ضمان السلامة والكفاءة: نصائح لاختيار كابل الطاقة الشمسية المناسب

1.ما هو كابل الطاقة الشمسية؟

تُستخدم كابلات الطاقة الشمسية لنقل الطاقة، وتُستخدم في محطات الطاقة الشمسية ذات التيار المستمر. تتميز بخصائص فيزيائية ممتازة، منها مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة، بالإضافة إلى مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، والماء، ورذاذ الملح، والأحماض والقلويات الضعيفة. كما تتميز بمقاومتها للتآكل واللهب.

كابلات الطاقة الكهروضوئية هي أيضًا كابلات شمسية خاصة. تُستخدم بشكل رئيسي في المناخات القاسية. من بين النماذج الشائعة: PV1-F وH1Z2Z2-K.دانيانغ وينباورهي شركة مصنعة للكابلات الشمسية

غالبًا ما تكون كابلات الطاقة الشمسية معرضة لأشعة الشمس. غالبًا ما تكون أنظمة الطاقة الشمسية في ظروف قاسية، حيث تتعرض لحرارة عالية وأشعة فوق بنفسجية. في أوروبا، قد تصل درجة حرارة أنظمة الطاقة الشمسية في الموقع إلى 100 درجة مئوية في الأيام المشمسة.

الكابلات الكهروضوئية هي كابلات مركبة تُركّب على وحدات الخلايا الشمسية. تتميز بطبقة عازلة، ولها شكلان: أحادي النواة وثنائي النواة. الأسلاك مصنوعة من الفولاذ المجلفن.

يمكنه نقل الطاقة الكهربائية في دوائر الخلايا الشمسية، مما يسمح للخلايا بتزويد الأنظمة بالطاقة.

2. مواد المنتج:

1) الموصل: سلك نحاسي مطلي بالقصدير
2) المادة الخارجية: XLPE (المعروف أيضًا باسم: البولي إيثيلين المتشابك) هو مادة عازلة.

3. الهيكل:

1) بشكل عام يتم استخدام موصل من النحاس النقي أو النحاس المطلي بالقصدير

2) العزل الداخلي والغلاف العازل الخارجي نوعان

4. المميزات:

1) حجم صغير وخفيف الوزن، موفر للطاقة وحماية البيئة.

2) خصائص ميكانيكية جيدة واستقرار كيميائي، وقدرة كبيرة على حمل التيار؛

3) حجم أصغر ووزن خفيف وتكلفة منخفضة مقارنة بالكابلات المماثلة الأخرى؛

٤) يتميز بمقاومة ممتازة للصدأ، ومقاومة عالية للحرارة، ومقاومة للأحماض والقلويات. كما يتميز بمقاومته للتآكل والرطوبة، ويمكن استخدامه في البيئات المسببة للتآكل. كما يتميز بمقاومة ممتازة للشيخوخة، وعمر خدمة طويل.

٥) رخيص الثمن. يمكن استخدامه في معالجة مياه الصرف الصحي، ومياه الأمطار، والأشعة فوق البنفسجية. كما يمكن استخدامه في مواد تآكلية قوية أخرى، مثل الأحماض والقلويات.

تتميز كابلات الطاقة الكهروضوئية ببنية بسيطة، وتستخدم عزلًا من البولي أوليفين المُشعع. تتميز هذه المادة بمقاومة ممتازة للحرارة والبرودة والزيت والأشعة فوق البنفسجية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في الظروف البيئية القاسية. كما تتميز بمتانة شد جيدة، ما يُمكّنها من تلبية احتياجات الطاقة الشمسية في العصر الحديث.

5. المزايا

الموصل مقاوم للتآكل. مصنوع من سلك نحاسي ناعم مطلي بالقصدير، وهو مقاوم للتآكل بشكل جيد.

العازل مصنوع من مادة مقاومة للبرد، منخفضة الدخان، وخالية من الهالوجين. يتحمل درجة حرارة -40 درجة مئوية، ويتميز بمقاومة جيدة للبرد.

٣) مقاوم لدرجات الحرارة العالية. الغلاف مصنوع من مادة مقاومة للحرارة، قليلة الدخان، وخالية من الهالوجين. يتحمل درجات حرارة تصل إلى ١٢٠ درجة مئوية، ويتميز بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية.

بعد التعرض للإشعاع، يكتسب عزل الكابل خصائص أخرى، منها مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة الزيوت، وطول العمر.

6. الخصائص:

تنبع خصائص الكابل من مواد عزله وغلافه الخاصة، والتي نسميها البولي إيثيلين المتشابك. بعد تعريض الكابل للإشعاع بواسطة المسرّع، يتغير التركيب الجزيئي للمادة، مما يُحسّن أدائه بشكل كبير.

يقاوم الكابل الأحمال الميكانيكية. أثناء التركيب والصيانة، يُمكن تمريره على الحافة الحادة للهيكل النجمي. يجب أن يتحمل الكابل الضغط والانحناء والشد وأحمال الشد المتقاطع والصدمات القوية.

إذا لم يكن غلاف الكابل متينًا بما يكفي، فسيؤدي ذلك إلى تلف عزل الكابل، مما يُقصّر عمره الافتراضي أو يُسبب مشاكل مثل قصر الدائرة الكهربائية، والحرائق، والإصابات.

7. المميزات:

السلامة ميزة كبيرة. تتميز الكابلات بتوافق كهرومغناطيسي جيد ومتانة كهربائية عالية. كما أنها تتحمل الجهد العالي ودرجات الحرارة العالية، وتقاوم عوامل الطقس. عزلها مستقر وموثوق، مما يضمن توازن مستويات التيار المتردد بين الأجهزة، ويلبي متطلبات السلامة.

٢) تتميز الكابلات الكهروضوئية بكفاءة نقل الطاقة، فهي توفر طاقةً أكبر من كابلات PVC، كما أنها قادرة على اكتشاف أعطال النظام بسرعة ودقة، مما يُحسّن سلامة النظام واستقراره، ويُقلل من تكاليف الصيانة.

٣) سهولة التركيب: تتميز كابلات الطاقة الشمسية بسطح أملس، مما يسهل فصلها وتوصيلها وفكها. كما أنها مرنة وسهلة التركيب، مما يُسهّل على الفنيين العمل بسرعة. كما يمكن ترتيبها وتركيبها، مما يُحسّن المساحة بين الأجهزة بشكل كبير ويوفر المساحة.

٤) المواد الخام للكابلات الكهروضوئية متوافقة مع معايير حماية البيئة، حيث تلبي مؤشرات المواد وصيغها. أثناء الاستخدام والتركيب، تلتزم أي سموم أو غازات عادم مُنبعثة بالمعايير البيئية.

8. الأداء (الأداء الكهربائي)

1) مقاومة التيار المستمر: مقاومة التيار المستمر للنواة الموصلة للكابل النهائي عند 20 درجة مئوية لا تزيد عن 5.09Ω/كم.

٢) يُجرى اختبار جهد الغمر في الماء. يُوضع الكابل النهائي (٢٠ مترًا) في ماء بدرجة حرارة ٢٠±٥ درجة مئوية لمدة ساعة. ثم يُختبر بجهد (تيار متردد ٦.٥ كيلو فولت أو تيار مستمر ١٥ كيلو فولت) لمدة ٥ دقائق دون حدوث أي عطل.

العينة تقاوم الجهد المستمر لفترة طويلة. يبلغ طولها 5 أمتار، وتُنقع في ماء مقطر مع 3% كلوريد صوديوم عند درجة حرارة (85±2) درجة مئوية لمدة (240±2) ساعة. يُعرض طرفاها للماء لمدة 30 سم.

يُطبَّق جهد تيار مستمر ٠.٩ كيلو فولت بين القلب والماء. يُوصِّل القلب الكهرباء، وهو متصل بالقطب الموجب، والماء بالقطب السالب.

بعد إخراج العينة، يُجرى اختبار جهد الغمر بالماء. جهد الاختبار هو تيار متردد.

٤) مقاومة عزل الكابل النهائي عند ٢٠ درجة مئوية لا تقل عن ١٠١٤ أوم·سم، وعند ٩٠ درجة مئوية لا تقل عن ١٠١١ أوم·سم.

٥) يجب أن تكون مقاومة سطح الغلاف ١٠٩ أوم على الأقل.

9. التطبيقات

تُستخدم كابلات الطاقة الكهروضوئية بكثرة في مزارع الرياح، حيث توفر الطاقة والوصلات لأجهزة الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح.

٢) تستخدم تطبيقات الطاقة الشمسية كابلات كهروضوئية. فهي تربط وحدات الخلايا الشمسية، وتجمع الطاقة الشمسية، وتنقلها بأمان. كما أنها تُحسّن كفاءة إمدادات الطاقة.

٣) تطبيقات محطات الطاقة: يمكن أيضًا استخدام الكابلات الكهروضوئية لتوصيل أجهزة الطاقة بها. فهي تجمع الطاقة المُولّدة وتحافظ على استقرار جودتها. كما أنها تُخفّض تكاليف توليد الطاقة وتعزز كفاءة إمداداتها.

٤) للكابلات الكهروضوئية استخدامات أخرى. فهي تربط أجهزة التتبع الشمسي، والعاكسات، والألواح، والمصابيح. تُبسّط هذه التقنية الكابلات، وهي مهمة في التصميم الرأسي، مما يُوفّر الوقت ويُحسّن العمل.

10. نطاق الاستخدام

يُستخدم في محطات الطاقة الشمسية أو المنشآت الشمسية. يُستخدم لتوصيل وتوصيل المعدات. يتميز بقدرات عالية ومقاومته للعوامل الجوية، وهو مناسب للاستخدام في العديد من بيئات محطات الطاقة حول العالم.

ككابل للأجهزة الشمسية، يُمكن استخدامه في الهواء الطلق في مختلف الظروف الجوية. كما يُمكن استخدامه في الأماكن الداخلية الجافة والرطبة.

هذا المنتج مخصص للكابلات اللينة أحادية النواة. يُستخدم على جانب القرص المضغوط (CD) في أنظمة الطاقة الشمسية. يبلغ أقصى جهد تيار مستمر لهذه الأنظمة 1.8 كيلو فولت (من النواة إلى النواة، بدون تأريض). هذا كما هو موضح في 2PfG 1169/08.2007.

هذا المنتج مُصمم للاستخدام بمستوى أمان من الفئة الثانية. يعمل الكابل حتى 90 درجة مئوية، ويمكنك استخدام كابلات متعددة بالتوازي.

11. الميزات الرئيسية

1) يمكن استخدامه تحت أشعة الشمس المباشرة

2) درجة الحرارة المحيطة المطبقة -40 درجة مئوية ~ +90 درجة مئوية

3) يجب أن تكون مدة الخدمة أكثر من 20 عامًا

٤) باستثناء 62930 IEC 133/134، تُصنع أنواع أخرى من الكابلات من البولي أوليفينات المقاومة للهب، وهي قليلة الدخان وخالية من الهالوجين.

12. الأنواع:

في نظام محطات الطاقة الشمسية، تُصنف الكابلات إلى كابلات تيار مستمر وكابلات تيار متردد. وحسب استخداماتها وبيئات استخدامها المختلفة، تُصنف كما يلي:

تُستخدم كابلات التيار المستمر في الغالب من أجل:

1) التوصيل التسلسلي بين المكونات؛

الاتصال متوازي. بين السلاسل، وبين السلاسل وصناديق توزيع التيار المستمر (صناديق التجميع).

3) بين صناديق توزيع التيار المستمر والعاكسات.

تُستخدم كابلات التيار المتردد في الغالب في:

1) الربط بين العاكسات ومحولات رفع الجهد؛

2) الربط بين المحولات الرافعة وأجهزة التوزيع؛

3) الربط بين أجهزة التوزيع وشبكات الطاقة أو المستخدمين.

13. المزايا والعيوب

1) المزايا:

أ. جودة موثوقة وحماية بيئية جيدة؛

ب. نطاق تطبيق واسع وأمان عالي؛

ج. سهلة التركيب واقتصادية؛

د. فقدان منخفض لقوة الإرسال وتوهين صغير للإشارة.

2) العيوب:

أ. بعض المتطلبات المتعلقة بالقدرة على التكيف البيئي؛

ب. التكلفة المرتفعة نسبيا والسعر المعتدل؛

ج. عمر خدمة قصير ومتانة عامة.

باختصار، يُعدّ الكابل الكهروضوئي مفيدًا للغاية، فهو يُستخدم لنقل الطاقة وتوصيلها والتحكم فيها. يتميز بكونه موثوقًا وصغير الحجم ورخيص التكلفة، كما يتميز باستقرار نقل الطاقة، وسهولة تركيبه وصيانته، كما أنه أكثر فعالية وأمانًا من أسلاك PVC نظرًا لخصائصه البيئية وسهولة نقل الطاقة.

14. الاحتياطات

لا يجوز تمديد كابلات الطاقة الكهروضوئية فوق الرأس. إلا أنه يمكن ذلك بإضافة طبقة معدنية.

يجب عدم ترك كابلات الطاقة الكهروضوئية في الماء لفترات طويلة. كما يجب إبعادها عن الأماكن الرطبة لأغراض العمل.

3) لا يجوز دفن الكابلات الكهروضوئية مباشرة في التربة.

٤) استخدم موصلات كهروضوئية خاصة لكابلات الطاقة الكهروضوئية. يجب أن يقوم كهربائيون متخصصون بتركيبها.

15. المتطلبات:

تختلف متطلبات كابلات نقل التيار المستمر منخفضة الجهد في أنظمة الطاقة الشمسية، وذلك باختلاف استخدامات المكونات والاحتياجات التقنية. ومن العوامل التي يجب مراعاتها: عزل الكابل، ومقاومته للحرارة، ومقاومة اللهب، بالإضافة إلى طول عمر الكابل وقطره.

تُوضع كابلات التيار المستمر غالبًا في الهواء الطلق. يجب أن تكون مقاومة للرطوبة والشمس والبرد والأشعة فوق البنفسجية. لذلك، تُستخدم كابلات التيار المستمر في أنظمة الطاقة الكهروضوئية الموزعة كابلات خاصة حاصلة على شهادة الطاقة الكهروضوئية.

يستخدم هذا النوع من كابلات التوصيل غلافًا عازلًا مزدوج الطبقات. يتميز بمقاومة ممتازة للأشعة فوق البنفسجية، والماء، والأوزون، والأحماض، والملح. كما يتميز بتحمل ممتاز لجميع الظروف الجوية ومقاومته للتآكل.

خذ بعين الاعتبار موصلات التيار المستمر والتيار الخارج من الألواح الكهروضوئية. كابلات التيار المستمر الكهروضوئية الشائعة الاستخدام هي PV1-F1*4 مم²، وPV1-F1*6 مم²، إلخ.

16. الاختيار:

تُستخدم الكابلات في أنظمة التيار المستمر منخفض الجهد في النظام الشمسي. وتختلف متطلباتها باختلاف بيئات الاستخدام، بالإضافة إلى الاحتياجات التقنية لتوصيل المكونات المختلفة. يجب مراعاة بعض العوامل، وهي: عزل الكابل، ومقاومة الحرارة، ومقاومة اللهب، وعمر الكابل، وقطر السلك.

المتطلبات المحددة هي كما يلي:

عادةً ما يكون الكابل بين وحدات الخلايا الشمسية متصلاً مباشرةً. ويستخدم الكابل المتصل بصندوق توصيل الوحدة. عندما لا يكون الطول كافياً، يمكن استخدام كابل تمديد خاص.

للكابل ثلاث مواصفات، وهي مخصصة لوحدات ذات أحجام طاقة مختلفة، ومساحة مقطعها العرضي 2.5 متر مربع، و4.0 متر مربع، و6.0 متر مربع.

يستخدم هذا النوع من الكابلات غلافًا عازلًا مزدوج الطبقات. يقاوم الأشعة فوق البنفسجية، والماء، والأوزون، والأحماض، والملح. يعمل بكفاءة في جميع الأحوال الجوية، وهو مقاوم للتآكل.

يوصل الكابل البطارية بالعاكس. يتطلب أسلاكًا مرنة متعددة الخيوط، اجتازت اختبار UL. يجب توصيل الأسلاك بأقرب ما يمكن. اختيار كابلات قصيرة وسميكة يُقلل من خسائر النظام، ويُحسّن الكفاءة والموثوقية.

يربط الكابل مجموعة البطاريات بوحدة التحكم أو صندوق توصيل التيار المستمر. يجب استخدام سلك مرن متعدد الخيوط، مُختبر من قِبل UL. تتوافق مساحة المقطع العرضي للسلك مع أقصى تيار خرج للمجموعة.

تُحدد مساحة كابل التيار المستمر بناءً على هذه المبادئ. تربط هذه الكابلات وحدات الخلايا الشمسية والبطاريات وأحمال التيار المتردد. يبلغ تيارها المقدر 1.25 ضعف أقصى تيار تشغيل لها. تمر الكابلات بين المصفوفات الشمسية ومجموعات البطاريات والعاكسات. يبلغ تيارها المقدر 1.5 ضعف أقصى تيار تشغيل لها.

17. اختيار الكابلات الكهروضوئية:

في معظم الحالات، تُستخدم كابلات التيار المستمر في محطات الطاقة الكهروضوئية للاستخدام الخارجي طويل الأمد. تُقيّد ظروف البناء استخدام الموصلات، وتُستخدم غالبًا لتوصيل الكابلات. تُصنّف مواد موصلات الكابلات إلى نواة نحاسية ونواة ألومنيوم.

تحتوي كابلات النحاس على مضادات أكسدة أكثر من الألومنيوم. كما أنها تدوم لفترة أطول، وأكثر استقرارًا، وأقل انخفاضًا في الجهد وفقدان الطاقة. تتميز أنوية النحاس بمرونتها في البناء، حيث تسمح بانحناء بسيط، مما يجعلها سهلة اللف واللولبة. كما أنها تقاوم التعب، ولا تنكسر بسهولة بعد الانحناء، مما يجعلها مريحة في التوصيل. في الوقت نفسه، تتميز أنوية النحاس بمتانتها وقدرتها على تحمل الجهد العالي، مما يُسهّل البناء ويسمح باستخدام الآلات.

تختلف كابلات الألمنيوم. فهي عرضة للأكسدة أثناء التركيب بسبب خصائص الألمنيوم الكيميائية. يحدث هذا بسبب الزحف، وهي خاصية للألمنيوم قد تُسبب أعطالًا بسهولة.

لذلك، تُعدّ الكابلات ذات النواة الألومنيومية أقل تكلفة. ولكن لضمان السلامة واستقرار التشغيل، يُنصح باستخدام الكابلات ذات النواة النحاسية في مشاريع الطاقة الكهروضوئية.