مع تزايد الطلب العالمي على الطاقة المتجددة، ظهرت أنظمة الخلايا الكهروضوئية الشمسية (PV) كحل رئيسي. في المملكة المتحدة وحدها، وصلت قدرة الطاقة الشمسية إلى ما يقرب من 16 جيجاوات، مدعومة بما يقرب من 1.5 مليون منشأة شمسية. ومع ذلك، تعتمد كفاءة وسلامة هذه الأنظمة بشكل كبير على اختيار الكابلات والإدارة المناسبة.

المتطلبات الفريدة لكابلات الخلايا الكهروضوئية

كابلات الخلايا الكهروضوئية هي مكونات متخصصة مصممة لظروف التشغيل الصعبة لأنظمة الطاقة الشمسية. على عكس الأسلاك التقليدية، يجب أن تتحمل هذه الكابلات الظروف الجوية القاسية، وتقلبات درجات الحرارة، والأشعة فوق البنفسجية، والتعرض للمواد الكيميائية مع الحفاظ على استقرار الأداء على المدى الطويل. تشمل ميزات التصميم الرئيسية:

• مادة الموصل: توفر موصلات النحاس المعلبة توصيلًا مثاليًا مع مقاومة الأكسدة والتآكل.
• العزل: يوفر البولي إيثيلين المتشابك (XLPE) مقاومة فائقة للحرارة، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية، والعزل الكهربائي.
• الغلاف الواقي: توفر مركبات البولي أوليفين أو المطاط حماية بيئية ومقاومة للحريق.
• تصنيف جهد التيار المستمر: مصممة خصيصًا للتعامل مع الخصائص الفريدة للتيار المباشر المولّد بالطاقة الشمسية.

أنواع كابلات الخلايا الكهروضوئية وتطبيقاتها

تتطلب منشآت الطاقة الشمسية المختلفة أنواعًا معينة من الكابلات، وأكثرها شيوعًا هي:

سلك الخلايا الكهروضوئية

المعيار الصناعي للمصفوفات الشمسية، يتميز بمقاومة استثنائية للعوامل الجوية ونطاق درجة حرارة تشغيل واسع (-40 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية رطبة / 150 درجة مئوية جافة). مناسب لكل من الأنظمة المؤرضة وغير المؤرضة.

سلك USE-2

يستخدم في المقام الأول للتوصيلات الأرضية في الأنظمة المؤرضة، مع عزل XLPE مصنف للتشغيل عند 90 درجة مئوية في الظروف الرطبة أو الجافة.

سلك THHN

سلك بناء مع تطبيقات محدودة للخلايا الكهروضوئية (تصنيف 600 فولت، 90 درجة مئوية جافة / 75 درجة مئوية رطبة). لا يوصى به عندما تحدد المعايير سلك الخلايا الكهروضوئية أو USE-2.

أنظمة التوصيل وممارسات التركيب

أصبح موصل Stäubli MC4 هو المعيار الصناعي للوصلات البينية للخلايا الكهروضوئية، حيث يوفر وصلات مقاومة للعوامل الجوية والأشعة فوق البنفسجية مع آليات قفل آمنة. يتطلب التثبيت السليم الاهتمام بما يلي:

• التوصيلات المتسلسلة مقابل التوصيلات المتوازية: تعمل التكوينات المتسلسلة على زيادة الجهد (للعاكسات المتصلة بالشبكة)، بينما تعمل الترتيبات المتوازية على تعزيز التيار (لشحن البطارية).
• إدارة طول الكابل: يصبح انخفاض الجهد كبيرًا بعد 15 مترًا (50 قدمًا)، مما يتطلب أحجام موصلات أكبر أو إعادة تصميم النظام.
• طرق التمديد: استخدم فقط موصلات مقاومة للماء معتمدة أو وصلات معزولة بشكل صحيح لتمديدات الكابلات.

المواصفات الفنية لتصميم النظام

يتطلب الحجم المناسب للكابلات تحقيق التوازن بين متطلبات الطاقة، وأطوال التشغيل، وانخفاض الجهد المقبول (عادةً ما يكون <5%). يوفر الجدول التالي إرشادات عامة لأنظمة 24 فولت:

مستقبل توصيل الخلايا الكهروضوئية

مع توقع أن تصبح الطاقة الشمسية المصدر المهيمن للطاقة في العالم بحلول عام 2035، تستمر تكنولوجيا كابلات الخلايا الكهروضوئية في التطور نحو أداء أعلى ومتانة ممتدة واستدامة محسنة. يظل الاختيار والتنفيذ المناسبان لهذه المكونات الهامة ضروريين لأنظمة الطاقة المتجددة الآمنة والفعالة.