Perché le prove di trazione sono importanti per i cavi fotovoltaici in ambienti difficili

Mentre l'energia solare continua ad alimentare la transizione globale verso l'elettricità pulita, l'affidabilità dei componenti degli impianti fotovoltaici (FV) è diventata più critica che mai, soprattutto in ambienti difficili come deserti, tetti, pannelli solari galleggianti e piattaforme offshore. Tra tutti i componenti,cavi fotovoltaici Sono le linee vitali della trasmissione di energia. Per garantire durata e prestazioni a lungo termine, un test meccanico è di fondamentale importanza:prova di trazione.

Questo articolo analizza il significato della prova di trazione per i cavi fotovoltaici, perché è essenziale, quali standard la regolano e in che modo i materiali e la struttura dei cavi influiscono sulla resistenza alla trazione.

1. Che cosa sono le prove di trazione nei cavi fotovoltaici?

La prova di trazione è una procedura meccanica utilizzata per misurare la capacità di un materiale o di un componente di resistereforze di trazioneFino al cedimento. Nel caso dei cavi fotovoltaici, determina la quantità di sollecitazione meccanica che i componenti del cavo, come isolamento, guaina e conduttore, possono sopportare prima di rompersi o deformarsi.

In una prova di trazione, un campione di cavo viene bloccato ad entrambe le estremità e tirato separatamente utilizzando unmacchina di prova universalea velocità controllata. Vengono effettuate misurazioni per:

• Forza di rottura(misurata in Newton o MPa),

• Allungamento a rottura(quanto si allunga prima del cedimento), e

• Resistenza alla trazione(sollecitazione massima che il materiale può sopportare).

Le prove di trazione vengono eseguite sustrati individualidel cavo (isolamento e guaina) e talvolta dell'intero assemblaggio, a seconda dei requisiti standard.

2. Perché eseguire prove di trazione sui cavi fotovoltaici?

La prova di trazione non è una mera formalità di laboratorio, ma è direttamente correlata alle prestazioni dei cavi nel mondo reale.

Motivi principali per cui i cavi fotovoltaici richiedono prove di trazione:

• Stress da installazione:Durante le operazioni di infilaggio, trazione e piegatura, i cavi sono esposti a tensioni che possono causare danni interni se la resistenza non è sufficiente.

• Sfide ambientali:La pressione del vento, i carichi di neve, le vibrazioni meccaniche (ad esempio quelle dei tracker) o l'erosione della sabbia possono esercitare una forza nel tempo.

• Garanzia di sicurezza:I cavi sottoposti a tensione che si rompono, si spaccano o perdono conduttività possono causare perdite di energia o addirittura guasti da arco elettrico.

• Conformità e affidabilità:I progetti in ambienti industriali, commerciali ed estremi richiedono proprietà meccaniche certificate per soddisfare gli standard globali.

In breve, il test di trazione garantisce che il cavo possa resisteresollecitazione meccanica senza guasti, riducendo i rischi e migliorando la stabilità a lungo termine.

3. Standard di settore che regolano i test di trazione dei cavi fotovoltaici

I cavi fotovoltaici devono essere conformi a rigorosi standard internazionali che definiscono i requisiti minimi di resistenza alla trazione per le diverse parti del cavo.

Gli standard chiave includono:

• IEC 62930:Specifica la resistenza alla trazione e l'allungamento dei materiali isolanti e di rivestimento prima e dopo l'invecchiamento.

• EN 50618:Norma europea per i cavi fotovoltaici, che richiede test di robustezza meccanica, tra cui la resistenza alla trazione delle guaine e dell'isolamento.

• TÜV 2PfG 1169/08.2007:Si concentra sui cavi per sistemi fotovoltaici con tensioni nominali fino a 1,8 kV DC, compresi i requisiti dettagliati per i test di trazione e allungamento.

• UL 4703 (per il mercato statunitense):Include anche test di resistenza alla trazione durante la valutazione del materiale.

Ogni standard definisce:

• Resistenza minima alla trazione(ad esempio, ≥12,5 MPa per l'isolamento XLPE),

• Allungamento a rottura(ad esempio, ≥125% o superiore a seconda del materiale),

• Condizioni del test di invecchiamento(ad esempio, invecchiamento in forno a 120°C per 240 ore), e

• Procedure di prova(lunghezza del campione, velocità, condizioni ambientali).

Questi standard garantiscono che i cavi siano sufficientemente resistenti da soddisfare le esigenze degli impianti solari in tutto il mondo.

4. Come i materiali e la struttura dei cavi influenzano le prestazioni di trazione

Non tutti i cavi fotovoltaici sono uguali.composizione del materialeEprogettazione dei cavisvolgono un ruolo importante nel determinare la resistenza alla trazione.

Impatto materiale:

• XLPE (polietilene reticolato):Offre un'elevata resistenza alla trazione e stabilità termica, comunemente utilizzata nei cavi con classificazione EN 50618.

• PVC:Più conveniente, ma con minore resistenza meccanica: meno preferito nelle applicazioni fotovoltaiche per esterni o su scala industriale.

• TPE / LSZH:Opzioni a bassa emissione di fumi e prive di alogeni che bilanciano flessibilità e prestazioni di trazione moderate.

Impatto del conduttore:

• Rame stagnato:Aumenta la resistenza alla corrosione e migliora il legame meccanico con l'isolamento.

• Stranded vs. Solido:I conduttori multifilari migliorano la flessibilità e riducono il rischio di rottura sotto tensione ripetuta.

Progettazione strutturale:

• Rinforzo della guaina:Alcuni cavi fotovoltaici sono realizzati in fibra aramidica o con doppia guaina per una maggiore resistenza alla trazione.

• Multi-core vs. Single-core:I cavi multipolari hanno in genere un comportamento meccanico più complesso, ma possono trarre vantaggio da riempitivi rinforzati.

La selezione di materiali di alta qualità e la progettazione ottimizzata della struttura migliorano significativamente la capacità di un cavo di superare i test di trazione e di funzionare in condizioni sul campo.

Conclusione

La prova di trazione è un parametro di riferimento fondamentale per garantire larobustezza meccanicadi cavi fotovoltaici. In ambienti difficili, che siano sotto il sole cocente, i forti venti o gli spruzzi d'acqua offshore,il guasto del cavo non è un'opzione.

Grazie alla comprensione dei test di trazione, alla selezione di prodotti conformi e all'approvvigionamento da produttori certificati, gli EPC solari, gli sviluppatori e i team di approvvigionamento possono garantireerogazione di energia sicura, efficiente e duratura.

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