การประชุมมาตรฐาน 2PfG 2962: การทดสอบประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานสายเคเบิลโฟโตโวลตาอิกทางทะเล

การติดตั้งโซลาร์เซลล์แบบลอยน้ำและนอกชายฝั่งเติบโตอย่างรวดเร็ว เนื่องจากผู้พัฒนาต้องการใช้ประโยชน์จากพื้นที่น้ำที่ใช้ประโยชน์น้อยเกินไปและลดการแข่งขันบนบก ตลาดโซลาร์เซลล์แบบลอยน้ำมีมูลค่า 7.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2567 และคาดว่าจะเติบโตอย่างต่อเนื่องในทศวรรษหน้า โดยได้รับแรงหนุนจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีด้านวัสดุและระบบจอดเรือ รวมถึงนโยบายสนับสนุนในหลายภูมิภาค ด้วยเหตุนี้ สายเคเบิลโซลาร์เซลล์ทางทะเลจึงกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญ พวกมันต้องทนทานต่อน้ำเค็มที่รุนแรง รังสี UV แรงกดเชิงกลจากคลื่น และการเกิดไบโอฟาวล์ตลอดอายุการใช้งานที่ยาวนาน มาตรฐาน 2PfG 2962 จาก TÜV Rheinland (ซึ่งนำไปสู่เครื่องหมาย TÜV Bauart Mark) ได้จัดการกับความท้าทายเหล่านี้โดยเฉพาะ โดยการกำหนดข้อกำหนดการทดสอบประสิทธิภาพและการรับรองสำหรับสายเคเบิลในการใช้งานโซลาร์เซลล์ทางทะเล

บทความนี้จะตรวจสอบว่าผู้ผลิตสามารถตอบสนองข้อกำหนด 2PfG 2962 ได้อย่างไรผ่านการทดสอบประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งและแนวทางปฏิบัติด้านการออกแบบ

1. ภาพรวมของมาตรฐาน 2PfG 2962

มาตรฐาน 2PfG 2962 เป็นข้อกำหนดของ TÜV Rheinland ที่ออกแบบมาสำหรับสายเคเบิลโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานได้ทั้งในทะเลและบนน้ำ มาตรฐานนี้พัฒนาต่อยอดจากมาตรฐานสายเคเบิลโซลาร์เซลล์ทั่วไป (เช่น IEC 62930 / EN 50618 สำหรับ PV บนบก) แต่เพิ่มการทดสอบที่เข้มงวดสำหรับน้ำทะเล รังสีอัลตราไวโอเลต ความล้าเชิงกล และปัจจัยกดดันเฉพาะทางทะเลอื่นๆ วัตถุประสงค์ของมาตรฐานนี้ประกอบด้วยการรับรองความปลอดภัยทางไฟฟ้า ความสมบูรณ์เชิงกล และความทนทานในระยะยาวภายใต้สภาวะนอกชายฝั่งที่ผันผวนและต้องการประสิทธิภาพสูง มาตรฐานนี้ใช้กับสายเคเบิล DC ที่มีพิกัดแรงดันสูงสุด 1,500 โวลต์ ซึ่งใช้ในระบบ PV ใกล้ชายฝั่งและลอยน้ำ ซึ่งต้องมีการควบคุมคุณภาพการผลิตอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้สายเคเบิลที่ได้รับการรับรองในการผลิตจำนวนมากตรงกับต้นแบบที่ทดสอบ

2. ความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมและการปฏิบัติการสำหรับสายเคเบิล PV ทางทะเล

สภาพแวดล้อมทางทะเลก่อให้เกิดแรงกดดันพร้อมกันหลายประการต่อสายเคเบิล:

การกัดกร่อนของน้ำเกลือและการสัมผัสสารเคมี: การแช่ในน้ำทะเลอย่างต่อเนื่องหรือเป็นระยะๆ อาจทำให้แผ่นตัวนำเสียหายและทำให้ปลอกโพลีเมอร์เสื่อมสภาพ

รังสี UV และแสงแดดที่ทำให้เสื่อมสภาพ: การสัมผัสแสงแดดโดยตรงบนแผงลอยทำให้โพลีเมอร์เปราะและแตกร้าวบนพื้นผิวเร็วขึ้น

อุณหภูมิที่รุนแรงและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ: การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในแต่ละวันและตามฤดูกาลทำให้เกิดวงจรการขยายตัว/หดตัว ส่งผลให้พันธะฉนวนเกิดความเครียด

ความเค้นทางกล: การเคลื่อนที่ของคลื่นและการเคลื่อนที่ตามลมทำให้เกิดการดัดงอแบบไดนามิกและการเสียดสีที่อาจเกิดขึ้นกับทุ่นหรืออุปกรณ์จอดเรือ

การเกาะของสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตในทะเล: การเติบโตของสาหร่าย หอยทะเล หรือกลุ่มจุลินทรีย์บนพื้นผิวสายเคเบิลอาจทำให้การกระจายความร้อนเปลี่ยนไปและเพิ่มความเครียดในบริเวณนั้นได้

ปัจจัยเฉพาะในการติดตั้ง: การจัดการระหว่างการใช้งาน (เช่น การคลายเกลียวดรัม) การดัดรอบขั้วต่อ และความตึงที่จุดสิ้นสุด

ปัจจัยรวมเหล่านี้แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดจากอาร์เรย์บนบก ซึ่งจำเป็นต้องมีการทดสอบเฉพาะภายใต้ 2PfG 2962 เพื่อจำลองสภาพทางทะเลที่สมจริง

3. ข้อกำหนดการทดสอบประสิทธิภาพหลักภายใต้ 2PfG 2962

การทดสอบประสิทธิภาพหลักที่กำหนดโดย 2PfG 2962 โดยทั่วไปประกอบด้วย:

การทดสอบฉนวนไฟฟ้าและไฟฟ้าไดอิเล็กตริก: การทดสอบการทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าสูง (เช่น การทดสอบแรงดันไฟฟ้า DC) ในห้องน้ำหรือห้องที่มีความชื้นเพื่อยืนยันว่าไม่มีการพังทลายภายใต้สภาวะการจุ่ม

ความต้านทานฉนวนในช่วงเวลาต่างๆ: การตรวจสอบความต้านทานฉนวนเมื่อสายเคเบิลถูกแช่อยู่ในน้ำเกลือหรือสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น เพื่อตรวจจับความชื้นที่เข้ามา

การตรวจสอบการทนแรงดันไฟและการคายประจุบางส่วน: เพื่อให้แน่ใจว่าฉนวนสามารถทนแรงดันไฟที่ออกแบบได้บวกกับระยะปลอดภัยโดยไม่เกิดการคายประจุบางส่วน แม้จะผ่านการใช้งานมานานก็ตาม

การทดสอบเชิงกล: การทดสอบความแข็งแรงแรงดึงและการยืดตัวของวัสดุฉนวนและปลอกหุ้มหลังจากรอบการสัมผัส การทดสอบความล้าจากการดัดงอจำลองการดัดงอที่เกิดจากคลื่น

การทดสอบความยืดหยุ่นและการยืดหยุ่นซ้ำๆ: การก้มตัวซ้ำๆ บนแกนหรือแท่นทดสอบการยืดหยุ่นแบบไดนามิกเพื่อเลียนแบบการเคลื่อนที่ของคลื่น

ความต้านทานการสึกกร่อน: จำลองการสัมผัสกับลอยหรือองค์ประกอบโครงสร้าง อาจใช้สื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เพื่อประเมินความทนทานของปลอกหุ้ม

4. การทดสอบความเสื่อมสภาพของสิ่งแวดล้อม

สเปรย์เกลือหรือการแช่ในน้ำทะเลจำลองเป็นเวลานานเพื่อประเมินการกัดกร่อนและการเสื่อมสภาพของโพลีเมอร์

ห้องฉายรังสี UV (การผุกร่อนที่เร่งขึ้น) เพื่อประเมินความเปราะบางของพื้นผิว การเปลี่ยนสี และการเกิดรอยแตกร้าว

การประเมินการไฮโดรไลซิสและการดูดซับความชื้น โดยมักจะใช้วิธีแช่เป็นเวลานานและการทดสอบเชิงกลในภายหลัง

การหมุนเวียนความร้อน: การหมุนเวียนระหว่างอุณหภูมิต่ำและสูงในห้องควบคุมเพื่อเปิดเผยการแยกตัวของฉนวนหรือการแตกร้าวระดับไมโคร

ความต้านทานต่อสารเคมี: การสัมผัสกับน้ำมัน เชื้อเพลิง สารทำความสะอาด หรือสารป้องกันการเกาะของสิ่งสกปรกที่มักพบในสภาพแวดล้อมทางทะเล

การหน่วงการติดไฟหรือพฤติกรรมการเกิดไฟไหม้: สำหรับการติดตั้งเฉพาะ (เช่น โมดูลที่ปิดสนิท) ให้ตรวจสอบว่าสายเคเบิลเป็นไปตามข้อจำกัดการแพร่กระจายของเปลวไฟ (เช่น IEC 60332-1)

การเสื่อมสภาพในระยะยาว: การทดสอบอายุการใช้งานที่เร่งขึ้นโดยผสมผสานอุณหภูมิ แสง UV และการสัมผัสเกลือเพื่อคาดการณ์อายุการใช้งานและกำหนดช่วงเวลาการบำรุงรักษา

การทดสอบเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสายเคเบิลจะคงประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและทางกลไว้ได้ตลอดอายุการใช้งานที่คาดไว้หลายทศวรรษในการใช้งาน PV ทางทะเล

5. การตีความผลการทดสอบและการระบุโหมดความล้มเหลว

หลังจากการทดสอบ:

รูปแบบการเสื่อมสภาพทั่วไป: รอยแตกของฉนวนจากรังสี UV หรือการเปลี่ยนแปลงของความร้อน การกัดกร่อนของตัวนำหรือการเปลี่ยนสีจากการเข้าของเกลือ แอ่งน้ำที่บ่งบอกถึงความล้มเหลวของซีล

การวิเคราะห์แนวโน้มความต้านทานฉนวน: การลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปภายใต้การทดสอบการแช่อาจเป็นสัญญาณของสูตรวัสดุที่ไม่เหมาะสมหรือมีชั้นกั้นไม่เพียงพอ

ตัวบ่งชี้ความล้มเหลวทางกล: การสูญเสียความแข็งแรงแรงดึงหลังการเสื่อมสภาพบ่งชี้ว่าพอลิเมอร์เปราะ การยืดตัวที่ลดลงบ่งชี้ว่าความแข็งเพิ่มขึ้น

การประเมินความเสี่ยง: การเปรียบเทียบขอบเขตความปลอดภัยที่เหลืออยู่กับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่คาดหวังและภาระทางกล การประเมินว่าเป้าหมายอายุการใช้งาน (เช่น 25 ปีขึ้นไป) สามารถบรรลุได้หรือไม่

วงจรป้อนกลับ: ผลการทดสอบจะแจ้งถึงการปรับเปลี่ยนวัสดุ (เช่น ความเข้มข้นของสารป้องกันรังสียูวีที่สูงขึ้น) การปรับเปลี่ยนการออกแบบ (เช่น ชั้นชีทที่หนาขึ้น) หรือการปรับปรุงกระบวนการ (เช่น พารามิเตอร์การอัดรีด) การบันทึกการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสามารถในการทำซ้ำของการผลิต
การตีความอย่างเป็นระบบสนับสนุนการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและการปฏิบัติตาม

6. การเลือกวัสดุและกลยุทธ์การออกแบบเพื่อให้สอดคล้องกับ 2PfG 2962

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ:

ตัวเลือกตัวนำ: ตัวนำทองแดงเป็นแบบมาตรฐาน ทองแดงชุบดีบุกอาจได้รับเลือกเนื่องจากมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมน้ำเกลือ

สารประกอบฉนวน: โพลีโอเลฟินแบบเชื่อมขวาง (XLPO) หรือโพลีเมอร์สูตรพิเศษที่มีสารคงสภาพรังสี UV และสารเติมแต่งที่ทนต่อการไฮโดรไลซิสเพื่อรักษาความยืดหยุ่นได้ยาวนานหลายทศวรรษ

วัสดุปลอก: สารประกอบปลอกที่แข็งแรงพร้อมสารต้านอนุมูลอิสระ สารดูดซับรังสี UV และสารตัวเติมเพื่อทนต่อการเสียดสี ละอองเกลือ และอุณหภูมิที่รุนแรง

โครงสร้างแบบหลายชั้น: การออกแบบแบบหลายชั้นอาจรวมถึงชั้นเซมิคอนดักเตอร์ด้านใน ฟิล์มกั้นความชื้น และปลอกป้องกันด้านนอกเพื่อป้องกันการเข้าของน้ำและความเสียหายทางกล

สารเติมแต่งและสารตัวเติม: การใช้สารหน่วงการติดไฟ (เมื่อจำเป็น) สารป้องกันเชื้อราหรือสารป้องกันจุลินทรีย์เพื่อจำกัดผลกระทบของสิ่งมีชีวิตเกาะติด และสารปรับเปลี่ยนแรงกระแทกเพื่อรักษาประสิทธิภาพเชิงกล

เกราะหรือการเสริมแรง: สำหรับระบบลอยน้ำลึกหรือระบบรับน้ำหนักสูง การเพิ่มโลหะถักหรือการเสริมแรงแบบสังเคราะห์เพื่อทนต่อแรงดึงโดยไม่กระทบต่อความยืดหยุ่น

ความสม่ำเสมอในการผลิต: การควบคุมที่แม่นยำของสูตรการผสม อุณหภูมิการอัดรีด และอัตราการระบายความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าคุณสมบัติของวัสดุสม่ำเสมอในแต่ละชุด

การเลือกวัสดุและการออกแบบที่มีประสิทธิภาพที่พิสูจน์แล้วในการใช้งานทางทะเลหรืออุตสาหกรรมที่คล้ายคลึงกัน ช่วยให้ตอบสนองข้อกำหนด 2PfG 2962 ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

7. การควบคุมคุณภาพและความสม่ำเสมอในการผลิต

การรักษาการรับรองในความต้องการการผลิตปริมาณมาก:

การตรวจสอบแบบอินไลน์: การตรวจสอบมิติตามปกติ (ขนาดตัวนำ ความหนาของฉนวน) การตรวจสอบภาพสำหรับข้อบกพร่องของพื้นผิว และการยืนยันใบรับรองชุดวัสดุ

กำหนดการทดสอบตัวอย่าง: การสุ่มตัวอย่างเป็นระยะสำหรับการทดสอบที่สำคัญ (เช่น ความต้านทานฉนวน การทดสอบแรงดึง) โดยจำลองเงื่อนไขการรับรองเพื่อตรวจจับการดริฟท์ในระยะเริ่มต้น

การตรวจสอบย้อนกลับ: การบันทึกหมายเลขล็อตของวัตถุดิบ พารามิเตอร์การผสม และเงื่อนไขการผลิตสำหรับสายเคเบิลแต่ละชุดเพื่อให้สามารถวิเคราะห์สาเหตุหลักได้หากมีปัญหาเกิดขึ้น

คุณสมบัติของซัพพลายเออร์: รับรองว่าซัพพลายเออร์โพลีเมอร์และสารเติมแต่งปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างสม่ำเสมอ (เช่น ระดับความต้านทานรังสี UV ปริมาณสารต้านอนุมูลอิสระ)

ความพร้อมสำหรับการตรวจสอบจากบุคคลภายนอก: การบำรุงรักษาบันทึกการทดสอบ บันทึกการสอบเทียบ และเอกสารการควบคุมการผลิตอย่างละเอียดสำหรับการตรวจสอบหรือการรับรองใหม่ของ TÜV Rheinland

ระบบการจัดการคุณภาพที่แข็งแกร่ง (เช่น ISO 9001) ที่บูรณาการกับข้อกำหนดการรับรองช่วยให้ผู้ผลิตรักษาการปฏิบัติตามได้

ระยะยาว

ใบรับรอง TÜV 2PfG 2962 ของบริษัท Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.

เมื่อวันที่ 11 มิถุนายน 2568 ในงานประชุมและนิทรรศการพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานอัจฉริยะนานาชาติครั้งที่ 18 (SNEC PV+2025) บริษัท TÜV Rheinland ได้ออกใบรับรองประเภท TÜV Bauart Mark สำหรับสายเคเบิลสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์นอกชายฝั่งตามมาตรฐาน 2PfG 2962 ให้แก่บริษัท Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (ต่อไปนี้จะเรียกว่า “Weihexiang”) โดยมีคุณ Shi Bing ผู้จัดการทั่วไปฝ่ายธุรกิจผลิตภัณฑ์พลังงานแสงอาทิตย์และผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์และส่วนประกอบบริการของบริษัท TÜV Rheinland Greater China และคุณ Shu Honghe ผู้จัดการทั่วไปของบริษัท Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. เข้าร่วมพิธีมอบรางวัลและร่วมเป็นสักขีพยานในผลสำเร็จของความร่วมมือครั้งนี้