Introduzione ai fili e ai materiali più comuni utilizzati negli impianti fotovoltaici.

Negli ultimi anni, l'applicazione della generazione di energia solare (FV) si sta diffondendo sempre di più, con un rapido sviluppo. Nel processo di costruzione di centrali fotovoltaiche, oltre alle apparecchiature principali come moduli fotovoltaici, inverter e trasformatori elevatori, anche i materiali dei cavi fotovoltaici, oltre a supportare il collegamento, rivestono un ruolo cruciale per la redditività complessiva della centrale, la sicurezza operativa e l'elevata efficienza. Di seguito viene fornita una panoramica completa dei cavi e dei materiali comunemente utilizzati nelle centrali fotovoltaiche, nonché del loro impatto ambientale.

Secondo il sistema degli impianti fotovoltaici, i cavi possono essere classificati in cavi CC e cavi CA, e vengono ulteriormente classificati come segue in base ai diversi scopi e ambienti di utilizzo:

1. Cavo CC
(1). I cavi in ​​serie collegano i moduli ai moduli.
(2). Tra le stringhe e le loro stringhe e la scatola di distribuzione CC (scatola di convergenza) tramite la connessione in parallelo.
(3). Collegare un cavo tra la scatola di distribuzione CC e l'inverter.

I cavi sopra elencati sono cavi CC, che devono essere resistenti all'umidità, all'esposizione solare, al freddo, al calore e ai raggi UV. In alcuni casi, è necessario evitare anche acidi, alcali e altre sostanze chimiche.

2. Cavo CA
(1). Collegare l'inverter al trasformatore elevatore utilizzando il cavo.
(2). Il cavo che collega il trasformatore elevatore all'unità di distribuzione dell'energia elettrica.
(3). Unità di distribuzione per la rete o il cavo di collegamento dell'utente.

Questa sezione del cavo è destinata al cavo di carico CA, che viene posato in un ambiente interno in conformità con gli standard generali di selezione dei cavi di alimentazione.

3. Cavo speciale fotovoltaico
Un elevato numero di cavi in ​​corrente continua deve essere installato all'esterno in condizioni meteorologiche avverse; pertanto, il materiale dei cavi deve essere resistente ai raggi UV, all'ozono, alle variazioni estreme di temperatura e all'erosione chimica. I cavi realizzati con materiali comuni, se utilizzati in questo ambiente per un periodo prolungato, indeboliranno la guaina del cavo e potrebbero persino dissolvere lo strato isolante. Queste condizioni non solo danneggeranno immediatamente il sistema di cablaggio, ma aumenteranno anche il rischio di cortocircuiti, nonché la probabilità di incendi o infortuni sul lavoro a medio e lungo termine, riducendo significativamente la durata di vita del sistema.

Pertanto, l'utilizzo di cavi e componenti specifici per il fotovoltaico negli impianti fotovoltaici è fondamentale. Con la continua espansione del settore solare, il mercato dei componenti di supporto per il fotovoltaico è cresciuto progressivamente e, per quanto riguarda i cavi, sono stati sviluppati diversi standard per i cavi specializzati per il fotovoltaico. Il cavo reticolato a fascio di elettroni (EBCT) di recente progettazione, con una temperatura nominale di 120 °C, è in grado di resistere a condizioni climatiche estreme e urti meccanici. Un altro esempio è il cavo RADOX, un cavo specializzato per l'energia solare progettato secondo lo standard internazionale IEC216, con una durata in ambiente esterno 8 volte superiore a quella dei cavi in ​​gomma e 32 volte superiore a quella dei cavi in ​​PVC. I cavi e i componenti fotovoltaici specializzati offrono una resistenza superiore agli agenti atmosferici, ai raggi UV e all'erosione da ozono e possono sopportare un'ampia gamma di variazioni di temperatura. In Europa, i tecnici hanno riscontrato che le temperature misurate sui tetti possono raggiungere i 100-110 °C.

4. Materiali conduttori per cavi
I cavi CC sono comunemente utilizzati nelle centrali solari per il funzionamento a lungo termine all'aperto; tuttavia, a causa dei limiti costruttivi, i collegamenti dei cavi sono impiegati principalmente per i connettori. I materiali dei conduttori dei cavi sono classificati in conduttori in rame e conduttori in alluminio. I cavi con conduttore in rame hanno una migliore resistenza all'ossidazione rispetto a quelli in alluminio, una lunga durata, stabilità e buone prestazioni, una bassa caduta di tensione e basse perdite di potenza; in fase di costruzione, grazie alla buona flessibilità del conduttore in rame, il raggio di curvatura consentito è piccolo, quindi è facile piegare il tubo, evitando l'usura; inoltre, il conduttore in rame è resistente alla fatica e alle ripetute piegature, quindi è facile da collegare; allo stesso tempo, il conduttore in rame ha un'elevata resistenza meccanica. Al contrario, i cavi con conduttore in alluminio, a causa delle loro qualità chimiche, sono soggetti all'ossidazione (reazione elettrochimica) e sono particolarmente inclini al fenomeno dello scorrimento viscoso, che può portare a guasti.

Di conseguenza, i cavi in ​​rame offrono vantaggi significativi nei sistemi di energia solare, in particolare nel campo della distribuzione di energia elettrica tramite cavi interrati. Possono ridurre il numero di incidenti, migliorare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica, semplificare la costruzione e la manutenzione e così via. È proprio per questo motivo che in Cina i cavi in ​​rame sono i più utilizzati per la distribuzione di energia elettrica tramite cavi sotterranei.

5. Materiali per la guaina isolante dei cavi
Durante l'installazione, l'esercizio e la manutenzione di un impianto fotovoltaico, i cavi possono trovarsi interrati, ricoperti da rocce, sulla struttura del tetto o esposti all'aria; di conseguenza, sono soggetti a diversi tipi di sollecitazioni esterne. Se la guaina del cavo non è sufficientemente resistente, l'isolamento si danneggia, riducendo la durata del cavo o causando cortocircuiti, incendi e rischi di lesioni. Ricercatori e tecnici specializzati in cavi hanno scoperto che i materiali reticolati mediante irradiazione presentano una maggiore resistenza meccanica rispetto a quelli non trattati. Il processo di reticolazione altera la struttura chimica del polimero utilizzato nel materiale isolante della guaina del cavo, convertendo il materiale termoplastico fusibile in un elastomero non fusibile. La reticolazione mediante irradiazione migliora inoltre significativamente le proprietà termiche, meccaniche e chimiche dell'isolamento del cavo.

I circuiti in corrente continua (CC) sono spesso esposti a una serie di condizioni sfavorevoli durante il funzionamento, che possono causare dispersioni a terra e impedire il corretto funzionamento del sistema. L'estrusione, una produzione di cavi scadente, materiali isolanti inadeguati, prestazioni di isolamento insufficienti, l'invecchiamento dell'isolamento del sistema CC e la presenza di specifici difetti possono tutti causare dispersioni a terra o rappresentare un pericolo di dispersione. Inoltre, le condizioni climatiche esterne, l'infestazione di piccoli animali o i morsi possono provocare problemi di dispersione a terra in corrente continua. Di conseguenza, in questi casi, la guaina del cavo viene generalmente rivestita con un materiale a prova di roditori.