínovaná meď môže byť uprednostnená pre zvýšenú odolnosť proti korózii v prostredí so slanou vodou.
Izolačné zmesi: Zosieťované polyolefíny (XLPO) alebo špeciálne formulované polyméry s UV stabilizátormi a prísadami odolnými voči hydrolýze pre zachovanie flexibility po celé desaťročia.
Materiály plášťa: Robustné plášťové zmesi s antioxidantmi, UV absorbérmi a plnivami odolné voči oderu, soľnej hmle a teplotným extrémom.
Vrstvené štruktúry: Viacvrstvové konštrukcie môžu obsahovať vnútorné polovodivé vrstvy, fólie proti vlhkosti a vonkajšie ochranné plášte, ktoré zabraňujú vnikaniu vody a mechanickému poškodeniu.
Prísady a plnivá: Použitie spomaľovačov horenia (ak je to potrebné), antimykotických alebo antimikrobiálnych činidiel na obmedzenie účinkov biologického znečistenia a modifikátorov nárazu na zachovanie mechanických vlastností.
Pancierovanie alebo výstuž: Pre hlbokomorské alebo vysokozáťažové plávajúce systémy sa pridáva opletená kovová alebo syntetická výstuž, ktorá odolá ťahovému zaťaženiu bez zníženia flexibility.
Konzistentnosť výroby: Presná kontrola receptúr miešania, teplôt extrúzie a rýchlosti chladenia na zabezpečenie jednotných vlastností materiálu v každej šarži.
Výber materiálov a dizajnov s preukázaným výkonom v analogických námorných alebo priemyselných aplikáciách pomáha predvídateľnejšie spĺňať požiadavky normy 2PfG 2962
7. Kontrola kvality a konzistentnosť výroby
Požiadavky na udržanie certifikácie v oblasti objemovej výroby:
Kontroly na linke: Pravidelné kontroly rozmerov (veľkosť vodiča, hrúbka izolácie), vizuálne kontroly povrchových chýb a overovanie certifikátov šarží materiálu.
Harmonogram skúšok vzoriek: Pravidelný odber vzoriek pre kľúčové testy (napr. izolačný odpor, skúšky ťahom) replikujúci certifikačné podmienky na včasné zistenie posunov.
Sledovateľnosť: Dokumentovanie čísel šarží surovín, parametrov miešania a výrobných podmienok pre každú šaržu káblov, aby sa umožnila analýza príčin problémov.
Kvalifikácia dodávateľa: Zabezpečenie toho, aby dodávatelia polymérov a prísad konzistentne spĺňali špecifikácie (napr. odolnosť voči UV žiareniu, obsah antioxidantov).
Pripravenosť na audit tretej strany: Vedenie dôkladných záznamov o testoch, kalibračných protokolov a dokumentov o kontrole výroby pre audity TÜV Rheinland alebo recertifikáciu.
Robustné systémy riadenia kvality (napr. ISO 9001) integrované s certifikačnými požiadavkami pomáhajú výrobcom udržiavať súlad s predpismi
dlhodobý
Certifikácia TÜV 2PfG 2962 od spoločnosti Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
Dňa 11. júna 2025, počas 18. (2025) medzinárodnej konferencie a výstavy o solárnej fotovoltaike a inteligentnej energii (SNEC PV+2025), vydala spoločnosť TÜV Rheinland spoločnosti Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (ďalej len „Weihexiang“) certifikát typu TÜV Bauart Mark pre káble pre pobrežné fotovoltaické systémy na základe normy 2PfG 2962. Slávnostného odovzdávania cien sa zúčastnili pán Shi Bing, generálny riaditeľ divízie solárnych a komerčných produktov a servisných komponentov spoločnosti TÜV Rheinland Greater China, a pán Shu Honghe, generálny riaditeľ spoločnosti Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., a boli svedkami výsledkov tejto spolupráce.
Čas uverejnenia: 24. júna 2025