Aurinkosähköntuotantojärjestelmien nopean maailmanlaajuisen kehityksen myötä aurinkosähkökaapelit (PV-kaapelit) – kriittisinä komponentteina, jotka yhdistävät aurinkosähkömoduulit, invertterit ja liitäntälaatikot – ovat ratkaisevassa roolissa aurinkovoimalan yleisen turvallisuuden ja käyttöiän kannalta. Perinteisiin sähkökaapeleihin verrattuna aurinkosähkökaapeleilla on erittäin erikoistuneet rakennesuunnittelut ja kaapelimateriaalivalinnat.
1. Mikä on aurinkosähkökaapeli?
Aurinkosähkökaapelia, joka tunnetaan myös aurinkokaapelina tai aurinkosähköön tarkoitettuna kaapelina, käytetään pääasiassa aurinkovoimaloissa, hajautetuissa aurinkosähköjärjestelmissä ja katolle asennettavissa aurinkosähköasennuksissa. Yleisiä malleja ovat PV1-F ja H1Z2Z2-K, jotka ovat kansainvälisten standardien, kuten EN 50618 ja IEC 62930, mukaisia.
Koska aurinkosähkökaapelit altistuvat jatkuvasti ulkoympäristöille, niiden on toimittava luotettavasti korkeissa lämpötiloissa, voimakkaassa ultraviolettisäteilyssä, matalissa lämpötiloissa, kosteudessa ja otsonille altistumisessa. Tämän seurauksena niiden eriste- ja vaippamateriaalien vaatimukset ovat huomattavasti korkeammat kuin tavallisten kaapeleiden. Tyypillisiä ominaisuuksia ovat kestävyys korkeille ja matalille lämpötiloille, erinomainen UV-vanhenemisen kestävyys, kemiallinen korroosionkestävyys, palonesto, ympäristöystävällisyys ja suunniteltu käyttöikä vähintään 25 vuotta.
2. Kaapelimateriaalien haasteet aurinkosähkösovelluksissa
Käytännön sovelluksissa aurinkosähkökaapelit asennetaan yleensä suoraan ulos. Esimerkiksi Euroopan alueilla aurinkosähköjärjestelmien ympäristön lämpötila voi aurinkoisissa olosuhteissa lähestyä 100 °C:ta. Samaan aikaan kaapelit altistuvat pitkäaikaiselle UV-säteilylle, päivä- ja yölämpötilan vaihteluille ja mekaaniselle rasitukselle.
Tällaisissa olosuhteissa tavalliset PVC-kaapelit tai perinteiset kumikaapelit eivät pysty ylläpitämään vakaata pitkäaikaista suorituskykyä. Jopa 90 °C:n lämpötilaan mitoitetut kumikaapelit tai 70 °C:n lämpötilaan mitoitetut PVC-kaapelit ovat alttiita eristyksen ikääntymiselle, vaipan halkeilulle ja nopealle suorituskyvyn heikkenemiselle ulkona käytettäessä aurinkosähköjärjestelmissä, mikä lyhentää merkittävästi järjestelmän käyttöikää.
3. Aurinkosähkökaapeleiden ydinominaisuudet: Erikoiseristys- ja vaippamateriaalit
Aurinkosähkökaapeleiden keskeiset suorituskykyedut johtuvat pääasiassa niiden aurinkosähköön tarkoitetuista eriste- ja vaippayhdisteistä. Nykyään käytetty päämateriaalijärjestelmä on säteilyllä silloitettu polyolefiini, joka tyypillisesti perustuu korkealaatuiseen polyeteeniin (PE) tai muihin polyolefiineihin.
Elektronisuihkusäteilytyksen avulla materiaalin molekyyliketjut silloittuvat, mikä muuttaa rakenteen kestomuovista kertamuovautuvaksi. Tämä prosessi parantaa merkittävästi lämmönkestävyyttä, ikääntymisen kestävyyttä ja mekaanista suorituskykyä. Säteilyllä silloitetut polyolefiinimateriaalit mahdollistavat aurinkosähkökaapeleiden jatkuvan toiminnan 90–120 °C:n lämpötilassa ja tarjoavat samalla erinomaisen joustavuuden alhaisissa lämpötiloissa, UV-kestävyyden, otsoninkestävyyden ja kestävyyden ympäristön aiheuttamaa jännityshalkeilua vastaan. Lisäksi nämä materiaalit ovat halogeenittomia ja ympäristöystävällisiä.
4. Rakenteiden ja materiaalien vertailu: aurinkokaapelit vs. perinteiset kaapelit
4.1 Aurinkosähkökaapeleiden tyypillinen rakenne ja materiaalit
Johdin: Hehkutettu kuparijohdin tai tinattu kuparijohdin, jossa yhdistyvät korkea sähkönjohtavuus ja korroosionkestävyys
Eristyskerros: Säteilyllä silloitettu polyolefiinieristeyhdiste (aurinkosähkökaapeleille tarkoitettu eristemateriaali)
Vaippakerros: Säteilyllä silloitettu polyolefiinivaippayhdiste, joka tarjoaa pitkäaikaisen ulkosuojan
4.2 Perinteisten kaapeleiden tyypillinen rakenne ja materiaalit
Johdin: Kuparijohdin tai tinattu kuparijohdin
Eristyskerros: PVC-eristeyhdiste taiXLPE (silloitettu polyeteeni)eristysaine
Vaippakerros:PVCvaippayhdiste
5. Materiaalivalinnan aiheuttamat perustavanlaatuiset suorituskykyerot
Johtimen näkökulmasta aurinkosähkökaapelit ja perinteiset kaapelit ovat pohjimmiltaan samanlaisia. Perustavat erot ovat eriste- ja vaippamateriaalien valinnassa.
Perinteisissä kaapeleissa käytetyt PVC-eriste- ja PVC-vaippasekoitukset soveltuvat pääasiassa sisätiloihin tai suhteellisen leutoihin olosuhteisiin, ja niiden lämmön-, UV-säteilyn- ja ikääntymisenkestävyys on rajallinen. Sitä vastoin aurinkosähkökaapeleissa käytetyt säteilyllä silloitetut polyolefiinieriste- ja vaippasekoitukset on kehitetty erityisesti pitkäaikaiseen ulkokäyttöön, ja ne ylläpitävät vakaata sähköistä ja mekaanista suorituskykyä äärimmäisissä ympäristöolosuhteissa.
Siksi, vaikka perinteisten kaapeleiden korvaaminen aurinkosähkökaapeleilla voi alentaa alkukustannuksia, se lisää merkittävästi ylläpitoriskejä ja lyhentää aurinkosähköjärjestelmän kokonaiskäyttöikää.
6. Johtopäätös: Materiaalivalinta määrää aurinkosähköjärjestelmien pitkän aikavälin luotettavuuden
Aurinkosähkökaapelit eivät ole yksinkertaisia korvikkeita tavallisille kaapeleille, vaan erikoiskaapelituotteita, jotka on suunniteltu erityisesti aurinkosähkösovelluksiin. Niiden pitkän aikavälin luotettavuus riippuu pohjimmiltaan korkean suorituskyvyn omaavien aurinkosähkökaapelien eristys- ja vaippamateriaalien valinnasta, erityisesti säteilyllä silloitettujen polyolefiinimateriaalijärjestelmien asianmukaisesta käytöstä.
Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelijoille, asentajille ja kaapelimateriaalien toimittajille on tärkeää ymmärtää perusteellisesti aurinkosähkökaapeleiden ja perinteisten kaapeleiden materiaalitason erot, jotta aurinkosähkövoimaloiden toiminta olisi turvallista, vakaata ja pitkäkestoista.
Julkaisuaika: 31.12.2025