En los últimos años, la industria de generación de energía solar fotovoltaica ha experimentado un desarrollo rápido, con un aumento anual en la capacidad instalada de las plantas fotovoltaicas. Sin embargo, debido al rezago en la investigación y promoción de los cables solares fotovoltaicos especializados, durante la construcción y operación de estas plantas, aún se utilizan cables convencionales para conectar los equipos de las plantas fotovoltaicas.
Tabla de contenidos
- Cables Fotovoltaicos Especializados
- Requisitos de Resistencia a Altas o Bajas Temperaturas
- Requisitos de Resistencia a la Humedad y Calor
- Requisitos de Resistencia a la Luz Solar y Rayos Ultravioleta
- Requisitos de Resistencia a Ácidos, Álcalis y Niebla Salina
- Requisitos de Resistencia al Ozono
- Conclusión
Cables Fotovoltaicos Especializados
Los cables convencionales no cumplen con los requisitos de uso porque no se han tenido en cuenta factores ambientales complejos y cambiantes en la operación y disposición de las plantas de energía solar fotovoltaica, lo que ha llevado a problemas de calidad frecuentes en estas plantas. Especialmente evidente son los problemas de calidad causados por el hecho de que las propiedades de los cables eléctricos convencionales no cumplen con los requisitos del entorno de uso de las estaciones eléctricas.
Los cables dedicados para fotovoltaica están diseñados teniendo en cuenta el entorno de operación complejo y cambiante de las plantas de energía solar fotovoltaica y pueden cumplir con los requisitos de disposición y operación de estas plantas. El uso de cables solares fotovoltaicos dedicados en el lado de corriente continua de las plantas de energía solar fotovoltaica puede reducir efectivamente la aparición de problemas de calidad.
Requisitos de Resistencia a Altas o Bajas Temperaturas
Con la construcción de plantas de energía solar fotovoltaica en todo el mundo, se requiere que los cables tengan un amplio rango de resistencia a la temperatura. En algunas áreas del hemisferio norte, se exige que los cables puedan soportar temperaturas extremadamente bajas, ya que en algunas regiones las temperaturas pueden llegar a alrededor de -40 °C, e incluso más bajas.
En contraste, en algunas áreas calurosas, la temperatura en la superficie puede superar fácilmente los +70 °C. Considerando que la temperatura de trabajo del conductor es mayor que la temperatura ambiente y genera calor al evaporarse, al mismo tiempo, teniendo en cuenta que en áreas con ventilación deficiente en los techos y efectos de disipación de calor ineficientes en las estructuras, las temperaturas extremas podrían superar fácilmente los +90 °C. Esto requiere que la temperatura del material del cable cumpla con los requisitos de funcionamiento de la planta en condiciones climáticas extremas.
Los cables aislados tienen diferentes propiedades de resistencia a la temperatura según los materiales utilizados para el aislamiento y la cubierta. A continuación, se presenta una comparación entre los cables de alimentación VV-0.6/1 y YJV-0.6/1, y el cable especial ZMS para fotovoltaica.
VV-0.6/1 Cable
El cable VV-0.6/1 generalmente utiliza aislamiento de cloruro de polivinilo (PVC) tipo J70 y recubrimiento de PVC tipo H70. Tanto el tipo J70 como el tipo H70 tienen una temperatura máxima de trabajo de 70 °C. Cuando la temperatura ambiente o la temperatura de trabajo del conductor superan los 70 °C, el aislamiento tipo J70 se ablandará y pegará, lo que resultará en una disminución del rendimiento del aislamiento y podría provocar la falla del aislamiento, causando cortocircuitos en el cable.
Además, a temperaturas superiores a 70 °C, el recubrimiento H70 también se ablandará y pegará, perdiendo su función protectora. La prueba de fragilidad por impacto del material de recubrimiento H70 se realiza a una temperatura de -25 °C. Bajo estas condiciones de temperatura, pasar la prueba de fragilidad por impacto significa que el material del recubrimiento es adecuado para condiciones de baja temperatura. Esto también implica que cuando la temperatura ambiente sea inferior a -25 °C, es probable que el recubrimiento del cable se vuelva quebradizo y se agriete, disminuyendo o perdiendo su función protectora.
YJV-0.6/1 Cable
El cable YJV-0.6/1 utiliza materiales de aislamiento de polietileno reticulado y revestimiento de PVC tipo HI-90, ambos con una temperatura máxima de trabajo de 90 °C. La prueba de fragilidad por impacto del material de revestimiento HI-90 se realiza a una temperatura de -20 °C. Cuando la temperatura ambiente o la temperatura de trabajo del conductor supera los 90 °C, el aislamiento aún experimentará una disminución del rendimiento o problemas de falla. Cuando la temperatura ambiente sea inferior a -20 °C, la función de protección del revestimiento del cable se reducirá o se perderá.
Cable Solar Especial
Por otro lado, el ZMS cable solar especial utiliza materiales de aislamiento y recubrimiento de poliolefina reticulada a 125 °C. Siempre y cuando la temperatura ambiente y la temperatura máxima de trabajo del conductor del cable no superen los 125 °C, este tipo de cable no experimentará problemas de disminución o falla en el rendimiento del aislamiento ni reducción o pérdida de la función de protección del revestimiento. Además, el límite de temperatura baja del material de revestimiento de este cable es de -40 °C, lo que cumple con los requisitos de entornos de baja temperatura en la mayoría de las regiones.
Requisitos de Resistencia a la Humedad y Calor
Las fluctuaciones frecuentes de temperatura y humedad tienen un impacto directo en el envejecimiento del aislamiento y la cubierta de los materiales. Esto es especialmente relevante en áreas con grandes variaciones diarias y estacionales de temperatura, así como en regiones húmedas y lluviosas, donde el impacto en el envejecimiento de los materiales de aislamiento y cubierta es más pronunciado. En la práctica, algunas plantas de energía solar fotovoltaica se encuentran directamente sobre el agua, lo que implica que los cables deben funcionar normalmente en entornos húmedos a largo plazo.
Los cables convencionales no tienen en cuenta los efectos de la variación de humedad y calor en el envejecimiento de los materiales. En cambio, los cables solares fotovoltaicos especializados están diseñados considerando estos factores. Los materiales de aislamiento y cubierta seleccionados se someten a pruebas a +90 °C y 85% de humedad según los métodos especificados. Después de las pruebas, la reducción en la resistencia a la tracción y la elongación en la rotura del aislamiento y la cubierta no supera el 30%. Por lo tanto, los cables fotovoltaicos calificados pueden cumplir con los requisitos de las plantas de energía solar frente a cambios de temperatura y humedad.
Requisitos de Resistencia a la Luz Solar y Rayos Ultravioleta
Las plantas de energía solar fotovoltaica están expuestas a largos periodos de radiación solar intensa, lo que incluye una variedad de radiaciones solares, especialmente los rayos ultravioleta que aceleran el envejecimiento del aislamiento y la cubierta de los cables. Muchos cables en las plantas fotovoltaicas se instalan al aire libre, desde los módulos solares hasta la caja de conexiones e incluso los cables hacia los inversores, y en la mayoría de los casos, estos cables están expuestos directamente. Esto requiere que los cables puedan resistir la radiación de la luz solar y los rayos ultravioleta, asegurando un funcionamiento normal a largo plazo bajo la radiación vertical de la luz solar y los rayos ultravioleta.
En áreas como desiertos y regiones arenosas, los cables utilizados en plantas de energía solar fotovoltaica deben considerar la resistencia a la luz solar y los rayos ultravioleta. Según las normativas de los sistemas de cables de generación de energía solar fotovoltaica, estos cables deben pasar pruebas de envejecimiento artificial por condiciones climáticas.
Por lo tanto, los cables fotovoltaicos calificados pueden funcionar normalmente durante largos períodos bajo la radiación de la luz solar y los rayos ultravioleta. En cambio, los cables convencionales, bajo estas condiciones, verán acelerado su envejecimiento en el aislamiento y la cubierta, lo que resultaría en una disminución o pérdida de la resistencia al aislamiento y una disminución de la protección de la cubierta.
Requisitos de Resistencia a Ácidos, Álcalis y Niebla Salina
Algunas plantas de energía solar fotovoltaica se encuentran en ubicaciones especiales, como cerca del mar o en áreas de marismas. En estas áreas, la concentración de sal en el aire, especialmente en la niebla salina, es elevada. Además, algunas plantas de energía solar fotovoltaica se ubican en antiguas salinas, donde el contenido de sal en el suelo es alto. En condiciones ambientales como estas, los cables utilizados deben tener una fuerte resistencia a la niebla salina y ser capaces de resistir ambientes ácidos y alcalinos.
Los cables solares fotovoltaicos diseñados para tales entornos utilizan conductores de cobre estañado, lo que mejora la resistencia a la oxidación y a la corrosión del conductor. Además, su cubierta puede pasar pruebas de niebla salina y ácido alcalino. Por lo tanto, los cables fotovoltaicos calificados muestran una fuerte resistencia a la niebla salina y a la corrosión ácida y alcalina, mientras que los estándares técnicos aplicados a los cables eléctricos convencionales no exigen resistencia a la niebla salina ni a ambientes ácidos y alcalinos.
Requisitos de Resistencia al Ozono
Algunas áreas donde se encuentran las plantas de energía solar fotovoltaica tienen niveles elevados de ozono, y el ozono puede tener un efecto corrosivo en la cubierta de los cables, acelerando su envejecimiento y afectando su rendimiento. Los cables convencionales no tienen en cuenta este efecto corrosivo del ozono en la cubierta del cable, mientras que los cables fotovoltaicos fueron diseñados teniendo en cuenta este factor.
Los cables calificados fotovoltaicos deben superar pruebas de resistencia al ozono, lo que significa que después de 24 horas en un entorno con una concentración de ozono del 0.025-0.030%, la cubierta no debe presentar grietas. Por lo tanto, incluso en áreas con niveles elevados de ozono, los cables fotovoltaicos pueden funcionar normalmente durante períodos prolongados.
Conclusión
Las características mencionadas que poseen los cables fotovoltaicos los hacen adecuados para plantas de energía solar fotovoltaica en diferentes condiciones ambientales, asegurando su funcionamiento seguro a largo plazo. En contraste, los cables convencionales tienen dificultades para cumplir con este propósito.
Por lo tanto, en proyectos de construcción de plantas de energía solar, especialmente en proyectos donde el entorno es particularmente desafiante, la elección de cables solares fotovoltaicos especializados en lugar de cables convencionales garantiza de manera efectiva el funcionamiento a largo plazo y estable de la planta. Esto, a su vez, asegura los beneficios operativos sostenibles y positivos de la planta a lo largo del tiempo.