Offshore en drijvende zonne-energie-installaties hebben een snelle groei doorgemaakt, omdat ontwikkelaars proberen onderbenutte wateroppervlakken te benutten en de concurrentie op land te verminderen. De markt voor drijvende zonne-energie werd in 2024 gewaardeerd op 7,7 miljard dollar en zal naar verwachting de komende tien jaar gestaag groeien, gedreven door technologische vooruitgang in materialen en afmeersystemen, evenals ondersteunend beleid in veel regio's. In deze context worden maritieme fotovoltaïsche kabels cruciale componenten: ze moeten bestand zijn tegen sterk zout water, blootstelling aan uv-straling, mechanische belasting door golven en biofouling gedurende een lange levensduur. De 2PfG 2962-norm van TÜV Rheinland (die heeft geleid tot het TÜV Bauart-keurmerk) pakt deze uitdagingen specifiek aan door prestatietests en certificeringseisen te definiëren voor kabels in maritieme fotovoltaïsche toepassingen.
In dit artikel wordt onderzocht hoe fabrikanten kunnen voldoen aan de 2PfG 2962-vereisten door middel van robuuste prestatie-tests en ontwerppraktijken.
1. Overzicht van de 2PfG 2962-norm
De 2PfG 2962-norm is een TÜV Rheinland-specificatie, speciaal ontwikkeld voor fotovoltaïsche kabels voor maritieme en drijvende toepassingen. Deze norm bouwt voort op algemene normen voor PV-kabels (bijv. IEC 62930 / EN 50618 voor PV op land), maar voegt strenge tests toe voor zout water, UV, mechanische vermoeidheid en andere specifieke maritieme stressoren. De doelstellingen van de norm omvatten het waarborgen van elektrische veiligheid, mechanische integriteit en duurzaamheid op lange termijn onder variabele, veeleisende offshore-omstandigheden. De norm is van toepassing op DC-kabels met een nominale spanning tot 1500 V die worden gebruikt in nearshore en drijvende PV-systemen. Een consistente kwaliteitscontrole van de productie is vereist, zodat gecertificeerde kabels in massaproductie overeenkomen met de geteste prototypes.
2. Milieu- en operationele uitdagingen voor maritieme PV-kabels
In maritieme omgevingen worden kabels aan meerdere gelijktijdige spanningen blootgesteld:
Zoutwatercorrosie en blootstelling aan chemicaliën: voortdurende of onderbroken onderdompeling in zeewater kan de bekleding van geleiders aantasten en de polymeermantels aantasten.
Veroudering door UV-straling en zonlicht: directe blootstelling van drijvende panelen aan zonlicht versnelt de verbrossing van polymeren en de vorming van scheuren in het oppervlak.
Extreme temperaturen en thermische schommelingen: Dagelijkse en seizoensgebonden temperatuurschommelingen veroorzaken uitzettings-/krimpcycli, waardoor de isolatieverbindingen onder druk komen te staan.
Mechanische spanningen: Golfbewegingen en door de wind aangedreven bewegingen zorgen voor dynamische buiging, vervorming en mogelijke slijtage van drijvers of afmeerhardware.
Biofouling en mariene organismen: de groei van algen, zeepokken of microbiële kolonies op kabeloppervlakken kan de thermische afvoer veranderen en plaatselijke spanningen veroorzaken.
Installatie-specifieke factoren: behandeling tijdens de inzet (bijvoorbeeld het afrollen van een trommel), buigen rond connectoren en spanning op aansluitpunten.
Deze gecombineerde factoren verschillen aanzienlijk van op het land gebaseerde arrays, waardoor op maat gemaakte tests onder 2PfG 2962 noodzakelijk zijn om realistische omstandigheden op zee te simuleren.
3. Kernvereisten voor prestatietesten onder 2PfG 2962
De belangrijkste prestatietests die verplicht zijn gesteld door 2PfG 2962 omvatten doorgaans:
Elektrische isolatie- en diëlektrische testen: Testen op hoge spanning (bijvoorbeeld gelijkspanningstesten) in water of vochtige kamers om te bevestigen dat er geen defecten optreden bij onderdompeling.
Isolatieweerstand in de loop van de tijd: Bewaking van de isolatieweerstand wanneer kabels in zout water of een vochtige omgeving zijn ondergedompeld, om binnendringend vocht te detecteren.
Controle van spanningsvastheid en gedeeltelijke ontlading: ervoor zorgen dat de isolatie de ontwerpspanning plus de veiligheidsmarge kan verdragen zonder gedeeltelijke ontlading, zelfs na veroudering.
Mechanische testen: Treksterkte- en rektests van isolatie- en mantelmaterialen na blootstellingscycli; buigvermoeidheidstests die door golven veroorzaakte buiging simuleren.
Flexibiliteits- en herhaalde buigtesten: Herhaaldelijk buigen over doornen of dynamische buigtestbanken om golfbeweging na te bootsen.
Slijtvastheid: Simulatie van contact met vlotters of constructie-elementen, eventueel met behulp van schurende media, om de duurzaamheid van de omhulling te beoordelen.
4. Milieuverouderingstesten
Zoutnevel of onderdompeling in gesimuleerd zeewater gedurende langere tijd om corrosie en polymeerdegradatie te evalueren.
UV-belichtingskamers (versnelde verwering) om oppervlakteverbrossing, kleurverandering en scheurvorming te beoordelen.
Hydrolyse- en vochtopname-evaluaties, vaak via langdurige week- en mechanische testen achteraf.
Thermische cycli: Het wisselen tussen lage en hoge temperaturen in gecontroleerde kamers om delaminatie of microscheuren in de isolatie aan het licht te brengen.
Chemische bestendigheid: blootstelling aan oliën, brandstoffen, reinigingsmiddelen of antifoulingmiddelen die veel voorkomen in maritieme omgevingen.
Vlamvertraging of brandgedrag: controleer bij specifieke installaties (bijv. gesloten modules) of de kabels voldoen aan de vlamvoortplantingslimieten (bijv. IEC 60332-1).
Langetermijnveroudering: versnelde levensduurtesten waarbij temperatuur, UV-straling en blootstelling aan zout worden gecombineerd om de levensduur te voorspellen en onderhoudsintervallen vast te stellen.
Deze tests zorgen ervoor dat kabels hun elektrische en mechanische prestaties behouden gedurende de verwachte levensduur van meerdere decennia in maritieme PV-installaties.
5. Testresultaten interpreteren en faalmodi identificeren
Na het testen:
Veelvoorkomende degradatiepatronen: scheuren in de isolatie door UV-straling of thermische schommelingen; corrosie of verkleuring van geleiders door binnendringend zout; waterzakken die wijzen op een defecte afdichting.
Analyse van trends in isolatieweerstand: een geleidelijke afname tijdens weektesten kan wijzen op een suboptimale materiaalsamenstelling of onvoldoende barrièrelagen.
Indicatoren voor mechanisch falen: verlies van treksterkte na veroudering duidt op brosheid van het polymeer; verminderde rek duidt op toegenomen stijfheid.
Risicobeoordeling: Vergelijken van de resterende veiligheidsmarges met de verwachte bedrijfsspanningen en mechanische belastingen; beoordelen of de doelstellingen voor de levensduur (bijv. 25+ jaar) haalbaar zijn.
Feedbackloop: Testresultaten vormen de basis voor materiaalaanpassingen (bijv. hogere concentraties UV-stabilisator), ontwerpaanpassingen (bijv. dikkere mantellagen) of procesverbeteringen (bijv. extrusieparameters). Het documenteren van deze aanpassingen is cruciaal voor de herhaalbaarheid van de productie.
Systematische interpretatie vormt de basis voor voortdurende verbetering en naleving.
6. Materiaalkeuze en ontwerpstrategieën om te voldoen aan 2PfG 2962
Belangrijke overwegingen:
Keuze van geleiders: Koperen geleiders zijn standaard; vertind koper kan de voorkeur hebben vanwege de verbeterde corrosiebestendigheid in zoutwateromgevingen.
Isolatiematerialen: Vernet polyolefinen (XLPO) of speciaal samengestelde polymeren met UV-stabilisatoren en hydrolysebestendige additieven om de flexibiliteit tientallen jaren lang te behouden.
Mantelmaterialen: Robuuste mantelmaterialen met antioxidanten, UV-absorbers en vulstoffen ter bestendigheid tegen slijtage, zoutnevel en extreme temperaturen.
Gelaagde structuren: Meerlaagse ontwerpen kunnen inwendige halfgeleidende lagen, vochtwerende folies en beschermende buitenmantels omvatten om het binnendringen van water en mechanische schade te voorkomen.
Additieven en vulstoffen: Gebruik van vlamvertragers (waar nodig), antischimmel- of antimicrobiële middelen om biofoulingeffecten te beperken en slagvaste stoffen om de mechanische prestaties te behouden.
Pantser of versterking: Voor drijvende systemen in diep water of met een zware belasting, kan gevlochten metaal of synthetische versterking worden toegevoegd om trekbelastingen te weerstaan zonder dat dit ten koste gaat van de flexibiliteit.
Consistente productie: nauwkeurige controle van compoundingrecepten, extrusietemperaturen en koelsnelheden om uniforme materiaaleigenschappen van batch tot batch te garanderen.
Door materialen en ontwerpen te selecteren met bewezen prestaties in analoge maritieme of industriële toepassingen, kunt u beter aan de eisen van 2PfG 2962 voldoen.
7. Kwaliteitscontrole en productieconsistentie
Het behouden van de certificering bij volumeproductie vereist:
In-line inspecties: Regelmatige controles van de afmetingen (geleiderafmetingen, isolatiedikte), visuele inspecties op oppervlaktedefecten en controle van batchcertificaten van materialen.
Schema voor steekproefsgewijze tests: Periodieke bemonstering voor belangrijke tests (bijv. isolatieweerstand, trekproeven) die de certificeringsomstandigheden nabootsen om afwijkingen vroegtijdig te detecteren.
Traceerbaarheid: Het documenteren van grondstoflotnummers, samenstellingsparameters en productieomstandigheden voor elke kabelbatch, zodat er bij problemen een analyse van de grondoorzaak kan worden uitgevoerd.
Kwalificatie van leveranciers: ervoor zorgen dat leveranciers van polymeren en additieven consequent voldoen aan de specificaties (bijv. UV-bestendigheid, antioxidantgehalte).
Gereedheid voor audits door derden: het bijhouden van nauwkeurige testgegevens, kalibratielogboeken en productiecontroledocumenten voor audits of hercertificering door TÜV Rheinland.
Robuuste kwaliteitsmanagementsystemen (bijvoorbeeld ISO 9001) die geïntegreerd zijn met certificeringsvereisten, helpen fabrikanten om aan de eisen te blijven voldoen
lange termijn
TÜV 2PfG 2962-certificering van Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
Op 11 juni 2025, tijdens de 18e (2025) International Solar Photovoltaic and Smart Energy Conference and Exhibition (SNEC PV+2025), heeft TÜV Rheinland een TÜV Bauart Mark-typecertificeringscertificaat afgegeven voor kabels voor offshore fotovoltaïsche systemen, gebaseerd op de 2PfG 2962-norm, aan Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (hierna te noemen "Weihexiang"). De heer Shi Bing, algemeen directeur van de divisie Solar and Commercial Products and Services Components van TÜV Rheinland Greater China, en de heer Shu Honghe, algemeen directeur van Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., waren aanwezig bij de prijsuitreiking en waren getuige van de resultaten van deze samenwerking.
Plaatsingstijd: 24-06-2025