Amb el ràpid desenvolupament global dels sistemes de generació d'energia fotovoltaica (FV), els cables fotovoltaics (cables FV), com a components crítics que connecten els mòduls FV, els inversors i les caixes combinadores, tenen un paper decisiu en la seguretat general i la vida útil d'una planta d'energia solar. En comparació amb els cables d'alimentació convencionals, els cables fotovoltaics presenten dissenys estructurals i seleccions de materials de cable altament especialitzats.
1. Què és un cable fotovoltaic?
Un cable fotovoltaic, també conegut com a cable solar o cable específic per a sistemes fotovoltaics, s'utilitza principalment en plantes d'energia solar, sistemes fotovoltaics distribuïts i instal·lacions fotovoltaiques en teulades. Els models habituals inclouen el PV1-F i l'H1Z2Z2-K, que compleixen amb normes internacionals com ara l'EN 50618 i l'IEC 62930.
Com que els cables fotovoltaics estan contínuament exposats a entorns exteriors, han de funcionar de manera fiable sota altes temperatures, forta radiació ultraviolada, baixes temperatures, humitat i exposició a l'ozó. Com a resultat, els seus requisits de materials d'aïllament i materials de revestiment són significativament més alts que els dels cables ordinaris. Les característiques típiques inclouen la resistència a altes i baixes temperatures, una excel·lent resistència a l'envelliment UV, resistència a la corrosió química, retard de flama, respecte al medi ambient i una vida útil dissenyada de 25 anys o més.
2. Reptes dels materials de cable en aplicacions fotovoltaiques
En aplicacions reals, els cables fotovoltaics se solen instal·lar directament a l'exterior. Per exemple, a les regions europees, la temperatura ambient dels sistemes fotovoltaics pot arribar als 100 °C en condicions de sol. Al mateix temps, els cables estan sotmesos a radiació UV a llarg termini, fluctuacions de temperatura dia-nit i estrès mecànic.
En aquestes condicions, els cables de PVC estàndard o els cables de goma convencionals no poden mantenir un rendiment estable a llarg termini. Fins i tot els cables de goma classificats per a un funcionament a 90 °C o els cables de PVC classificats per a 70 °C són propensos a l'envelliment de l'aïllament, a l'esquerdament de la beina i a la degradació ràpida del rendiment quan s'utilitzen en sistemes fotovoltaics exteriors, cosa que escurça significativament la vida útil del sistema.
3. Rendiment bàsic dels cables fotovoltaics: materials d'aïllament i revestiment especialitzats
Els principals avantatges de rendiment dels cables fotovoltaics es deriven principalment dels seus compostos d'aïllament i revestiment específics per a la indústria fotovoltaica. El sistema de materials principal que s'utilitza avui dia és la poliolefina reticulada per radiació, normalment basada en polietilè (PE) d'alta qualitat o altres poliolefines.
Mitjançant la irradiació per feix d'electrons, les cadenes moleculars del material experimenten una reticulació, transformant l'estructura de termoplàstica a termoestable. Aquest procés millora substancialment la resistència a la calor, la resistència a l'envelliment i el rendiment mecànic. Els materials de poliolefina reticulada per radiació permeten que els cables fotovoltaics funcionin contínuament a 90–120 °C, alhora que proporcionen una excel·lent flexibilitat a baixa temperatura, resistència als raigs UV, resistència a l'ozó i resistència a l'esquerdament per tensió ambiental. A més, aquests materials no contenen halògens i compleixen les normes mediambientals.
4. Comparació estructural i de materials: cables fotovoltaics vs. cables convencionals
4.1 Estructura i materials típics dels cables fotovoltaics
Conductor: conductor de coure recuit o conductor de coure estanyat, que combina una alta conductivitat elèctrica amb resistència a la corrosió
Capa d'aïllament: compost d'aïllament de poliolefines reticulades per radiació (material d'aïllament específic per a cables fotovoltaics)
Capa de revestiment: compost de revestiment de poliolefina reticulada per radiació, que proporciona protecció a l'aire lliure a llarg termini
4.2 Estructura i materials típics dels cables convencionals
Conductor: conductor de coure o conductor de coure estanyat
Capa d'aïllament: compost aïllant de PVC oXLPE (polietilè reticulat)compost aïllant
Capa de beina:PVCcompost de revestiment
5. Diferències fonamentals de rendiment causades per la selecció de materials
Des del punt de vista del conductor, els cables fotovoltaics i els cables convencionals són essencialment iguals. Les diferències fonamentals rauen en la selecció de materials d'aïllament i materials de revestiment.
L'aïllament de PVC i els compostos de revestiment de PVC utilitzats en cables convencionals són principalment adequats per a entorns interiors o relativament suaus, oferint una resistència limitada a la calor, l'exposició als raigs UV i l'envelliment. En canvi, els compostos d'aïllament i revestiment de poliolefines reticulades per radiació utilitzats en cables fotovoltaics estan desenvolupats específicament per a un funcionament a l'aire lliure a llarg termini i poden mantenir un rendiment elèctric i mecànic estable en condicions ambientals extremes.
Per tant, tot i que la substitució dels cables convencionals per cables fotovoltaics pot reduir els costos inicials, augmenta significativament els riscos de manteniment i escurça la vida útil general del sistema fotovoltaic.
6. Conclusió: La selecció de materials determina la fiabilitat a llarg termini dels sistemes fotovoltaics
Els cables fotovoltaics no són simples substituts dels cables ordinaris, sinó productes de cable especialitzats dissenyats específicament per a aplicacions fotovoltaiques. La seva fiabilitat a llarg termini depèn fonamentalment de la selecció de materials d'aïllament i revestiment d'alt rendiment per a cables fotovoltaics, en particular de l'aplicació adequada dels sistemes de materials de poliolefines reticulades per radiació.
Per als dissenyadors, instal·ladors i proveïdors de materials per a cables de sistemes fotovoltaics, una comprensió completa de les diferències a nivell de material entre els cables fotovoltaics i els cables convencionals és essencial per garantir el funcionament segur, estable i a llarg termini de les plantes fotovoltaiques.
Data de publicació: 31 de desembre de 2025