EOW March 2014

Articolo tecnico

Sviluppo di un cavo per sistemi di produzione di energia fotovoltaica A cura di Arifumi Matsumura*, Masaki Nishiguchi Shigeru Kubo, Fitel Photonics Laboratory, Furukawa Electric Co Ltd, Giappone

Riassunto Furukawa ha

della corrente elettrica sarà maggiore e si prevede un aumento delle sezioni dei cavi. Comunque, la capacità di irradiazione con fasci di elettroni è limitata. Inoltre, nel caso di cavi di dimensioni ridotte per basse correnti elettriche, il costo dell’equipaggiamento di irradiazione è elevato, e si richiede di effettuare il bridging senza irradiazione con fasci di elettroni. Il nuovo cavo soddisfa dunque la norma relativa alle proprietà di resistenza termica con il metodo del bridging che non esegue l’irradiazione di elettroni nei materiali di poliolefina. Di seguito vengono descritte le principali proprietà fisiche di un cavo per sistemi di produzione di energia fotovoltaica recentemente sviluppato. È stata realizzata una prova di resistenza termica conformemente alle norme IEC60811-2-1. Da un cavo sono stati ritagliati un campione tubolare dell’isola- mento e un campione tubolare della guaina. I campioni sono stati appesi in un forno ad una temperatura di 20ºC. È stato applicato un carico di 20 N/cm 2 ai campioni di prova. Dopo 15 minuti è stata misurata la percentuale di allungamento. Quindi è stato rimosso il carico. Dopo il ripristino della temperatura nel forno, i campioni di prova sono stati rimossi e raffreddati sino a raggiungere la temperatura ambiente. È stata quindi nuovamente misurata la percentuale di allungamento. Sono stati giudicati accettabili i risultati delle prove con una percentuale di allungamento sotto carico inferiore al 100 per cento e una percentuale di allungamento dopo la rimozione del carico pari al 25 per cento. 3.2 Proprietà di resistenza alla degradazione termica Da un cavo sono stati ritagliati un campione tubolare dell’isolamento e un campione tubolare della guaina. 3 Metodo di prova 3.1 Prove di resistenza termica

eolica, fotovoltaica e della biomassa. Per quanto riguarda la produzione di energia fotovoltaica, si sono diffuse rapidamente le installazioni di dimensioni superiori a 1 megawatt, le cosiddette “mega solar”. In futuro, si prevede un aumento della domanda di cavi che trovano applicazione in questi impianti di produzione di energia. Attualmente, ciascun paese applica le proprie norme per assicurare l’affidabilità dei cavi elettrici utilizzati per questi impianti di produzione di energia. In Europa vengono applicate le norme TÜV 2Pfg1169, mentre nel Nord America si utilizzano le norme UL4703 [3] . Recentemente, in Giappone sono state istituite le norme JCS4517 basate sulle norme TÜV 2Pfg1169. Siccome ciascun paese applica norme distinte, vi è una domanda crescente di cavi compatibili che soddisfino tutte le norme. Dall’altro canto, è necessario sviluppare cavi meno costosi per una maggiore distribuzione di questi impianti. Attualmente, la domanda per cavi a basso costo è molto più elevata rispetto alla domanda di cavi integrati. Alla luce di un tale scenario, Furukawa ha sviluppato un cavo che soddisfa i requisiti delle norme TÜV e JCS. 2 Un cavo sviluppato recentemente per sistemi di produzione di energia fotovoltaica La proprietà più richiesta per un cavo per sistemi di produzione di energia fotovoltaica è la resistenza termica, proprietà che si richiede anche per le norme TÜV e JCS. Generalmente, per soddisfare la norma relativa a tale proprietà, viene irradiato un filo elettrico di poliolefina incombustibile senza alogeni mediante fasci di elettroni. Tuttavia, in un impianto “mega solar” futuro, la capacità

sviluppato cavo per sistemi di produzione di energia fotovoltaica che soddisfa i requisiti della norma TÜV 2Pfg1169/2007 [1] e la norma JCS4517 [2] . Al fine di soddisfare i requisiti di tali norme, un cavo per sistemi di produzione di energia fotovoltaica richiede materiali isolanti e di rivestimento senza alogeni. Inoltre, il cavo deve essere resistente alla propagazione verticale della fiamma, alle alte e basse temperature e agli acidi. É infine necessario che il cavo presenti un indice di temperatura superiore a 120ºC, poiché le temperature nell’ambiente di lavoro possono variare da -40ºC a +90ºC. La temperatura alla quale si ottiene un 50 per cento di invecchiamento residuo dopo 20.000 ore deve essere superiore a 120ºC. In particolare, si richiedono eccellenti caratteristiche di resistenza alla degradazione termica. Per questo nuovo cavo è stato utilizzato il polietilene reticolato come isolante e la poliolefina reticolata altamente incombustibile come materiale di rivesti- mento. Ciò ha consentito la conformità con i requisiti sopra indicati. Inoltre, è stato confermato che l’utilizzo effettivo di questo cavo non presenta alcun problema in termini di caratteristiche di spellatura e gocciolamento. È anche possibile fabbricare questo cavo senza utilizzare alcun equipaggiamento di connes- sione (“bridging”) come le macchine di irradiazione con fasci di elettroni. Questo cavo presenta numerosi vantaggi in termini di costi e rappresenta una risposta per la produzione su vasta scala. 1 Introduzione Negli ultimi anni, contemporaneamente ad un crescente interesse nei confronti dei problemi ambientali in tutto il mondo, hanno ricevuto un notevole impulso le attività di produzione dell’energia rinnovabile come la produzione di energia un

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Marzo 2014