Offshore- ja kelluvat aurinkosähköasennukset ovat kasvaneet nopeasti, kun kehittäjät pyrkivät hyödyntämään vajaakäytössä olevia vesialueita ja vähentämään kilpailua maalla. Kelluvien aurinkosähkömarkkinoiden arvoksi arvioitiin 7,7 miljardia Yhdysvaltain dollaria vuonna 2024, ja niiden ennustetaan kasvavan tasaisesti tulevan vuosikymmenen aikana materiaalien ja kiinnitysjärjestelmien teknologisen kehityksen sekä monilla alueilla toteutettujen tukitoimien ansiosta. Tässä yhteydessä merikaapeleista tulee kriittisiä komponentteja: niiden on kestettävä ankaraa suolavettä, UV-säteilyä, aaltojen mekaanista rasitusta ja biolikaantumista pitkän käyttöiän ajan. TÜV Rheinlandin 2PfG 2962 -standardi (joka johti TÜV Bauart -merkkiin) vastaa erityisesti näihin haasteisiin määrittelemällä suorituskykytestaus- ja sertifiointivaatimukset meriaurinkosähkösovelluksissa käytettäville kaapeleille.
Tässä artikkelissa tarkastellaan, miten valmistajat voivat täyttää 2PfG 2962 -vaatimukset vankan suorituskykytestauksen ja suunnittelukäytäntöjen avulla.
1. Yleiskatsaus 2PfG 2962 -standardiin
2PfG 2962 -standardi on TÜV Rheinlandin laatima spesifikaatio, joka on räätälöity meri- ja kelluviin sovelluksiin tarkoitetuille aurinkosähkökaapeleille. Se perustuu yleisiin aurinkosähkökaapeleita koskeviin normeihin (esim. IEC 62930 / EN 50618 maalla sijaitseville aurinkosähköjärjestelmille), mutta lisää siihen tiukkoja testejä suolavedelle, UV-säteilylle, mekaaniselle väsymiselle ja muille meriympäristöön liittyville rasituksille. Standardin tavoitteisiin kuuluu sähköturvallisuuden, mekaanisen eheyden ja pitkäaikaisen kestävyyden varmistaminen vaihtelevissa ja vaativissa offshore-olosuhteissa. Se koskee tyypillisesti enintään 1 500 V:n tasavirtakaapeleita, joita käytetään rannikkoalueiden ja kelluvien aurinkosähköjärjestelmien järjestelmissä, jotka edellyttävät johdonmukaista tuotannon laadunvalvontaa, jotta massatuotannossa olevat sertifioidut kaapelit vastaavat testattuja prototyyppejä.
2. Merikäyttöön tarkoitettujen aurinkosähkökaapeleiden ympäristölliset ja toiminnalliset haasteet
Meriympäristöt aiheuttavat kaapeleille useita samanaikaisia rasituksia:
Suolaveden korroosio ja kemikaalialtistus: Jatkuva tai ajoittainen upottaminen meriveteen voi vahingoittaa johtimen pinnoitusta ja heikentää polymeerivaippoja.
UV-säteily ja auringonvalon aiheuttama ikääntyminen: Suora auringonvalo kelluville rakenteille kiihdyttää polymeerien haurastumista ja pinnan halkeilua.
Äärilämpötilat ja lämpötilavaihtelut: Päivittäiset ja vuodenaikojen lämpötilan vaihtelut aiheuttavat laajenemis-/supistumisjaksoja, jotka rasittavat eristysliitoksia.
Mekaaniset rasitukset: Aaltoliike ja tuulen aiheuttama liike johtavat dynaamiseen taivutukseen, taipumiseen ja mahdolliseen hankaumaan kellukkeita tai kiinnityslaitteita vasten.
Biologinen likaantuminen ja merieliöt: Levien, merirokkojen tai mikrobiyhdyskuntien kasvu kaapelien pinnoilla voi muuttaa lämmönpoistoa ja lisätä paikallisia rasituksia.
Asennuskohtaiset tekijät: käsittely käyttöönoton aikana (esim. rummun purkaminen auki), taivuttaminen liittimien ympärillä ja jännitys liitoskohdissa.
Nämä yhdistetyt tekijät eroavat huomattavasti maalla sijaitsevista antennijärjestelmistä, mikä edellyttää räätälöityä testausta 2PfG 2962:n mukaisesti realististen meriolosuhteiden simuloimiseksi.
3. Keskeiset suorituskykytestausvaatimukset 2PfG 2962:n mukaisesti
2PfG 2962:n edellyttämiin keskeisiin suorituskykytesteihin kuuluvat tyypillisesti:
Sähköeristys- ja dielektrisyystestit: Suurjännitteen kestävyystestit (esim. tasajännitetestit) vesi- tai kosteuskammioissa sen varmistamiseksi, ettei laitetta upotettuna laitteeseen synny läpilyöntejä.
Eristysresistanssi ajan kuluessa: Eristysresistanssin valvonta, kun kaapelit ovat suolavedessä tai kosteissa ympäristöissä kosteuden sisäänpääsyn havaitsemiseksi.
Jännitekestävyyden ja osittaispurkauksen tarkistukset: Varmistaa, että eristys kestää suunnittelujännitteen ja turvamarginaalin ilman osittaispurkausta myös vanhentamisen jälkeen.
Mekaaniset testit: Eristys- ja vaippamateriaalien vetolujuus- ja venymäkokeet altistussyklien jälkeen; taivutusväsymiskokeet, jotka simuloivat aaltojen aiheuttamaa taivutusta.
Joustavuus- ja toistuvat taivutuskokeet: Toistuva taivuttaminen karalla tai dynaamisilla taivutuskoealustoilla aaltoliikkeen jäljittelemiseksi.
Kulutuskestävyys: Kosketuksen simulointi kellukkeiden tai rakenneosien kanssa, mahdollisesti käyttämällä hankaavia väliaineita, vaipan kestävyyden arvioimiseksi.
4. Ympäristövanhenemistestit
Suolasuihkutus tai upotus simuloituun meriveteen pitkäksi aikaa korroosion ja polymeerien hajoamisen arvioimiseksi.
UV-altistuskammiot (nopeutettu säänkestävyyden arviointi) pinnan haurastumisen, värinmuutoksen ja halkeamien muodostumisen arvioimiseksi.
Hydrolyysin ja kosteudenoton arvioinnit, usein pitkäaikaisen liotuksen ja sen jälkeisen mekaanisen testauksen avulla.
Lämpösykli: Matalan ja korkean lämpötilan vuorottelu kontrolloiduissa kammioissa eristeen delaminaation tai mikrohalkeamien paljastamiseksi.
Kemiallinen kestävyys: Altistuminen öljyille, polttoaineille, puhdistusaineille tai kiinnittymisenestoaineille, joita yleisesti esiintyy meriympäristöissä.
Palonsuojaus tai palokäyttäytyminen: Tietyissä asennuksissa (esim. suljetuissa moduuleissa) on tarkistettava, että kaapelit täyttävät liekin etenemisrajat (esim. IEC 60332-1).
Pitkäaikainen vanheneminen: Nopeutetut käyttöikätestit, joissa yhdistetään lämpötila-, UV- ja suola-altistus käyttöiän ennustamiseksi ja huoltovälien määrittämiseksi.
Nämä testit varmistavat, että kaapelit säilyttävät sähköisen ja mekaanisen suorituskyvyn odotetun usean vuosikymmenen käyttöiän ajan merikäyttöön tarkoitetuissa aurinkosähköjärjestelmissä.
5. Testitulosten tulkinta ja vikaantumistilojen tunnistaminen
Testauksen jälkeen:
Yleisiä hajoamismalleja: UV-säteilyn tai lämpösyklien aiheuttamat eristeen halkeamat; suolan sisäänpääsyn aiheuttama johtimen korroosio tai värjäytyminen; tiivisteiden toimintahäiriöihin viittaavat vesitaskut.
Eristysresistanssin trendien analysointi: Asteittainen lasku liotustesteissä voi viitata epäoptimaaliseen materiaalikoostumukseen tai riittämättömiin suojakerroksiin.
Mekaanisten vikojen indikaattorit: Vetolujuuden menetys vanhentamisen jälkeen viittaa polymeerin haurastumiseen; vähentynyt venymä viittaa jäykkyyden kasvuun.
Riskienarviointi: Jäljellä olevien turvamarginaalien vertaaminen odotettuihin käyttöjännitteisiin ja mekaanisiin kuormiin; sen arviointi, ovatko käyttöikätavoitteet (esim. yli 25 vuotta) saavutettavissa.
Palautesilmukka: Testitulokset antavat tietoa materiaalien säätöihin (esim. korkeampiin UV-stabilisaattoripitoisuuksiin), suunnittelun hienosäätöihin (esim. paksumpiin suojakerroksiin) tai prosessin parannuksiin (esim. pursotusparametreihin). Näiden säätöjen dokumentointi on ratkaisevan tärkeää tuotannon toistettavuuden kannalta.
Systemaattinen tulkinta on jatkuvan parantamisen ja vaatimustenmukaisuuden perusta
6. Materiaalivalinta ja suunnittelustrategiat 2PfG 2962 -standardin noudattamiseksi
Keskeiset huomioitavat asiat:
Johdinvalinnat: Kuparijohtimet ovat vakiona; tinattua kuparia voidaan suosia paremman korroosionkestävyyden saavuttamiseksi suolavesiympäristöissä.
Eristysyhdisteet: Silloitettuja polyolefiineja (XLPO) tai erityisesti muotoiltuja polymeerejä, joissa on UV-stabilisaattoreita ja hydrolyysinkestäviä lisäaineita joustavuuden säilyttämiseksi vuosikymmenten ajan.
Vaippamateriaalit: Kestävät vaippayhdisteet, joissa on antioksidantteja, UV-säteilyä absorboivia aineita ja täyteaineita, jotka kestävät hankausta, suolasumua ja äärimmäisiä lämpötiloja.
Kerrosrakenteet: Monikerroksiset mallit voivat sisältää sisäpuolisia puolijohtavia kerroksia, kosteussulkukalvoja ja ulkoisia suojavaippoja veden pääsyn ja mekaanisten vaurioiden estämiseksi.
Lisäaineet ja täyteaineet: Palonsuoja-aineiden käyttö (tarvittaessa), sieni- tai mikrobienvastaisten aineiden käyttö biolikaantumisen rajoittamiseksi ja iskunvaimentimien käyttö mekaanisen suorituskyvyn säilyttämiseksi.
Panssari tai vahvistus: Syvänmeren tai suuren kuormituksen kelluvissa järjestelmissä lisätään punottua metallia tai synteettistä vahvistusta vetolujuuden kestämiseksi joustavuudesta tinkimättä.
Valmistuksen yhdenmukaisuus: Seosreseptien, suulakepuristuslämpötilojen ja jäähdytysnopeuksien tarkka hallinta varmistaa materiaalien yhdenmukaiset ominaisuudet erästä toiseen.
Materiaalien ja mallien valinta, joiden suorituskyky on todistettu vastaavissa meri- tai teollisuussovelluksissa, auttaa täyttämään 2PfG 2962 -vaatimukset ennustettavammin
7. Laadunvalvonta ja tuotannon yhdenmukaisuus
Sertifioinnin ylläpitäminen volyymituotantovaatimuksissa:
Tuotantolinjan tarkastukset: Säännölliset mittatarkastukset (johtimen koko, eristyksen paksuus), pintavirheiden silmämääräiset tarkastukset ja materiaali-erätodistusten varmennus.
Näytteenottotestausaikataulu: Säännöllinen näytteenotto keskeisiä testejä (esim. eristysresistanssi, vetolujuustestit) varten, jossa toistetaan sertifiointiolosuhteita poikkeamien havaitsemiseksi varhaisessa vaiheessa.
Jäljitettävyys: Raaka-aineiden eränumeroiden, seostusparametrien ja tuotanto-olosuhteiden dokumentointi kullekin kaapelierälle, jotta voidaan analysoida syitä mahdollisten ongelmien ilmetessä.
Toimittajien pätevyys: Varmistamme, että polymeeri- ja lisäainetoimittajat täyttävät johdonmukaisesti vaatimukset (esim. UV-kestävyysluokitukset, antioksidanttipitoisuus).
Valmius kolmannen osapuolen auditointiin: Kattavien testitietojen, kalibrointilokien ja tuotannonvalvonta-asiakirjojen ylläpito TÜV Rheinlandin auditointeja tai uudelleensertifiointia varten.
Vankat laatujärjestelmät (esim. ISO 9001) integroituna sertifiointivaatimuksiin auttavat valmistajia ylläpitämään vaatimustenmukaisuutta
pitkäaikainen
Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.:n TÜV 2PfG 2962 -sertifiointi
TÜV Rheinland myönsi 11. kesäkuuta 2025 Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd.:lle (jäljempänä ”Weihexiang”) TÜV Bauart Mark -tyyppihyväksyntätodistuksen 2PfG 2962 -standardin mukaisille offshore-aurinkosähköjärjestelmien kaapeleille 18. (2025) kansainvälisen aurinkosähkö- ja älyenergiakonferenssin ja -näyttelyn (SNEC PV+2025) aikana. TÜV Rheinland Greater Chinan aurinko- ja kaupallisten tuotteiden ja palveluiden komponenttiliiketoiminnan johtaja Shi Bing ja Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd.:n toimitusjohtaja Shu Honghe osallistuivat palkintojenjakotilaisuuteen ja todistivat tämän yhteistyön tuloksia.
Julkaisun aika: 24. kesäkuuta 2025