Vzhľadom na rýchly globálny rozvoj fotovoltaických (FV) systémov na výrobu energie zohrávajú fotovoltaické káble (FV káble) – ako kritické komponenty spájajúce FV moduly, meniče a zlučovacie skrinky – rozhodujúcu úlohu v celkovej bezpečnosti a životnosti solárnej elektrárne. V porovnaní s konvenčnými silovými káblami sa fotovoltaické káble vyznačujú vysoko špecializovanými konštrukčnými návrhmi a výberom materiálov káblov.
1. Čo je fotovoltaický kábel?
Fotovoltaický kábel, tiež známy ako solárny kábel alebo kábel špecifický pre FV, sa používa hlavne v solárnych elektrárňach, distribuovaných fotovoltaických systémoch a strešných FV inštaláciách. Medzi bežné modely patria PV1-F a H1Z2Z2-K, ktoré spĺňajú medzinárodné normy ako EN 50618 a IEC 62930.
Keďže fotovoltaické káble sú neustále vystavené vonkajšiemu prostrediu, musia spoľahlivo fungovať pri vysokých teplotách, silnom ultrafialovom žiarení, nízkych teplotách, vlhkosti a pôsobení ozónu. V dôsledku toho sú ich požiadavky na izolačné materiály a plášťové materiály výrazne vyššie ako u bežných káblov. Medzi typické vlastnosti patrí odolnosť voči vysokým a nízkym teplotám, vynikajúca odolnosť voči starnutiu v dôsledku UV žiarenia, chemická odolnosť proti korózii, retardácia horenia, šetrnosť k životnému prostrediu a projektovaná životnosť 25 rokov alebo viac.
2. Výzvy týkajúce sa káblových materiálov vo fotovoltaických aplikáciách
V reálnych aplikáciách sa fotovoltaické káble zvyčajne inštalujú priamo vonku. Napríklad v európskych regiónoch sa okolitá teplota fotovoltaických systémov môže za slnečného svitu priblížiť k 100 °C. Zároveň sú káble vystavené dlhodobému UV žiareniu, denným a nočným teplotným výkyvom a mechanickému namáhaniu.
Za takýchto podmienok si štandardné PVC káble alebo konvenčné gumené káble nedokážu udržať stabilný dlhodobý výkon. Dokonca aj gumené káble určené pre prevádzku pri teplote 90 °C alebo PVC káble určené pre 70 °C sú pri použití vo vonkajších fotovoltaických systémoch náchylné na starnutie izolácie, praskanie plášťa a rýchle zníženie výkonu, čo výrazne skracuje životnosť systému.
3. Základné vlastnosti fotovoltaických káblov: Špecializované izolačné a plášťové materiály
Kľúčové výhody fotovoltaických káblov z hľadiska výkonu vyplývajú predovšetkým z ich izolačných a plášťových zlúčenín špecifických pre fotovoltaiku. Hlavným materiálovým systémom používaným v súčasnosti je radiačne zosieťovaný polyolefín, zvyčajne na báze vysoko kvalitného polyetylénu (PE) alebo iných polyolefínov.
Ožiarením elektrónovým lúčom sa molekulárne reťazce materiálu zosieťujú, čím sa štruktúra mení z termoplastickej na termosetovú. Tento proces výrazne zvyšuje tepelnú odolnosť, odolnosť voči starnutiu a mechanické vlastnosti. Radiačne zosieťované polyolefínové materiály umožňujú fotovoltaickým káblom nepretržitú prevádzku pri teplotách 90 – 120 °C a zároveň poskytujú vynikajúcu flexibilitu pri nízkych teplotách, odolnosť voči UV žiareniu, ozónu a praskaniu v dôsledku environmentálneho napätia. Okrem toho sú tieto materiály bezhalogénové a šetrné k životnému prostrediu.
4. Porovnanie konštrukcií a materiálov: Fotovoltaické káble vs. konvenčné káble
4.1 Typická štruktúra a materiály fotovoltaických káblov
Vodič: Žíhaný medený vodič alebo pocínovaný medený vodič, ktorý kombinuje vysokú elektrickú vodivosť s odolnosťou proti korózii
Izolačná vrstva: Radiačne zosieťovaná polyolefínová izolačná zmes (izolačný materiál špecifický pre FV káble)
Plášťová vrstva: Radiačne zosieťovaná polyolefínová plášťová zmes, ktorá poskytuje dlhodobú ochranu pred vonkajšími vplyvmi
4.2 Typická štruktúra a materiály konvenčných káblov
Vodič: Medený vodič alebo pocínovaný medený vodič
Izolačná vrstva: PVC izolačná zmes aleboXLPE (zosieťovaný polyetylén)izolačná zmes
Plášťová vrstva:PVCoplášťovacia zmes
5. Základné rozdiely vo výkone spôsobené výberom materiálu
Z hľadiska vodiča sú fotovoltaické káble a konvenčné káble v podstate rovnaké. Základné rozdiely spočívajú vo výbere izolačných materiálov a materiálov plášťa.
PVC izolačné a plášťové zmesi používané v konvenčných kábloch sú vhodné najmä do vnútorných alebo relatívne miernych prostredí a ponúkajú obmedzenú odolnosť voči teplu, UV žiareniu a starnutiu. Naproti tomu radiačne zosieťované polyolefínové izolačné a plášťové zmesi používané vo fotovoltaických kábloch sú špeciálne vyvinuté pre dlhodobú vonkajšiu prevádzku a dokážu si udržať stabilný elektrický a mechanický výkon aj v extrémnych podmienkach prostredia.
Preto, hoci nahradenie konvenčných káblov fotovoltaickými káblami môže znížiť počiatočné náklady, výrazne zvyšuje riziká údržby a skracuje celkovú životnosť fotovoltaického systému.
6. Záver: Výber materiálu určuje dlhodobú spoľahlivosť fotovoltaických systémov
Fotovoltaické káble nie sú jednoduchou náhradou bežných káblov, ale špecializovanými káblovými produktmi navrhnutými špeciálne pre fotovoltaické aplikácie. Ich dlhodobá spoľahlivosť zásadne závisí od výberu vysokovýkonných izolačných a plášťových materiálov pre fotovoltaické káble, najmä od správneho použitia radiačne zosieťovaných polyolefínových materiálových systémov.
Pre projektantov, inštalatérov a dodávateľov káblových materiálov fotovoltaických systémov je dôkladné pochopenie rozdielov na úrovni materiálov medzi fotovoltaickými káblami a konvenčnými káblami nevyhnutné pre zabezpečenie bezpečnej, stabilnej a dlhodobej prevádzky fotovoltaických elektrární.
Čas uverejnenia: 31. decembra 2025