Offshore- og flytende solcelleinstallasjoner har opplevd rask vekst ettersom utviklere søker å utnytte underutnyttede vannflater og redusere konkurransen på land. Det flytende markedet for solcelleanlegg ble verdsatt til 7,7 milliarder USD i 2024 og forventes å vokse jevnt i det kommende tiåret, drevet av teknologiske fremskritt innen materialer og fortøyningssystemer, samt støttende tiltak i mange regioner. I denne sammenhengen blir marine solcellekabler kritiske komponenter: de må tåle hardt saltvann, UV-eksponering, mekanisk belastning fra bølger og bioforurensning over lang levetid. 2PfG 2962-standarden fra TÜV Rheinland (som fører til TÜV Bauart-merket) adresserer spesifikt disse utfordringene ved å definere krav til ytelsestesting og sertifisering for kabler i marine solcelleapplikasjoner.
Denne artikkelen undersøker hvordan produsenter kan oppfylle kravene i 2PfG 2962 gjennom robust ytelsestesting og designpraksis.
1. Oversikt over 2PfG 2962-standarden
2PfG 2962-standarden er en TÜV Rheinland-spesifikasjon skreddersydd for solcellekabler beregnet for marine og flytende applikasjoner. Den bygger på generelle PV-kabelnormer (f.eks. IEC 62930 / EN 50618 for landbasert PV), men legger til strenge tester for saltvann, UV, mekanisk utmatting og andre marinspesifikke stressfaktorer. Standardens mål inkluderer å sikre elektrisk sikkerhet, mekanisk integritet og langsiktig holdbarhet under variable, krevende offshoreforhold. Den gjelder for DC-kabler som vanligvis er klassifisert opptil 1500 V og brukes i nærkyst- og flytende PV-systemer, noe som krever konsekvent produksjonskvalitetskontroll slik at sertifiserte kabler i masseproduksjon samsvarer med de testede prototypene.
2. Miljømessige og driftsmessige utfordringer for marine PV-kabler
Marinmiljøer påfører kabler flere samtidige stressfaktorer:
Saltvannskorrosjon og kjemisk eksponering: Kontinuerlig eller periodisk nedsenking i sjøvann kan angripe lederbelegg og bryte ned polymerkapper.
UV-stråling og sollysdrevet aldring: Direkte soleksponering på flytende paneler akselererer polymersprøhet og overflatesprekker.
Ekstreme temperaturer og termiske syklinger: Daglige og sesongmessige temperaturvariasjoner forårsaker utvidelses-/sammentrekningssykluser, noe som belaster isolasjonsbindinger.
Mekaniske påkjenninger: Bølgebevegelse og vinddrevet bevegelse fører til dynamisk bøying, fleksing og potensiell slitasje mot flyteanordninger eller fortøyningsutstyr.
Biologisk begroing og marine organismer: Vekst av alger, rur eller mikrobielle kolonier på kabeloverflater kan endre termisk spredning og legge til lokaliserte belastninger.
Installasjonsspesifikke faktorer: Håndtering under utplassering (f.eks. avvikling av trommel), bøying rundt kontakter og spenning ved termineringspunkter.
Disse kombinerte faktorene skiller seg markant fra landbaserte matriser, noe som nødvendiggjør skreddersydd testing i henhold til 2PfG 2962 for å simulere realistiske marine forhold.
3. Krav til kjerneytelsestesting i henhold til 2PfG 2962
Viktige ytelsestester pålagt av 2PfG 2962 inkluderer vanligvis:
Elektrisk isolasjon og dielektriske tester: Høyspenningstester (f.eks. likespenningstester) i vann- eller fuktighetskamre for å bekrefte at det ikke er noen sammenbrudd under nedsenkingsforhold.
Isolasjonsmotstand over tid: Overvåking av isolasjonsmotstand når kabler er gjennomvåt i saltvann eller fuktige miljøer for å oppdage fuktighetsinntrengning.
Spenningsmotstand og delvis utladningskontroll: Sikre at isolasjonen tåler designspenning pluss sikkerhetsmargin uten delvis utladning, selv etter aldring.
Mekaniske tester: Strekkfasthet og forlengelsestester av isolasjons- og kappematerialer etter eksponeringssykluser; bøyetretthetstester som simulerer bølgeindusert bøying.
Fleksibilitet og gjentatte fleksitetstester: Gjentatt bøying over dorner eller dynamiske flekstestrigger for å etterligne bølgebevegelse.
Slitasjemotstand: Simulering av kontakt med flottører eller strukturelle elementer, muligens ved bruk av slipende medier, for å vurdere kappens holdbarhet.
4. Miljømessige aldringstester
Saltspray eller nedsenking i simulert sjøvann over lengre tid for å evaluere korrosjon og polymernedbrytning.
UV-eksponeringskamre (akselerert forvitring) for å vurdere overflatesprøhet, fargeendring og sprekkdannelse.
Evalueringer av hydrolyse og fuktighetsopptak, ofte via langvarig bløtlegging og mekanisk testing etterpå.
Termisk sykling: Sykling mellom lave og høye temperaturer i kontrollerte kamre for å avdekke delaminering eller mikrosprekker i isolasjonen.
Kjemisk resistens: Eksponering for oljer, drivstoff, rengjøringsmidler eller bunnstoff som vanligvis finnes i maritime omgivelser.
Flammehemming eller brannatferd: For spesifikke installasjoner (f.eks. lukkede moduler), kontroll av at kablene oppfyller flammeforplantningsgrensene (f.eks. IEC 60332-1).
Langsiktig aldring: Akselererte levetidstester som kombinerer temperatur-, UV- og salteksponering for å forutsi levetid og fastsette vedlikeholdsintervaller.
Disse testene sikrer at kablene beholder elektrisk og mekanisk ytelse over den forventede levetiden på flere tiår i marine PV-installasjoner.
5. Tolkning av testresultater og identifisering av feilmodi
Etter testing:
Vanlige nedbrytningsmønstre: Isolasjonssprekker fra UV- eller termisk sykling; korrosjon eller misfarging av ledere fra saltinntrengning; vannlommer som indikerer tetningsfeil.
Analyse av trender i isolasjonsmotstand: En gradvis nedgang under gjennomvåkningstester kan være tegn på suboptimal materialformulering eller utilstrekkelige barrierelag.
Indikatorer for mekanisk svikt: Tap av strekkfasthet etter aldring tyder på polymersprøhet; redusert forlengelse indikerer økning i stivhet.
Risikovurdering: Sammenligning av gjenværende sikkerhetsmarginer mot forventede driftsspenninger og mekaniske belastninger; vurdering av om levetidsmål (f.eks. 25+ år) er oppnåelige.
Tilbakemeldingssløyfe: Testresultater informerer materialjusteringer (f.eks. høyere UV-stabilisatorkonsentrasjoner), designjusteringer (f.eks. tykkere mantellag) eller prosessforbedringer (f.eks. ekstruderingsparametere). Dokumentasjon av disse justeringene er avgjørende for produksjonens repeterbarhet.
Systematisk tolkning ligger til grunn for kontinuerlig forbedring og samsvar
6. Materialvalg og designstrategier for å overholde 2PfG 2962
Viktige hensyn:
Ledervalg: Kobberledere er standard; fortinnet kobber kan være å foretrekke for forbedret korrosjonsmotstand i saltvannsmiljøer.
Isolasjonsblandinger: Tverrbundne polyolefiner (XLPO) eller spesialformulerte polymerer med UV-stabilisatorer og hydrolysebestandige tilsetningsstoffer for å opprettholde fleksibilitet i flere tiår.
Kappematerialer: Robuste kappeforbindelser med antioksidanter, UV-absorbenter og fyllstoffer for å motstå slitasje, saltspray og ekstreme temperaturer.
Lagdelte strukturer: Flerlagsdesign kan inkludere indre halvledende lag, fuktsperrefilmer og ytre beskyttelseskapper for å blokkere vanninntrengning og mekanisk skade.
Tilsetningsstoffer og fyllstoffer: Bruk av flammehemmere (der det er nødvendig), soppdrepende eller antimikrobielle midler for å begrense biologisk begroing og slagmodifiserende midler for å bevare mekanisk ytelse.
Pansring eller forsterkning: For dyptvanns- eller høylastede flytesystemer, tilsetning av flettet metall eller syntetisk forsterkning for å motstå strekkbelastninger uten at det går på bekostning av fleksibiliteten.
Produksjonskonsistens: Presis kontroll av blandingsoppskrifter, ekstruderingstemperaturer og kjølehastigheter for å sikre ensartede materialegenskaper fra batch til batch.
Å velge materialer og design med dokumentert ytelse i analoge marine eller industrielle applikasjoner bidrar til å oppfylle kravene i 2PfG 2962 mer forutsigbart.
7. Kvalitetskontroll og produksjonskonsistens
Opprettholde sertifisering i volumproduksjonskrav:
Inspeksjoner i produksjonslinjen: Regelmessige dimensjonskontroller (lederstørrelse, isolasjonstykkelse), visuelle inspeksjoner for overflatefeil og verifisering av materialbatchsertifikater.
Plan for prøvetaking: Periodisk prøvetaking for viktige tester (f.eks. isolasjonsmotstand, strekktester) som gjentar sertifiseringsforhold for å oppdage avvik tidlig.
Sporbarhet: Dokumentasjon av råmaterialepartinumre, blandingsparametere og produksjonsforhold for hver kabelbatch for å muliggjøre rotårsaksanalyser hvis problemer oppstår.
Leverandørkvalifisering: Sikre at leverandører av polymerer og tilsetningsstoffer konsekvent oppfyller spesifikasjoner (f.eks. UV-motstandsvurderinger, antioksidantinnhold).
Beredskap for tredjepartsrevisjon: Vedlikehold av grundige testregistre, kalibreringslogger og produksjonskontrolldokumenter for TÜV Rheinland-revisjoner eller resertifisering.
Robuste kvalitetsstyringssystemer (f.eks. ISO 9001) integrert med sertifiseringskrav hjelper produsenter med å opprettholde samsvar
langsiktig
Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.s TÜV 2PfG 2962-sertifisering
Den 11. juni 2025, under den 18. (2025) internasjonale konferansen og utstillingen for solcellefotovoltaisk og smart energi (SNEC PV+2025), utstedte TÜV Rheinland et TÜV Bauart Mark-typesertifiseringssertifikat for kabler for offshore solcelleanlegg basert på 2PfG 2962-standarden til Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (heretter referert til som «Weihexiang»). Shi Bing, daglig leder for solcelle- og kommersielle produkter og tjenester i TÜV Rheinland Greater China, og Shu Honghe, daglig leder i Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., deltok på prisutdelingen og var vitne til resultatene av dette samarbeidet.
Publisert: 24. juni 2025