Khi nhu cầu năng lượng tái tạo toàn cầu tăng lên, các hệ thống quang điện mặt trời (PV) đã nổi lên như một giải pháp quan trọng. Chỉ riêng ở Vương quốc Anh, công suất điện mặt trời đã đạt khoảng 16 gigawatt, được hỗ trợ bởi gần 1,5 triệu công trình lắp đặt năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, hiệu quả và độ an toàn của các hệ thống này phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn và quản lý cáp phù hợp.

Những Yêu Cầu Riêng Biệt của Cáp Quang Điện

Cáp PV là các thành phần chuyên dụng được thiết kế cho các điều kiện vận hành đầy thách thức của hệ thống năng lượng mặt trời. Không giống như hệ thống dây thông thường, chúng phải chịu được thời tiết khắc nghiệt, sự thay đổi nhiệt độ, bức xạ UV và tiếp xúc hóa chất trong khi vẫn duy trì sự ổn định hiệu suất lâu dài. Các tính năng thiết kế chính bao gồm:

• Vật liệu dẫn: Dây dẫn bằng đồng mạ thiếc mang lại độ dẫn điện tối ưu đồng thời chống lại quá trình oxy hóa và ăn mòn.
• Cách điện: Polyethylene liên kết ngang (XLPE) mang lại khả năng chịu nhiệt, bảo vệ tia cực tím và cách điện vượt trội.
• Vỏ bảo vệ: Hợp chất polyolefin hoặc cao su cung cấp khả năng bảo vệ môi trường và chống cháy.
• Điện áp DC định mức: Được thiết kế đặc biệt để xử lý các đặc tính độc đáo của dòng điện một chiều do năng lượng mặt trời tạo ra.

Các Loại Cáp PV và Ứng Dụng của Chúng

Các công trình lắp đặt năng lượng mặt trời khác nhau yêu cầu các loại cáp cụ thể, trong đó phổ biến nhất là:

Dây PV

Tiêu chuẩn công nghiệp cho các mảng năng lượng mặt trời, có khả năng chống chịu thời tiết đặc biệt và phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (-40°C đến 90°C ướt/150°C khô). Thích hợp cho cả hệ thống nối đất và không nối đất.

Dây USE-2

Chủ yếu được sử dụng cho các kết nối ngầm trong các hệ thống nối đất, với lớp cách điện XLPE được đánh giá cho hoạt động 90°C trong điều kiện ẩm hoặc khô.

Dây THHN

Một loại dây xây dựng với các ứng dụng PV hạn chế (định mức 600V, 90°C khô/75°C ướt). Không được khuyến nghị khi các tiêu chuẩn chỉ định Dây PV hoặc USE-2.

Hệ Thống Kết Nối và Thực Hành Lắp Đặt

Đầu nối MC4 của Stäubli đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp cho các kết nối PV, cung cấp các kết nối chống chịu thời tiết, chống tia cực tím với cơ chế khóa an toàn. Việc lắp đặt đúng cách đòi hỏi sự chú ý đến:

• Kết nối nối tiếp so với song song: Cấu hình nối tiếp làm tăng điện áp (đối với bộ biến tần nối lưới), trong khi các sắp xếp song song tăng cường dòng điện (để sạc pin).
• Quản lý chiều dài cáp: Sụt áp trở nên đáng kể vượt quá 15 mét (50 feet), yêu cầu kích thước dây dẫn lớn hơn hoặc thiết kế lại hệ thống.
• Phương pháp mở rộng: Chỉ sử dụng các đầu nối chống thấm nước được chứng nhận hoặc các mối nối được cách điện đúng cách để mở rộng cáp.

Thông Số Kỹ Thuật để Thiết Kế Hệ Thống

Việc chọn kích thước cáp phù hợp yêu cầu phải cân bằng các yêu cầu về công suất, chiều dài chạy và sụt áp cho phép (thường là <5%). Bảng sau đây cung cấp các hướng dẫn chung cho hệ thống 24V:

Tương Lai của Khả Năng Kết Nối PV

Với năng lượng mặt trời dự kiến sẽ trở thành nguồn năng lượng chủ đạo của thế giới vào năm 2035, công nghệ cáp PV tiếp tục phát triển hướng tới hiệu suất cao hơn, độ bền kéo dài và tính bền vững được cải thiện. Việc lựa chọn và triển khai đúng cách các thành phần quan trọng này vẫn rất cần thiết cho các hệ thống năng lượng tái tạo an toàn, hiệu quả.