مقدمة عن الأسلاك والمواد الشائعة الاستخدام في محطات الطاقة الكهروضوئية

في السنوات الأخيرة، ازداد استخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق واسع، وشهد تطوراً سريعاً. وفي عملية إنشاء محطات الطاقة الكهروضوئية، بالإضافة إلى المعدات الرئيسية كالألواح الكهروضوئية والمحولات ومحولات رفع الجهد، تلعب مواد توصيل الكابلات الكهروضوئية دوراً حاسماً في الربحية الإجمالية للمحطة، وسلامة تشغيلها، وكفاءتها العالية. فيما يلي نظرة عامة شاملة على الكابلات والمواد الشائعة الاستخدام في محطات الطاقة الكهروضوئية، فضلاً عن تأثيرها البيئي.

وفقًا لنظام محطات الطاقة الكهروضوئية، يمكن تصنيف الكابلات إلى كابلات التيار المستمر وكابلات التيار المتردد، ويتم تصنيفها على النحو التالي بناءً على الأغراض والبيئات المختلفة للاستخدام:

1. كابل التيار المستمر
(1). تقوم كابلات التوصيل التسلسلي بتوصيل الوحدات ببعضها البعض.
(2). بين السلاسل وسلاسلها وصندوق توزيع التيار المستمر (صندوق التقارب) عبر التوصيل المتوازي.
(3). قم بتوصيل كابل بين صندوق توزيع التيار المستمر والعاكس.

الكابلات المذكورة أعلاه هي كابلات تيار مستمر، ويجب أن تكون مقاومة للرطوبة، ومقاومة لأشعة الشمس، والبرودة، والحرارة، والأشعة فوق البنفسجية. وفي بعض الحالات، يجب تجنب ملامستها للأحماض والقلويات والمواد الكيميائية الأخرى.

2. كابل التيار المتردد
(1) قم بتوصيل العاكس بمحول رفع الجهد باستخدام الكابل.
(2). الكابل الذي يربط محول رفع الجهد بوحدة توزيع الكهرباء.
(3). وحدة توزيع للشبكة أو كابل توصيل المستخدم.

هذا الجزء من الكابل مخصص لكابل الحمل AC، والذي يتم وضعه في بيئة داخلية وفقًا لمعايير اختيار كابلات الطاقة العامة.

3. كابل خاص بالخلايا الكهروضوئية
يتطلب تركيب عدد كبير من كابلات التيار المستمر في الهواء الطلق في ظروف جوية قاسية، لذا يجب أن تكون مادة الكابل مقاومة للأشعة فوق البنفسجية والأوزون وتقلبات درجات الحرارة الشديدة والتآكل الكيميائي. إن استخدام كابلات مصنوعة من مواد عادية في هذه البيئة لفترة طويلة سيؤدي إلى إضعاف غلاف الكابل، بل وقد يؤدي إلى ذوبان طبقة العزل. لا تقتصر هذه الظروف على إتلاف نظام الكابلات بشكل فوري فحسب، بل تزيد أيضًا من احتمالية حدوث ماس كهربائي، بالإضافة إلى احتمالية نشوب حرائق أو إصابات للعمال على المدى المتوسط ​​والطويل، مما يقلل بشكل كبير من عمر النظام.

لذا، يُعدّ استخدام الكابلات والمكونات الخاصة بالخلايا الكهروضوئية في محطات الطاقة الكهروضوئية أمرًا بالغ الأهمية. ومع التوسع المستمر في صناعة الطاقة الشمسية، نما سوق مكونات دعم الخلايا الكهروضوئية بشكل متزايد، وفيما يتعلق بالكابلات، فقد وُضعت مجموعة من المعايير لمنتجات الكابلات المتخصصة في الخلايا الكهروضوئية. فعلى سبيل المثال، يتميز كابل الربط المتقاطع بشعاع الإلكترون، المصمم حديثًا والمصنف لتحمل درجات حرارة تصل إلى 120 درجة مئوية، بقدرته على تحمل الظروف المناخية القاسية والصدمات الميكانيكية. ومن الأمثلة الأخرى كابل RADOX، وهو كابل متخصص في الطاقة الشمسية مصمم وفقًا للمعيار الدولي IEC216، ويتميز بعمر افتراضي خارجي أطول بثماني مرات من كابلات المطاط و32 مرة من كابلات PVC. وتوفر الكابلات والمكونات المتخصصة في الخلايا الكهروضوئية مقاومة فائقة للعوامل الجوية، ومقاومة للتآكل الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية والأوزون، كما أنها قادرة على تحمل نطاق أوسع من تغيرات درجات الحرارة. وفي أوروبا، اكتشف الفنيون أن درجات الحرارة المقاسة على أسطح المنازل قد تصل إلى 100-110 درجة مئوية.

4. مواد موصلات الكابلات
تُستخدم كابلات التيار المستمر بشكل شائع في محطات الطاقة الشمسية للتشغيل الخارجي طويل الأمد؛ ومع ذلك، ونظرًا لقيود البناء، تُستخدم وصلات الكابلات بشكل أساسي للموصلات. تُصنف مواد موصلات الكابلات إلى نوعين: كابلات ذات قلب نحاسي وكابلات ذات قلب ألومنيوم. يتميز الكابل ذو القلب النحاسي بمقاومة أفضل للأكسدة من الألومنيوم، وعمر أطول، واستقرار وأداء جيدين، وانخفاض في انخفاض الجهد وفقدان الطاقة. في مجال الإنشاءات، نظرًا لمرونة القلب النحاسي، يكون نصف قطر الانحناء المسموح به صغيرًا، مما يجعله سهل الانحناء، وبالتالي سهل التآكل. كما أن القلب النحاسي لا يتعرض للإجهاد، ولا ينكسر بسهولة عند الانحناء المتكرر، مما يجعله سهل التوصيل. في الوقت نفسه، يتمتع القلب النحاسي بقوة ميكانيكية عالية. على النقيض من ذلك، فإن الكابل ذو القلب الألومنيومي، نظرًا لخصائصه الكيميائية، عرضة للأكسدة (التفاعل الكهروكيميائي)، وهو عرضة بشكل خاص لظاهرة الزحف، مما قد يؤدي إلى فشله.

ونتيجة لذلك، تتمتع كابلات النحاس بمزايا كبيرة في أنظمة الطاقة الشمسية، لا سيما في مجال نقل الطاقة عبر الكابلات المدفونة مباشرة. فهي تقلل من الحوادث، وتعزز موثوقية إمدادات الطاقة، وتسهل عمليات الإنشاء والصيانة، وغير ذلك. ولهذا السبب تحديدًا، تُستخدم كابلات النحاس بشكل أساسي في نقل الطاقة عبر الكابلات المدفونة تحت الأرض في الصين.

5. مواد غلاف عزل الكابلات
أثناء تركيب وتشغيل وصيانة محطة الطاقة الكهروضوئية، قد يكون الكابل مدفونًا تحت التربة، أو بين الصخور المتشابكة، أو في هيكل السقف، أو على حواف الأسلاك الحادة، أو معرضًا للهواء؛ ومن المرجح أن يتعرض الكابل لتأثيرات خارجية متنوعة. إذا لم يكن غلاف الكابل قويًا بما فيه الكفاية، فسيتلف عازل الكابل، مما يُقصر عمره أو يتسبب في حدوث دوائر قصر، وحرائق، ومخاطر إصابات. اكتشف باحثو وفنيو الكابلات أن المواد المعالجة بالإشعاع تتمتع بقوة ميكانيكية أعلى مما كانت عليه قبل المعالجة. تُغير عملية الربط المتقاطع التركيب الكيميائي للبوليمر المستخدم في مادة غلاف عازل الكابل، محولةً المادة البلاستيكية الحرارية القابلة للانصهار إلى مادة مطاطية غير قابلة للانصهار. كما يُحسّن الإشعاع المُعالج بالربط المتقاطع بشكل كبير الخصائص الحرارية والميكانيكية والكيميائية لعازل الكابل.

تتعرض دوائر التيار المستمر بشكل متكرر لمجموعة من الظروف غير المواتية أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى حدوث تماس أرضي ويمنع النظام من العمل بشكل صحيح. يمكن أن يتسبب كل من البثق، وسوء تصنيع الكابلات، وعدم كفاية مواد العزل، وضعف أداء العزل، وتقادم عزل نظام التيار المستمر، ووجود أعطال محددة، في حدوث تماس أرضي أو أن يصبح مصدر خطر التماس الأرضي. علاوة على ذلك، فإن الظروف المناخية الخارجية، ودخول الحيوانات الصغيرة، أو حتى عضها، كلها عوامل تؤدي إلى مشاكل في تماس التيار المستمر. لذا، في هذه الحالة، يُغطى غلاف الكابل عادةً بمادة مقاومة للقوارض.