Instalações solares offshore e flutuantes têm apresentado rápido crescimento, à medida que os desenvolvedores buscam utilizar superfícies de água subutilizadas e reduzir a concorrência terrestre. O mercado de energia solar fotovoltaica flutuante foi avaliado em US$ 7,7 bilhões em 2024 e projeta-se um crescimento constante na próxima década, impulsionado por avanços tecnológicos em materiais e sistemas de ancoragem, bem como por políticas de apoio em muitas regiões. Nesse contexto, os cabos fotovoltaicos marítimos tornam-se componentes essenciais: eles devem suportar água salgada agressiva, exposição aos raios UV, estresse mecânico das ondas e bioincrustação ao longo de uma longa vida útil. A norma 2PfG 2962 da TÜV Rheinland (que levou à Marca TÜV Bauart) aborda especificamente esses desafios, definindo requisitos de teste de desempenho e certificação para cabos em aplicações fotovoltaicas marítimas.
Este artigo examina como os fabricantes podem atender aos requisitos do 2PfG 2962 por meio de testes de desempenho robustos e práticas de design.
1. Visão geral do padrão 2PfG 2962
A norma 2PfG 2962 é uma especificação da TÜV Rheinland desenvolvida especificamente para cabos fotovoltaicos destinados a aplicações marítimas e flutuantes. Baseia-se em normas gerais para cabos fotovoltaicos (por exemplo, IEC 62930 / EN 50618 para energia fotovoltaica terrestre), mas adiciona testes rigorosos para água salgada, radiação UV, fadiga mecânica e outros estressores específicos para aplicações marítimas. Os objetivos da norma incluem garantir a segurança elétrica, a integridade mecânica e a durabilidade a longo prazo em condições offshore variáveis e exigentes. Aplica-se a cabos CC com capacidade nominal de até 1.500 V, utilizados em sistemas fotovoltaicos próximos à costa e flutuantes, exigindo um controle de qualidade de produção consistente para que os cabos certificados em produção em massa correspondam aos protótipos testados.
2. Desafios ambientais e operacionais para cabos fotovoltaicos marítimos
Os ambientes marinhos impõem múltiplos estressores simultâneos aos cabos:
Corrosão da água salgada e exposição química: a imersão contínua ou intermitente em água do mar pode atacar o revestimento condutor e degradar as bainhas de polímero.
Radiação UV e envelhecimento causado pela luz solar: a exposição direta ao sol em matrizes flutuantes acelera a fragilização do polímero e a formação de rachaduras na superfície.
Temperaturas extremas e ciclos térmicos: variações diárias e sazonais de temperatura causam ciclos de expansão/contração, estressando as ligações de isolamento.
Tensões mecânicas: o movimento das ondas e o movimento impulsionado pelo vento causam flexão e flexão dinâmicas e potencial abrasão contra flutuadores ou equipamentos de amarração.
Bioincrustação e organismos marinhos: O crescimento de algas, cracas ou colônias microbianas nas superfícies dos cabos pode alterar a dissipação térmica e adicionar tensões localizadas.
Fatores específicos da instalação: Manuseio durante a implantação (por exemplo, desenrolamento do tambor), flexão em torno dos conectores e tensão nos pontos de terminação.
Esses fatores combinados diferem significativamente dos conjuntos terrestres, necessitando de testes personalizados de acordo com 2PfG 2962 para simular condições marinhas realistas
3. Requisitos básicos de teste de desempenho conforme 2PfG 2962
Os principais testes de desempenho exigidos pelo 2PfG 2962 geralmente incluem:
Testes de isolamento elétrico e dielétrico: Testes de resistência a alta tensão (por exemplo, testes de tensão CC) em câmaras de água ou umidade para confirmar que não há quebra sob condições de imersão.
Resistência de isolamento ao longo do tempo: Monitoramento da resistência de isolamento quando os cabos são imersos em água salgada ou ambientes úmidos para detectar a entrada de umidade.
Verificações de resistência à tensão e descarga parcial: garantindo que o isolamento possa tolerar a tensão de projeto mais a margem de segurança sem descarga parcial, mesmo após o envelhecimento.
Testes mecânicos: Testes de resistência à tração e alongamento de materiais de isolamento e revestimento após ciclos de exposição; testes de fadiga por flexão simulando flexão induzida por ondas.
Flexibilidade e testes de flexão repetidos: flexão repetida sobre mandris ou plataformas de teste de flexão dinâmica para imitar o movimento das ondas.
Resistência à abrasão: Simulação de contato com flutuadores ou elementos estruturais, possivelmente usando meios abrasivos, para avaliar a durabilidade da capa.
4. Testes de envelhecimento ambiental
Neblina salina ou imersão em água do mar simulada por períodos prolongados para avaliar corrosão e degradação de polímeros.
Câmaras de exposição UV (intemperismo acelerado) para avaliar a fragilização da superfície, mudança de cor e formação de rachaduras.
Avaliações de hidrólise e absorção de umidade, geralmente por meio de imersão prolongada e testes mecânicos posteriores.
Ciclagem térmica: Ciclagem entre temperaturas baixas e altas em câmaras controladas para revelar delaminação ou microfissuras no isolamento.
Resistência química: Exposição a óleos, combustíveis, agentes de limpeza ou compostos antiincrustantes comumente encontrados em ambientes marinhos.
Retardação de chama ou comportamento de fogo: Para instalações específicas (por exemplo, módulos fechados), verificar se os cabos atendem aos limites de propagação de chama (por exemplo, IEC 60332-1).
Envelhecimento a longo prazo: testes de vida útil acelerados que combinam exposição à temperatura, raios UV e sal para prever a vida útil e estabelecer intervalos de manutenção.
Esses testes garantem que os cabos mantenham o desempenho elétrico e mecânico ao longo da vida útil esperada de várias décadas em implantações de energia fotovoltaica marítima.
5. Interpretação dos resultados dos testes e identificação dos modos de falha
Após o teste:
Padrões comuns de degradação: rachaduras no isolamento devido a raios UV ou ciclos térmicos; corrosão ou descoloração do condutor devido à entrada de sal; bolsas de água indicando falhas na vedação.
Analisando tendências de resistência de isolamento: um declínio gradual em testes de imersão pode indicar formulação de material abaixo do ideal ou camadas de barreira insuficientes.
Indicadores de falha mecânica: Perda de resistência à tração pós-envelhecimento sugere fragilização do polímero; alongamento reduzido indica aumento de rigidez.
Avaliação de risco: Comparação das margens de segurança restantes com as tensões operacionais e cargas mecânicas esperadas; avaliação se as metas de vida útil (por exemplo, mais de 25 anos) são alcançáveis.
Ciclo de feedback: os resultados dos testes informam ajustes de material (por exemplo, maiores concentrações de estabilizador UV), ajustes de design (por exemplo, camadas de revestimento mais espessas) ou melhorias de processo (por exemplo, parâmetros de extrusão). A documentação desses ajustes é crucial para a repetibilidade da produção.
A interpretação sistemática sustenta a melhoria contínua e a conformidade
6. Seleção de materiais e estratégias de projeto para atender à norma 2PfG 2962
Considerações principais:
Opções de condutores: condutores de cobre são padrão; cobre estanhado pode ser preferível para maior resistência à corrosão em ambientes de água salgada.
Compostos isolantes: Poliolefinas reticuladas (XLPO) ou polímeros especialmente formulados com estabilizadores UV e aditivos resistentes à hidrólise para manter a flexibilidade ao longo de décadas.
Materiais do revestimento: compostos de revestimento robustos com antioxidantes, absorvedores de UV e enchimentos para resistir à abrasão, névoa salina e temperaturas extremas.
Estruturas em camadas: Projetos multicamadas podem incluir camadas semicondutoras internas, películas de barreira contra umidade e revestimentos protetores externos para bloquear a entrada de água e danos mecânicos.
Aditivos e enchimentos: Uso de retardantes de chamas (quando necessário), agentes antifúngicos ou antimicrobianos para limitar os efeitos de bioincrustação e modificadores de impacto para preservar o desempenho mecânico.
Armadura ou reforço: para sistemas flutuantes em águas profundas ou de alta carga, adicionar reforço metálico trançado ou sintético para suportar cargas de tração sem comprometer a flexibilidade.
Consistência de fabricação: controle preciso de receitas de composição, temperaturas de extrusão e taxas de resfriamento para garantir propriedades uniformes do material em todos os lotes.
A seleção de materiais e designs com desempenho comprovado em aplicações marítimas ou industriais análogas ajuda a atender aos requisitos 2PfG 2962 de forma mais previsível
7. Controle de qualidade e consistência da produção
Manutenção da certificação em demandas de produção em volume:
Inspeções em linha: verificações dimensionais regulares (tamanho do condutor, espessura do isolamento), inspeções visuais para defeitos de superfície e verificação de certificados de lote de material.
Cronograma de testes de amostra: Amostragem periódica para testes importantes (por exemplo, resistência de isolamento, testes de tração), replicando as condições de certificação para detectar desvios precocemente.
Rastreabilidade: documentar números de lote de matéria-prima, parâmetros de composição e condições de produção para cada lote de cabos para permitir análises de causa raiz caso surjam problemas.
Qualificação de fornecedores: garantir que os fornecedores de polímeros e aditivos atendam consistentemente às especificações (por exemplo, classificações de resistência a UV, conteúdo antioxidante).
Preparação para auditoria de terceiros: manutenção de registros completos de testes, logs de calibração e documentos de controle de produção para auditorias ou recertificação da TÜV Rheinland.
Sistemas robustos de gestão da qualidade (por exemplo, ISO 9001) integrados com requisitos de certificação ajudam os fabricantes a manter a conformidade
longo prazo
Certificação TÜV 2PfG 2962 da Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
Em 11 de junho de 2025, durante a 18ª (2025) Conferência e Exposição Internacional de Energia Solar Fotovoltaica e Inteligente (SNEC PV+2025), a TÜV Rheinland emitiu um certificado de certificação de tipo TÜV Bauart Mark para cabos para sistemas fotovoltaicos offshore baseados na norma 2PfG 2962 para a Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (doravante denominada "Weihexiang"). O Sr. Shi Bing, Gerente Geral de Componentes de Produtos e Serviços Solares e Comerciais da TÜV Rheinland Grande China, e o Sr. Shu Honghe, Gerente Geral da Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., compareceram à cerimônia de premiação e testemunharam os resultados dessa cooperação.
Horário da publicação: 24/06/2025