Solis Seminar, Folge 44: Die Bedeutung der Verwendung von Photovoltaikkabeln in Photovoltaikanlagen

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Hintergrund

Bei einigen Photovoltaik-Kraftwerksprojekten wurden herkömmliche Kabel anstelle von speziellen Photovoltaikkabeln verwendet, die niedrigere Installationskosten verursachen können. Dieser Ansatz gefährdet die gesamte PV-Anlage und ist deshalb gefährlich.

In diesem Solis Seminar stellen wir die Unterschiede zwischen Photovoltaikkabeln und herkömmlichen Kabeln vor und zeigen, wie wichtig die richtige Kabelauswahl ist.

Der Unterschied zwischen Photovoltaikkabeln und herkömmlichen Kabeln

1. Strukturelle Unterschiede

Der Anteil der Investitionen in Solarprojekte steigt weltweit schneller als je zuvor, und der Fokus auf LCOE und Rendite steht bei jedem Projekt im Vordergrund. Um Kosten zu sparen, verwenden Bauunternehmer in einigen Fällen herkömmliche PVC-Kabel anstelle von speziellen PV-Solarkabeln. Dies könnte zwar anfangs Kosten sparen, hat aber erhebliche Auswirkungen auf die Lebensdauer des Systems.

Die Eigenschaften von Photovoltaikkabeln werden durch die speziellen Isolier- und Ummantelungsmaterialien für Kabel - vernetztes PE - bestimmt. Nach der Bestrahlung mit einem Bestrahlungsbeschleuniger verändert sich die Molekularstruktur des Kabelmaterials und sorgt für eine spezifische Leistung bei hohen Temperaturen.  Neben der Leistung bei hohen Temperaturen sind diese Kabel auch kälte-, öl-, säure- und laugenbeständig und bieten insgesamt eine lange Lebensdauer für die Solaranlage.

Photovoltaikkabel:

Leiter:Verzinntes Kupfer 

Isolierung:Bestrahltes, vernetztes Polyolefin 

Ummantelung:Strahlenvernetztes Polyolefin 

Herkömmliches Kabel

Leiter:Kupfer 

Isolierung:PVC oder XLPE 

Ummantelung:PVC 

Die in herkömmlichen Kabeln verwendeten Leiter sind die gleichen wie die in Photovoltaikkabeln. Photovoltaikkabel haben höhere Isolations- und Ummantelungspezifikationen und können in raueren Umgebungen eingesetzt werden.

2. Temperatur- und Spannungsbeständigkeitseigenschaften

In Solarkraftwerken sind Photovoltaikkabel ständig rauen Umgebungsbedingungen, wie hohen Temperaturen und UV-Strahlungen, ausgesetzt. An Orten mit guten Lichtverhältnissen kann die Vor-Ort-Temperatur der Solaranlage an sonnigen Tagen bis zu 100 °C betragen. Dies bringt eine hohe UV-Strahlung mit sich, und herkömmliche Kabel können einer solchen Umgebung nicht über einen längeren Zeitraum hinweg standhalten. Herkömmliche Kabel können einer so hohen Gleichspannung nicht über einen längeren Zeitraum standhalten, weshalb Photovoltaikkabel erforderlich sind.

3. Photovoltaikkabel sorgen für besseren Kontakt

Die meisten Probleme in Photovoltaikanlagen sind auf eine falsche Kabelauswahl und unsachgemäße Crimptechniken zurückzuführen.  Diese sind in der Regel die Hauptursache für Brände in Photovoltaikanlagen, weshalb der Kabelauswahl besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muss.

Quelle: Ergebnisse der FMEA-Analyse „PV-Brandschutz“ Projekt Fraunhofer ISE&TÜV

Ein Kernelement der Auslegung von Photovoltaikanlagen ist die Abstimmung zwischen Kabeln und DC-Steckern.  Eine korrekte Abstimmung sorgt für ein genaueres Crimpen und damit für einen besseren Kontakt zwischen Kabeln und DC-Steckern.  Oxidation, die durch ungenaues Crimpen verursacht wird, führt zu einem erhöhten Kontaktwiderstand und damit zu Bränden.

Die Kupferleiter des herkömmlichen Kabels ist sehr unterschiedlich und hat eine schlechte Kompatibilität mit DC-Steckern. Es ist unvermeidlich, dass nach längerer Abnutzung Oxidation auftritt, was zu einem Anstieg des Kontaktwiderstands führt.

Zusammenfassung

Bei Photovoltaikanlagen sind die meisten Probleme auf der Gleichstromseite zu finden, und mehr als 90% dieser Probleme sind auf eine falsche Kabelauswahl und Probleme beim Crimpen zurückzuführen.  Für einen lang anhaltenden, störungsfreien Betrieb der Anlage ist es unerlässlich, bereits in der Planungsphase Zeit und Aufmerksamkeit auf kompatible, qualitativ hochwertige PV-Kabel zu verwenden.