Z naglim svetovnim razvojem fotovoltaičnih (PV) sistemov za proizvodnjo električne energije imajo fotovoltaični kabli (PV kabli) – kot ključne komponente, ki povezujejo PV module, razsmernike in kombiniralne omarice – odločilno vlogo pri splošni varnosti in življenjski dobi sončne elektrarne. V primerjavi s konvencionalnimi energetskimi kabli imajo fotovoltaični kabli zelo specializirane strukturne zasnove in izbiro materialov kablov.
1. Kaj je fotovoltaični kabel?
Fotovoltaični kabel, znan tudi kot solarni kabel ali kabel, specifičen za fotovoltaiko, se uporablja predvsem v sončnih elektrarnah, porazdeljenih fotovoltaičnih sistemih in strešnih fotovoltaičnih instalacijah. Med pogoste modele spadata PV1-F in H1Z2Z2-K, ki sta skladna z mednarodnimi standardi, kot sta EN 50618 in IEC 62930.
Ker so fotonapetostni kabli nenehno izpostavljeni zunanjemu okolju, morajo zanesljivo delovati pri visokih temperaturah, močnem ultravijoličnem sevanju, nizkih temperaturah, vlagi in izpostavljenosti ozonu. Posledično so njihove zahteve glede izolacijskih materialov in materialov za plašč bistveno višje kot pri običajnih kablih. Tipične lastnosti vključujejo odpornost na visoke in nizke temperature, odlično odpornost proti staranju zaradi UV-žarkov, kemično odpornost proti koroziji, zaviranje gorenja, okolju prijaznost in načrtovano življenjsko dobo 25 let ali več.
2. Izzivi za kabelske materiale v fotovoltaičnih aplikacijah
V resničnem svetu se fotovoltaični kabli običajno nameščajo neposredno na prostem. Na primer, v evropskih regijah se lahko temperatura okolice fotovoltaičnih sistemov v sončnih razmerah približa 100 °C. Hkrati so kabli izpostavljeni dolgotrajnemu UV-sevanju, dnevnim in nočnim temperaturnim nihanjem ter mehanskim obremenitvam.
V takšnih pogojih standardni PVC kabli ali običajni gumijasti kabli ne morejo vzdrževati stabilne dolgoročne zmogljivosti. Tudi gumijasti kabli, ki so zasnovani za delovanje pri 90 °C, ali PVC kabli, zasnovani za 70 °C, so pri uporabi v zunanjih fotonapetostnih sistemih nagnjeni k staranju izolacije, razpokanju plašča in hitremu poslabšanju delovanja, kar znatno skrajša življenjsko dobo sistema.
3. Osnovne lastnosti fotovoltaičnih kablov: specializirani izolacijski in plaščni materiali
Ključne prednosti fotovoltaičnih kablov izhajajo predvsem iz njihovih izolacijskih in plaščnih spojin, specifičnih za fotovoltaiko. Danes se najpogosteje uporablja sevalno zamrežen poliolefin, ki običajno temelji na visokokakovostnem polietilenu (PE) ali drugih poliolefinih.
Z obsevanjem z elektronskim žarkom se molekularne verige materiala zamrežijo, kar spremeni strukturo iz termoplastične v termoreaktivno. Ta postopek bistveno izboljša toplotno odpornost, odpornost proti staranju in mehanske lastnosti. S sevanjem zamreženi poliolefinski materiali omogočajo fotovoltaičnim kablom neprekinjeno delovanje pri 90–120 °C, hkrati pa zagotavljajo odlično prožnost pri nizkih temperaturah, odpornost proti UV-žarkom, ozonu in razpokam zaradi okoljske napetosti. Poleg tega so ti materiali brez halogenov in okolju prijazni.
4. Primerjava struktur in materialov: fotovoltaični kabli v primerjavi s konvencionalnimi kabli
4.1 Tipična struktura in materiali fotovoltaičnih kablov
Vodnik: Žarjen bakreni vodnik ali kositrovan bakreni vodnik, ki združuje visoko električno prevodnost z odpornostjo proti koroziji
Izolacijska plast: Radiacijsko zamrežena poliolefinska izolacijska masa (izolacijski material, specifičen za PV kable)
Plašč: Sevalno zamrežena poliolefinska plast za plašč, ki zagotavlja dolgotrajno zaščito na prostem
4.2 Tipična struktura in materiali konvencionalnih kablov
Vodnik: bakreni vodnik ali kositrovan bakreni vodnik
Izolacijska plast: PVC izolacijska masa aliXLPE (zamreženi polietilen)izolacijska masa
Plast plašča:PVCovojna masa
5. Temeljne razlike v zmogljivosti, ki jih povzroča izbira materiala
Z vidika prevodnikov so fotovoltaični kabli in konvencionalni kabli v bistvu enaki. Temeljne razlike so v izbiri izolacijskih materialov in materialov za plašč.
PVC izolacijske in PVC ovojne mase, ki se uporabljajo v običajnih kablih, so primerne predvsem za notranje prostore ali relativno mila okolja, saj ponujajo omejeno odpornost na vročino, UV-žarke in staranje. Nasprotno pa so s sevanjem zamrežene poliolefinske izolacijske in ovojne mase, ki se uporabljajo v fotonapetostnih kablih, posebej razvite za dolgotrajno delovanje na prostem in lahko ohranjajo stabilne električne in mehanske lastnosti v ekstremnih okoljskih pogojih.
Čeprav lahko zamenjava običajnih kablov s fotovoltaičnimi kabli zmanjša začetne stroške, znatno poveča tveganja vzdrževanja in skrajša celotno življenjsko dobo fotovoltaičnega sistema.
6. Zaključek: Izbira materiala določa dolgoročno zanesljivost fotonapetostnih sistemov
Fotovoltaični kabli niso preprosta nadomestila za navadne kable, temveč specializirani kabelski izdelki, zasnovani posebej za fotovoltaične aplikacije. Njihova dolgoročna zanesljivost je v osnovi odvisna od izbire visokozmogljivih izolacijskih materialov in materialov za plašč fotovoltaičnih kablov, zlasti od pravilne uporabe sevalno zamreženih poliolefinskih materialov.
Za načrtovalce, monterje fotonapetostnih sistemov in dobavitelje kabelskih materialov je temeljito razumevanje razlik na ravni materiala med fotonapetostnimi kabli in običajnimi kabli bistvenega pomena za zagotovitev varnega, stabilnega in dolgoročnega delovanja fotonapetostnih elektrarn.
Čas objave: 31. dec. 2025