Offshore- och flytande solcellsinstallationer har sett en snabb tillväxt i takt med att utvecklare försöker utnyttja underutnyttjade vattenytor och minska konkurrensen på mark. Marknaden för flytande solceller värderades till 7,7 miljarder USD år 2024 och förväntas växa stadigt under det kommande decenniet, drivet av tekniska framsteg inom material och förtöjningssystem samt stödjande åtgärder i många regioner. I detta sammanhang blir marina solcellskablar kritiska komponenter: de måste motstå hårt saltvatten, UV-exponering, mekanisk stress från vågor och biologisk nedsmutsning under långa livslängder. Standarden 2PfG 2962 från TÜV Rheinland (som leder till TÜV Bauart-märket) tar specifikt upp dessa utmaningar genom att definiera prestandatestnings- och certifieringskrav för kablar i marina solcellsapplikationer.
Den här artikeln undersöker hur tillverkare kan uppfylla kraven i 2PfG 2962 genom robusta prestandatester och designmetoder.
1. Översikt över 2PfG 2962-standarden
Standarden 2PfG 2962 är en TÜV Rheinland-specifikation skräddarsydd för solcellskablar avsedda för marina och flytande tillämpningar. Den bygger på allmänna normer för solcellskablar (t.ex. IEC 62930 / EN 50618 för landbaserade solceller) men lägger till stränga tester för saltvatten, UV, mekanisk utmattning och andra marinspecifika stressfaktorer. Standardens mål inkluderar att säkerställa elektrisk säkerhet, mekanisk integritet och långsiktig hållbarhet under varierande, krävande offshoreförhållanden. Den gäller likströmskablar som vanligtvis är klassade upp till 1 500 V och används i kustnära och flytande solcellssystem, vilket kräver konsekvent produktionskvalitetskontroll så att certifierade kablar i massproduktion matchar de testade prototyperna.
2. Miljömässiga och operativa utmaningar för marina solkablar
Marina miljöer utsätter kablar för flera samtidiga stressfaktorer:
Saltvattenkorrosion och kemisk exponering: Kontinuerlig eller intermittent nedsänkning i havsvatten kan angripa ledarbeläggningar och bryta ner polymermantlar.
UV-strålning och solljusdriven åldring: Direkt solexponering på flytande paneler accelererar polymerförsprödning och ytsprickbildning.
Temperaturextremer och termiska cykler: Dagliga och säsongsbetonade temperaturvariationer orsakar expansions-/kontraktionscykler, vilket påfrestar isoleringsfogarna.
Mekaniska påfrestningar: Vågrörelser och vinddrivna rörelser leder till dynamisk böjning, böjning och potentiell nötning mot flottörer eller förtöjningsbeslag.
Biologisk påväxt och marina organismer: Tillväxt av alger, havstulpaner eller mikrobiella kolonier på kabelytor kan förändra värmeavledning och öka lokal stress.
Installationsspecifika faktorer: Hantering under installation (t.ex. trumavlindning), böjning runt kontakter och spänning vid anslutningspunkter.
Dessa kombinerade faktorer skiljer sig markant från landbaserade satelliter, vilket kräver skräddarsydda tester enligt 2PfG 2962 för att simulera realistiska marina förhållanden.
3. Krav för kärnprestandatestning enligt 2PfG 2962
Viktiga prestandatester som föreskrivs i 2PfG 2962 inkluderar vanligtvis:
Elektrisk isolering och dielektriska tester: Högspänningshållfasthetstester (t.ex. likspänningstester) i vatten- eller fuktkammare för att bekräfta att det inte finns något genombrott under nedsänkning i luften.
Isolationsresistans över tid: Övervakning av isolationsresistans när kablar blötläggs i saltvatten eller fuktiga miljöer för att detektera fuktintrång.
Spänningshållfasthets- och partiell urladdningskontroll: Säkerställer att isoleringen tål dimensionerande spänning plus säkerhetsmarginal utan partiell urladdning, även efter åldring.
Mekaniska tester: Draghållfasthets- och töjningstester av isolerings- och mantelmaterial efter exponeringscykler; böjutmattningstester som simulerar våginducerad böjning.
Flexibilitet och upprepade flextester: Upprepad böjning över dorn eller dynamiska flextestriggar för att efterlikna vågrörelser.
Slitstyrka: Simulering av kontakt med flottörer eller strukturella element, eventuellt med hjälp av slipande medier, för att bedöma mantelns hållbarhet.
4. Miljömässiga åldrandetest
Saltspray eller nedsänkning i simulerat havsvatten under längre perioder för att utvärdera korrosion och polymernedbrytning.
UV-exponeringskammare (accelererad vittring) för att bedöma ytförsprödning, färgförändring och sprickbildning.
Utvärderingar av hydrolys och fuktupptagning, ofta via långvarig blötläggning och efterföljande mekanisk testning.
Termisk cykling: Cykling mellan låga och höga temperaturer i kontrollerade kammare för att avslöja delaminering eller mikrosprickbildning i isoleringen.
Kemisk resistens: Exponering för oljor, bränslen, rengöringsmedel eller antifoulingmedel som vanligtvis finns i marina miljöer.
Flamskydd eller brandbeteende: För specifika installationer (t.ex. slutna moduler), kontroll av att kablar uppfyller flamspridningsgränserna (t.ex. IEC 60332-1).
Långsiktigt åldring: Accelererade livslängdstester som kombinerar temperatur-, UV- och saltexponering för att prognostisera livslängden och fastställa underhållsintervall.
Dessa tester säkerställer att kablar bibehåller elektrisk och mekanisk prestanda under den förväntade livslängden på flera decennier i marina solcellsinstallationer.
5. Tolkning av testresultat och identifiering av fellägen
Efter testning:
Vanliga nedbrytningsmönster: Isoleringssprickor från UV- eller termiska cykler; ledarkorrosion eller missfärgning från saltinträngning; vattenfickor som indikerar tätningsfel.
Analysera trender för isoleringsresistans: En gradvis minskning under vätsketester kan tyda på suboptimal materialformulering eller otillräckliga barriärskikt.
Indikatorer för mekaniska fel: Förlust av draghållfasthet efter åldring tyder på polymerförsprödning; minskad töjning indikerar ökad styvhet.
Riskbedömning: Jämförelse av återstående säkerhetsmarginaler mot förväntade driftsspänningar och mekaniska belastningar; bedömning av om livslängdsmålen (t.ex. 25+ år) är uppnåeliga.
Återkopplingsslinga: Testresultaten informerar materialjusteringar (t.ex. högre koncentrationer av UV-stabilisator), designjusteringar (t.ex. tjockare mantellager) eller processförbättringar (t.ex. extruderingsparametrar). Att dokumentera dessa justeringar är avgörande för produktionens repeterbarhet.
Systematisk tolkning ligger till grund för kontinuerlig förbättring och efterlevnad
6. Materialval och designstrategier för att följa 2PfG 2962
Viktiga överväganden:
Ledarval: Kopparledare är standard; förtent koppar kan föredras för förbättrad korrosionsbeständighet i saltvattenmiljöer.
Isoleringsmaterial: Tvärbundna polyolefiner (XLPO) eller specialformulerade polymerer med UV-stabilisatorer och hydrolysresistenta tillsatser för att bibehålla flexibilitet i årtionden.
Mantelmaterial: Robusta mantelblandningar med antioxidanter, UV-absorbenter och fyllmedel för att motstå nötning, saltspray och extrema temperaturer.
Skiktstrukturer: Flerskiktskonstruktioner kan inkludera inre halvledande lager, fuktbarriärfilmer och yttre skyddande mantel för att blockera vatteninträngning och mekaniska skador.
Tillsatser och fyllnadsmedel: Användning av flamskyddsmedel (vid behov), svampdödande eller antimikrobiella medel för att begränsa biologisk nedsmutsning och slagmodifierare för att bevara mekanisk prestanda.
Pansar eller förstärkning: För flytande system för djupvatten eller hög belastning, tillsats av flätad metall eller syntetisk förstärkning för att motstå dragbelastningar utan att kompromissa med flexibiliteten.
Tillverkningskonsekvens: Exakt kontroll av blandningsrecept, extruderingstemperaturer och kylningshastigheter för att säkerställa enhetliga materialegenskaper från sats till sats.
Att välja material och konstruktioner med beprövad prestanda i analoga marina eller industriella tillämpningar bidrar till att uppfylla kraven i 2PfG 2962 mer förutsägbart.
7. Kvalitetskontroll och produktionskonsekvens
Upprätthålla certifiering i volymproduktionskrav:
Inspektioner i serien: Regelbundna dimensionskontroller (ledarstorlek, isoleringstjocklek), visuella inspektioner för ytdefekter och verifiering av materialbatchcertifikat.
Schema för stickprovstest: Regelbunden provtagning för viktiga tester (t.ex. isolationsmotstånd, dragtester) som replikerar certifieringsförhållanden för att tidigt upptäcka avvikelser.
Spårbarhet: Dokumentation av råmaterialpartinummer, blandningsparametrar och produktionsförhållanden för varje kabelbatch för att möjliggöra rotorsaksanalyser om problem uppstår.
Leverantörskvalificering: Säkerställa att polymer- och tillsatsleverantörer konsekvent uppfyller specifikationerna (t.ex. UV-resistensklassificering, antioxidantinnehåll).
Beredskap för tredjepartsrevisioner: Upprätthålla noggranna testregister, kalibreringsloggar och produktionskontrolldokument för TÜV Rheinland-revisioner eller omcertifiering.
Robusta kvalitetsledningssystem (t.ex. ISO 9001) integrerade med certifieringskrav hjälper tillverkare att upprätthålla efterlevnaden
långsiktig
Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.s TÜV 2PfG 2962-certifiering
Den 11 juni 2025, under den 18:e (2025) internationella konferensen och utställningen om solceller och smart energi (SNEC PV+2025), utfärdade TÜV Rheinland ett TÜV Bauart Mark-typcertifieringscertifikat för kablar för offshore-solcellssystem baserat på 2PfG 2962-standarden till Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (nedan kallat "Weihexiang"). Shi Bing, chef för Solar and Commercial Products and Services Components Business hos TÜV Rheinland Greater China, och Shu Honghe, chef för Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., deltog i prisutdelningen och bevittnade resultaten av detta samarbete.
Publiceringstid: 24 juni 2025