Introdução aos fios e materiais mais comuns usados ​​em instalações de energia fotovoltaica.

Nos últimos anos, a aplicação da geração de energia solar fotovoltaica (FV) tem se tornado cada vez mais difundida e desenvolvida rapidamente. No processo de construção de usinas fotovoltaicas, além dos equipamentos principais, como módulos fotovoltaicos, inversores e transformadores elevadores, os cabos de conexão também desempenham um papel crucial na rentabilidade geral, segurança operacional e alta eficiência da usina. A seguir, apresentamos uma visão geral completa dos cabos e materiais comumente utilizados em usinas FV, ​​bem como seu impacto ambiental.

De acordo com o sistema de usinas fotovoltaicas, os cabos podem ser classificados em cabos CC e cabos CA, e são classificados da seguinte forma com base nas diversas finalidades e ambientes de uso:

1. Cabo CC
(1). Cabos em série conectam módulos a módulos.
(2). Entre as cordas e suas cordas e a caixa de distribuição CC (caixa de convergência) através da conexão paralela.
(3). Conecte um cabo entre a caixa de distribuição CC e o inversor.

Os cabos listados acima são cabos de corrente contínua (CC), que devem ser à prova de umidade, resistentes à exposição solar, ao frio, ao calor e à radiação UV. Em alguns casos, também é necessário evitar o contato com ácidos, álcalis e outras substâncias químicas.

2. Cabo CA
(1). Conecte o inversor ao transformador elevador usando o cabo.
(2). O cabo que conecta o transformador elevador à unidade de distribuição de eletricidade.
(3). Unidade de distribuição para a rede ou cabo de ligação do usuário.

Esta seção do cabo destina-se ao cabo de carga CA, que é instalado em ambiente interno de acordo com as normas gerais de seleção de cabos de energia.

3. Cabo especial fotovoltaico
Um grande número de cabos CC precisa ser instalado ao ar livre em condições climáticas adversas; portanto, o material do cabo deve ser resistente à radiação UV, ozônio, variações extremas de temperatura e erosão química. Cabos de materiais comuns, usados ​​nesse ambiente por um período prolongado, enfraquecem a bainha e podem até dissolver a camada isolante. Essas condições não apenas danificam imediatamente o sistema de cabos, como também aumentam a probabilidade de curto-circuito, incêndios ou acidentes com trabalhadores a médio e longo prazo, reduzindo significativamente a vida útil do sistema.

Assim, a utilização de cabos e componentes específicos para sistemas fotovoltaicos em usinas de energia solar é crucial. Com a expansão contínua da indústria solar, o mercado de componentes de suporte fotovoltaico tem crescido progressivamente e, no que diz respeito aos cabos, diversos padrões foram estabelecidos para cabos fotovoltaicos especializados. Cabos com reticulação por feixe de elétrons, recentemente desenvolvidos e com classificação de 120 °C, podem suportar condições climáticas extremas e choques mecânicos. Outro exemplo é o cabo RADOX, um cabo especializado para energia solar, projetado de acordo com a norma internacional IEC216, com vida útil em ambientes externos 8 vezes maior que a de cabos de borracha e 32 vezes maior que a de cabos de PVC. Cabos e componentes fotovoltaicos especializados oferecem resistência superior às intempéries, à erosão por raios UV e ozônio, e podem suportar uma ampla gama de variações de temperatura. Na Europa, técnicos descobriram que as temperaturas medidas em telhados podem atingir de 100 a 110 °C.

4. Materiais condutores de cabos
Cabos de corrente contínua (CC) são comumente utilizados em usinas de energia solar para operações externas de longa duração; no entanto, devido às limitações de construção, as conexões dos cabos são empregadas principalmente em conectores. Os materiais condutores dos cabos são classificados em núcleo de cobre e núcleo de alumínio. Cabos com núcleo de cobre possuem melhor resistência à oxidação do que os de alumínio, longa vida útil, estabilidade e bom desempenho, além de características como baixa queda de tensão e baixa perda de potência. Na construção, devido à boa flexibilidade do núcleo de cobre, o raio de curvatura admissível é pequeno, facilitando a curvatura e o desgaste dos tubos. Além disso, o núcleo de cobre é resistente à fadiga e não se rompe facilmente em curvaturas repetidas, facilitando a conexão. Ao mesmo tempo, o núcleo de cobre possui alta resistência mecânica. Por outro lado, cabos com núcleo de alumínio, devido às suas propriedades químicas, são propensos à oxidação (reação eletroquímica) e especialmente suscetíveis a fenômenos de fluência, que podem levar a falhas.

Como resultado, os cabos de cobre apresentam benefícios significativos em sistemas de energia solar, particularmente na área de distribuição de energia por cabos subterrâneos. Eles podem reduzir o número de acidentes, aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia, facilitar a construção e a manutenção, entre outros. É precisamente por isso que o cabo de cobre é o principal meio utilizado na distribuição de energia por cabos subterrâneos na China.

5. Materiais da bainha de isolamento do cabo
Durante a instalação, operação e manutenção de uma usina fotovoltaica, o cabo pode estar enterrado, coberto por rochas, na estrutura do telhado, exposto a bordas afiadas da fiação ou ao ar livre; o cabo está sujeito a diversos impactos externos. Se a capa do cabo não for suficientemente resistente, o isolamento será danificado, reduzindo a vida útil do cabo ou causando curtos-circuitos, incêndios e riscos de ferimentos. Pesquisadores e técnicos de cabos descobriram que materiais reticulados por radiação apresentam maior resistência mecânica do que antes do tratamento. O processo de reticulação altera a estrutura química do polímero usado no material da capa isolante do cabo, convertendo o material termoplástico fusível em um elastômero não fusível. A reticulação por radiação também melhora significativamente as propriedades térmicas, mecânicas e químicas do isolamento do cabo.

Os circuitos de corrente contínua (CC) são frequentemente expostos a uma série de circunstâncias desfavoráveis ​​durante a operação, resultando em curto-circuito à terra e impedindo o funcionamento adequado do sistema. Extrusão, má qualidade de fabricação dos cabos, materiais isolantes inadequados, desempenho insuficiente do isolamento, envelhecimento do isolamento do sistema de CC e a presença de falhas específicas podem induzir curto-circuito à terra ou representar um risco de aterramento. Além disso, o clima externo, a invasão de pequenos animais ou mordidas também podem causar problemas de aterramento em CC. Consequentemente, nesse cenário, a bainha do cabo geralmente é revestida com uma substância à prova de roedores.