ניתוח טכנולוגיית עמידות בפני קורוזיה בחומר כבל פוטו-וולטאי על פני הים: התמודדות עם אתגרים ימיים

מבוא למערכות פוטו-וולטאיות ימיות

ביקוש עולמי גובר לאנרגיה ימית מתחדשת

ככל שהעולם עובר במהירות לניטרליות פחמן, מקורות אנרגיה מתחדשים תפסו מקום מרכזי. ביניהם,פוטו-וולטאית ימית— המכונות גם אנרגיה סולארית צפה או אנרגיה פוטו-וולטאית על פני הים — צצות כפתרון מבטיח הן למחסור בקרקע והן לגיוון האנרגיה. מדינות עם קרקע שמישית מוגבלת אך קווי חוף רבים, כמו יפן, סינגפור וחלקים מאירופה, בוחנות באגרסיביות התקנות פוטו-וולטאיות ימיות וקרובות לחוף.

סולארי צף לא רק מספק חשמל נקי אלא גםמשפר את ניצול הקרקע, מפחית אידוי מים, ותומך בשימוש משולב עם מערכות חקלאות ימית או טיפול במים. בעוד שרוב ההתקנות המוקדמות היו באגמים או מאגרים של מים מתוקים, המעבר למתקנים בים הפתוח ובחופיםמציג סט ייחודי של אתגרים, במיוחד בעמידות החומרים ובאורך החיים של המערכת.

בסביבות קשות שכאלה, בהן מתקיימים יחד מי מלח, לחות, רוח וקרינת UV עזה,כבלים הופכים לאחד הרכיבים הפגיעים אך הקריטיים ביותרהם משמשים כעמוד השדרה החשמלי של מערכת הפוטו-וולטאית, ומחברים מודולים לממירים ולתחנות כוח. כל כשל עלול להוביל לאובדן חשמל, השבתת מערכת או אפילו לסכנות בטיחות.

לפיכך, יש דגש גובר על פיתוחחומרי כבלים עמידים בפני קורוזיה ומזג אווירשיכולים לעמוד בגורמי הלחץ הייחודיים של הסביבה הימית במשך 25+ שנים.

יתרונות של אנרגיה פוטו-וולטאית צפה על פני מערכות קרקעיות

אנרגיה סולארית צפה מציעה יתרונות רבים בהשוואה למערכות פוטו-וולטאיות יבשתיות:

• שימוש יעיל בקרקע: נמנע מתחרות עם קרקע חקלאית או עירונית.

• יעילות משופרת של הפאנלטמפרטורות סביבה קרירות יותר מהמים הסובבים מסייעות להפחית הפסדים תרמיים.

• אידוי מים מופחתאידיאלי לשימוש במאגרים או מקווי מים באזורים מועדים לבצורת.

• מדרגיות מודולריתקל להרחבה ללא הנדסה אזרחית משמעותית.

• תאימות עם מערכות היברידיות של מערכות מתחדשותניתן לשלב עם מערכות אנרגיית רוח ימית, אנרגיית גאות ושפל או מימן.

עם זאת, יתרונות אלה מגיעים עםדרישות ביצועי חומר גבוהות יותר, במיוחד עבור כבלים החשופים לאוויר ימי או לטבילה.

זו הסיבה שחדשנות בחומרי כבלים, במיוחד בעמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני UV, נתפס כיום כגורם מכריע בפתיחת הפוטנציאל של פריסות פוטו-וולטאיות צפות בקנה מידה גדול.

תפקיד הכבלים ביציבות המערכת ובאורך החיים

כבלים פוטו-וולטאיים אינם רק רכיבים פסיביים - הםגורמים פעילים המאפשרים אמינות, יעילות ובטיחות של המערכתבמערכות פוטו-וולטאיות ימיות, כבלים חייבים לפעול תחת עומס מתמשך, כולל:

• ריסוס מי מלח וטבילה

• חשיפה לשמש ומחזורי חום

• תנועה מכנית מגלים ורוח

• תנאי אטמוספירה קורוזיביים

ביצועי כבל לא מספקים עלולים להוביל ל:

• פירוק הבידוד

• קצר חשמלי או קשת

• כשל מערכתי בטרם עת

• עלויות תפעול מוגברות

לכן, בחירת חומר הכבל הנכון אינה רק בחירה טכנית - זוהי החלטה אסטרטגית שמשפיעה עלעלות מחזור החיים הכולל, זמן הפעילות ותשואה על ההשקעה (ROI) של מערכת פוטו-וולטאית ימית.

חומרים בעלי ביצועים גבוהים כגוןפוליאולפינים צולבים ללא הלוגן (XLPO)הופכים יותר ויותר לסטנדרט לאיזון שלהם בין עמידות מכנית, חשמלית וסביבתית.

אתגרים ייחודיים של הסביבה הימית

חשיפה מתמדת למים מלוחים ולחות גבוהה

מי מלח הם אחד מחומרי הקורוזיה האגרסיביים ביותר המצויים בטבע. שלא כמו מים מתוקים, הם מכילים מלחים מומסים - בעיקר נתרן כלורי - אשרהאצת חמצון ותגובות אלקטרוכימיותעל משטחי מתכת ופולימרים.

עבור כבלים, הדבר מציג מספר סכנות:

• קורוזיה מואצת של מוליכים(במיוחד בנקודות סיום)

• התדרדרות של בידוד ומעילים

• חדירת מים לתוך ליבות הכבל, מה שמוביל לקצרים פנימיים

בנוסף, לחות סביבתית גבוהה - לעתים קרובות מעל 80% באזורי חוף - יכולהחומרי כבלים חדירים, במיוחד אם הם נקבוביים או סדוקים עקב חשיפה לקרינת UV.

עם הזמן, השפעות אלו עלולות לפגוע ב:

• התנגדות בידוד חשמלי

• חוזק דיאלקטרי

• גמישות מכנית

לכן, כבלים ימיים חייבים להיות עשויים מחומרים עםתכונות חסימה יוצאות דופן של לחותוציפויים עמידים בפני קורוזיה.

קרינת UV ותנודות טמפרטורה

סביבות פני הים חשופות לקרינת UV עזה וממושכת, מה שגורם ל:

• פוטו-חמצון של מעילי פולימר

• דהיית צבע ושבריריות

• סדקים על פני השטח, המובילים לחדירת מים

באזורים טרופיים וסובטרופיים, טמפרטורות היום עשויות לעלות על 50 מעלות צלזיוס על פני הכבלים, בעוד שהלילות קרירים, מה שיוצרמחזורים תרמיים יומייםהתרחבות והתכווצות חוזרות ונשנות אלו עלולות לגרום ל:

• סדקי מאמץ

• התרופפות של מחברים

• התדרדרות של איטום לטווח ארוך

ללא חומרים בעלי עמידות בפני קרינת UV, מעילי כבלים עלולים להיכשל תוך מספר שנים בלבד. זו הסיבהפולימרים ומייצבים עמידים בפני UVהם חובה בתרכובות כבלים ימיות.

חומרים מבוססי XLPO, כאשר הם מנוסחים כראוי, מציעים פתרון מצויןעמידות בפני הזדקנות UV ותרמיתמה שהופך אותם למתאימים מאוד למערכות פוטו-וולטאיות צפות.

סיכוני גידול עובש וזיהום ביולוגי

סכנה ימית שלעתים קרובות מתעלמים ממנה היאביופולוינג—הצטברות של אורגניזמים כמו אצות, רכיכות ורכיכות על משטחים שקועים. בעוד שלרוב מדובר על גופי ספינות ועוגנים, כבלים שקועים או שקועים חלקית גם הם בסיכון.

הצטברות ביולוגית יכולה להוביל ל:

• גרר מוגבר ומתח כבל

• פרצות בידוד כתוצאה מהפרשת חומצה ביולוגית

• צמיחת עובש במעטפות כבלים, במיוחד בסדקים לחים

בנוסף, פעילות ביולוגית בשילוב עם חשיפה למלח יוצרתקורוזיה הנגרמת על ידי מיקרוביאלים (MIC), אשר יכול לתקוף גם מתכות וגם פולימרים.

כדי להתמודד עם זה, חומרי כבלי PV ימיים זקוקים ל:

• עמידות אנטי-מיקרוביאלית ואנטי-פטרייתית

• משטחים חלקים והידרופובייםשמרתיעים את הקולוניזציה

• תרכובות עמידות לעובששמעכבים צמיחה אורגנית

חומרי כבל XLPO איכותיים מנוסחים לעתים קרובות עםתוספים ביוסטטייםובעלי מבנה מולקולרי סגורעמיד בפני חדירת מיקרוביאלית, ומוסיף שכבת הגנה נוספת.

דרישות מפתח לחומרי כבלי PV מפני הים

התנגדות תרמית בטמפרטורות קיצוניות

כבלים פוטו-וולטאיים ימיים חשופים לתנודות תרמיות רציפות, הנעים לעתים קרובות בין טמפרטורות מתחת לאפס באקלים קר יותר ועד מעל 90 מעלות צלזיוס תחת אור שמש ישיר על פני מים. כדי להישאר תקינים בתנאים כאלה, חומרי הכבלים חייבים:

• שמירה על שלמות מבניתלמרות התפשטות והתכווצות תרמית חוזרות ונשנות

• הימנעו מסדיקה, שבירות או ריכוך

• להבטיח ביצועים דיאלקטריים ובידוד יציבים

חומרי XLPO (פוליאולפין צולב) יעילים במיוחד כאן.מבנה מולקולרי צולבמאפשר להם לשמור על גמישות וחוזק מכני על פני טווחי טמפרטורות רחבים, בדרך כלל מ‎-40°C עד 125°C+, הרבה מעבר למה שיכולות להתמודד עם חלופות מבוססות PVC או גומי.

יציבות תרמית זו מבטיחה שגם לאחר שנים של מחזורי חום יומיים, הכבל שומר על:

• קיבולת נשיאת זרם עקבית

• עמידות בידוד ללא פשרות

• גמישות פיזית לתנועה והתפתלות

בסביבות ימיות שבהןקרינת השמש גבוהה ותוחלת החיים של המערכת עולה על שני עשורים, רמת התנגדות תרמית זו חיונית לאמינות לטווח ארוך.

עמידות מעולה למים וערפל מלח

אולי המאפיין החשוב ביותר עבור כל כבל פני הים הואחסינות מפני חדירת מיםוקורוזיה הנגרמת על ידי מלחאוויר הים נושא חלקיקי מלח עדינים החודרים דרך פתחים קטנים או בידוד פגום, מה שמוביל ל:

• קורוזיה של מוליכים

• ירידת התנגדות הבידוד

• קשת חשמלית או קצר חשמלי

כבלי PV ימיים בעלי ביצועים גבוהים חייבים לעבור בדיקות מחמירותבדיקות ערפל מלח וטבילה, כגון:

• חברת החשמל 60068-2-11בדיקת קורוזיה בערפל מלח

• עמידות למים בדירוג IP68עבור יישומים שקועים

חומרי XLPO אידיאליים משום שהם:

• ספיגת לחות מינימליתבשל המבנה הכימי הלא קוטבי שלהם

• לשמור על אטימותם גם לאחר חשיפה ממושכת

• אין לרכך או להתכלות בתנאי לחות

בנוסף, שלהםקשר מולקולרי הדוקמסייע להתנגד לנדידת יוני מלח, מה שהופך אותם לבחירה המועדפת בפריסות סולאריות חופיות וימיות.

יכולות עמידות לעובש, פטריות ואוזון

הסביבה הימית לא רק מביאה מלח - היא גם מטפחתצמיחה ביולוגית וחמצון אטמוספריכבלים חשופים לעיתים קרובות ל:

• נבגי פטריות ומושבות עובש

• רמות גבוהות של אוזון (O₃)עקב תגובות פוטוכימיות מעל פני האוקיינוס

• מזהמים כמו גופרית דו-חמצנית (SO₂) ותחמוצות חנקן (NOₓ)

אלה עלולים לפגוע בכבלים פולימריים סטנדרטיים, וכתוצאה מכך:

• סדקים וגירוד על פני השטח

• אובדן גמישות

• בידוד מוחלש

כדי למנוע זאת, כבלי PV ימיים המיוצרים עם XLPO חייבים להיות מתוכננים עם:

• תוספים עמידים בפני עובש

• תרכובות עמידות לאוזון

• משטחים חלקים והידרופוביים המונעים הידבקות פטרייתית

תרכובות הכבלים הימיות הטובות ביותר עומדות בדרישותIEC 60068-2-10 (בדיקת צמיחת עובש)ולהתנגד להידרדרות פני השטח בסביבות בעלות ריכוז אוזון גבוה, תוך הבטחהביצועים ובטיחות לטווח ארוך.

מבוא לחומרי XLPO בכבלים פוטו-וולטאיים ימיים

מהו פוליאולפין צולב (XLPO)?

פוליאולפין צולב (XLPO) הוא פולימר מיוחד המשמש לחומרי בידוד ומעיל בכבלים חשמליים בעלי ביצועים גבוהים. הוא נוצר על ידי קישור צולב כימי או פיזיקלי של שרשראות פוליאולפין (בדרך כלל פוליאתילן או פוליפרופילן), ויוצר...רשת מולקולרית תלת-ממדית.

מבנה זה מעניק לחומרי XLPO מספר יתרונות ביצועים:

• יציבות תרמית גבוהה

• עמידות מעולה בפני כימיקלים ומים

• חוזק מכני מעולה

• מאפיינים נמוכים של עשן ונטולי הלוגן

ביישומי כבלי PV ימיים, XLPO משמש גם כ-הבידוד הפנימי והמעטפת החיצונית, המספק פתרון מחומר יחיד המפשט את הייצור תוך שיפור הביצועים הסביבתיים.

קישור צולב מתבצע בדרך כלל באמצעות:

• קישור צולב באמצעות קרינה (קרן אלקטרונית)

• קישור צולב של מי חמצן כימי

• השתלת סילאן עם ריפוי לחות

כל שיטה מספקת דרגות שונות של צפיפות קשרים צולבים, מה שמאפשר למהנדסים להתאים חומרי XLPO ליעדי ביצועים ספציפיים - כגון גמישות, חוזק או עמידות בפני קורוזיה.

מדוע XLPO ללא הלוגן עדיף על פני חומרים מסורתיים

חומרי כבלים מסורתיים כמוPVC או גומי כלורייוצרים בעיות מרובות בסביבות ימיות:

• עמידות נמוכה בפני קורוזיה UV ומלח

• פליטת גזים רעילים בעת שריפה

• זיהום סביבתי מתכולת הלוגן

• גמישות נמוכה לאחר מחזור תרמי

XLPO נטול הלוגן מציע אלטרנטיבה בת קיימא ובעלת ביצועים גבוהים:

הבטיחות הסביבתית של XLPO היא נקודת מכירה מרכזית באזורי שימור ימיים ופרויקטים בעלי תו אנרגיה ירוקה, שבהן הפיקוח הרגולטורי קפדני.

יתרונות סביבתיים ובטיחותיים של XLPO

בנוסף לתכונותיו המכניות והכימיות, XLPO תורם למגוון רחב יותר שלפרופיל קיימות ובטיחותשל מתקני פוטו-וולטאיים ימיים:

• פליטת עשן נמוכהחיוני במקרה של שריפה על אסדות ימיות או ליד קווי חוף.

• אפס שחרור גז הלוגןמונע היווצרות גזים קורוזיביים ורעילים כמו HCl במהלך בעירה.

• יציבות תרמיתמפחית את התפשטות האש, ומשפר את בטיחות המערכת הכוללת.

יתר על כן, פורמולות XLPO רבות זמינות כעתתאימות REACH ו-RoHS, תוך התאמת המוצר לתקנות סביבתיות בינלאומיות והפחתת ההשפעות הסביבתיות על מחזור החיים.

זה הופך את XLPO לא רק לפתרון טכני אלא גם לבחירת חומרים אסטרטגיתעבור ממשלות וחברות אנרגיה שנותנות עדיפותביצועי ESG (סביבתיים, חברתיים, ניהול משילות)בפרויקטים שלהם בתחום האנרגיה המתחדשת.

מאפייני ביצועים של XLPO בדרגה ימית

עמידות בעירה ופליטת עשן נמוכה

בטיחות אש היא שיקול קריטי בסביבות ימיות. בניגוד למערכות פוטו-וולטאיות יבשתיות, שבהן פיזור באוויר הפתוח מגביל את הצטברות העשן,מתקנים סולאריים צפים על גופי מיםיכול לחוות:

• גישה מאוחרת לתגובת חירום

• אוורור מוגבל (במיוחד במערכות סגורות או קרובות לחוף)

• פוטנציאל נזק מוגבר למערכות אקולוגיות ימיות סמוכות

כבלי XLPO בדרגה ימית מתוכננים במיוחד להיותמעכב בעירה דל עשן וללא הלוגן (LSZH)משמעות הדבר היא שהם:

• להתנגד להצתהתחת עומס תרמי גבוה

• כיבוי עצמיכאשר מקורות להבה מוסרים

• לייצר עשן מינימלי, שיפור הראות בעתות חירום

• לא פולט גזי הלוגן, הימנעות מתוצרי לוואי קורוזיביים או רעילים

מאפיינים אלה מאומתים באמצעות סטנדרטים כגון:

• IEC 60332-1 ו-IEC 60332-3בדיקת התפשטות להבה

• EN 61034-2מדידת צפיפות עשן

• חברת החשמל 60754תכולת גז חומצה הלוגן ומוליכות

שימוש בכבלים XLPO עם אישורים אלה מסייע להבטיח שבמקרה נדיר של שריפה, תשתית הכבלים:

• ממזער נזק משני

• תומך בתגובה מהירה לחירום

• מגן על אנשי צוות וחיות בר ימיות מפני פליטות מזיקות

יציבות UV ועמידות בפני הזדקנות

קרינת UV חזקה במיוחד מעל פני מים, עקבחשיפה ישירה לשמש והחזרת אור מהים, וכתוצאה מכךפירוק פוטו-אורגני מואץשל חומרים שאינם מוגנים כראוי.

XLPO בדרגה ימית מצטיין בתחום זה משום שהוא:

• כולל מעכבי UVומייצבים בתוך מטריצת הפולימר

• מתחזקצבע, גמישות וחוזק מכניאפילו לאחר חשיפה ממושכת

• תערוכותללא סדקים או שבירות על פני השטחבמשך למעלה מ-20 שנה בבדיקות בליה מואצות

תקני בדיקה המשמשים לאימות זה כוללים:

• תקן ISO 4892-2בליה מלאכותית

• ASTM G154סימולציית חשיפה לקרינת UV

נתוני שדה מחוות סולאריות חופיות מאשרים כי מעטפות XLPO מעוצבות כראוי שומרות על90–95% מהתכונות הפיזיקליות והדיאלקטריות שלהםאפילו לאחר עשור של שירות, ביצועים טובים יותר מחומרים מסורתיים כמו PVC או גומי סטנדרטי.

זֶהעמידות לטווח ארוך לקרינת UVהוא המפתח לשמירה על תפקוד ואסתטיקה של כבלים במערכות פוטו-וולטאיות צפות הממוקמות באזורים טרופיים, מדבריים וגובה רב בחוף.

חוזק מכני תחת לחץ ארוך טווח

מערכות פוטו-וולטאיות ימיות מתמודדות עם רציףמאמץ מכנימִן:

• תנועת גלים

• תנודה הנגרמת על ידי רוח

• תנועת מערכת עיגון

• התפשטות והתכווצות תרמית

כבלים המותקנים במערכות צפות חייבים לעמוד בפני כוחות כיפוף, גמישות ופיתול תכופים מבלי:

• קְרִיעָה

• הִסָדְקוּת

• שבירת מוליך

• דה-למינציה של הז'קט

כבלי XLPO בדרגה ימית מציעים:

• חוזק מתיחה והתארכות גבוהים

• עמידות מצוינת בפני פגיעותאפילו בסביבות מתחת לאפס או בחום גבוה

• עמידות מעולה לשחיקה, הגנה על הכבל במהלך ההתקנה ותפעול לטווח ארוך

מאפיינים אלה נבדקים באמצעות:

• חברת החשמל 60811-506בדיקת פגיעה בטמפרטורה נמוכה

• חברת החשמל 60811-501בדיקות מתיחה והתארכות לפני ואחרי הזדקנות

• חברת החשמל 60811-507בדיקות כיפוף

התוצאה? כבל שלא רק שורד בתנאים ימיים - הוא משגשג בהם.

מהנדסים יכולים להתקין את הכבלים האלה עלפלטפורמות צפות, עגינה תת-ימית או מעקות גמישותבביטחון, בידיעה שהמעיל והבידוד ישמרו על שלמותם לאורך עשרות שנים של שימוש.

טכנולוגיות עמידות בפני ערפל מלח וקורוזיה

ביצועי XLPO תחת בדיקות ריסוס מלח

בדיקת ערפל מלח היא שיטה סטנדרטית לסימולציהקורוזיה אטמוספרית ימיתהוא משכפל את השפעת האוויר העמוס במלח לאורך זמן, ומעריך את עמידות הכבל ל:

• חמצון מוליך

• הידרדרות נדן

• אובדן ביצועים חשמליים

חומרי XLPO בדרגה ימית נחשפים באופן שגרתי ל:

• חברת החשמל 60068-2-11בדיקת ערפל מלח בסיסית

• נספח E לתקן IEC 60502-1הערכת עמידות בפני קורוזיה בכבלים

בבדיקות אלו, כבלי XLPO:

• לְהַצִיגללא סימני שלפוחיות, סדקים או קורוזיהעַל פְּנֵי הַשֶׁטַח

• לְתַחְזֵקהתנגדות הבידוד במסגרת המפרט המקורי

• לְהַצִיגאין פירוק אלקטרוכימילאחר חשיפה ממושכת

תוצאות אלו הופכות את XLPO לאחד החומרים העמידים ביותר בפני קורוזיה עבור כבלים פוטו-וולטאיים המיועדים ליישומים קרובים לים או ימיים.

השוואה עם בידוד מבוסס PVC וגומי

בעוד שחומרים מבוססי PVC וגומי נמצאים בשימוש נרחב ביישומים סולאריים ותעשייתיים מסורתיים, הםלהיכשל בתנאים ימיים:

PVC הופך שביר בחשיפה לקרינת UV ונסדק עם הזמן. חומרי גומי, למרות שהם גמישים,לספוג לחות ולהתנפח, מה שמוביל לפגיעה בבידוד.

XLPO, לעומת זאת, שומרת עלמשטח יציב ודוחה מיםוהצעותחוזק דיאלקטרי לטווח ארוך—מה שהופך אותו לאידיאלי עבור השילוב הקורוזי שלUV + מלח + לחות.

יציבות אלקטרוכימית לטווח ארוך

המדד האמיתי של חומר כבל בסביבות ימיות אינו כיצד הוא מתפקד במעבדה - אלא כיצד הוא עמיד לאורך זמן.10, 15, או אפילו 25 שניםתחת לחץ מתמשך.

יציבות אלקטרוכימית מתייחסת ליכולתו של החומר:

• מניעת נדידת יוניים

• שמירה על מוליכות עקבית

• הימנעו מקורוזיה פנימית או כשל דיאלקטרי

XLPO'sמבנה צולבמשמש כמחסום לתנועה יונית וספיגת לחות. מבנה זה מונע היווצרות שלמסלולי הולכהאשר עלולים להוביל לפריקה חלקית, קשת או תקלה.

כתוצאה מכך:

• עוצמת פריצת המתח נשארת יציבה

• מוליכים אינם מתכלים מבפנים

• ביצועי מיגון והארקה מפני EMI נשמרים

במערכות פוטו-וולטאיות צפות, שבהן כשל בכבלים הוא יקר ומשבש, זהחוסן אלקטרוכימימוסיף ערך משמעותי - צמצום הפרעות שירות, עלויות תחזוקה ותביעות אחריות.

עמידות למים ויכולת טבילה

תקני הגנה מפני חדירת מים (למשל, IP68)

עבור כבלים פוטו-וולטאיים הפועלים בסביבות ימיות,עמידות מלאה למיםחיוני. מערכות פוטו-וולטאיות על פני הים חוות לעיתים קרובות:

• טבילה חלקית או מלאה

• התזות מגלים או גשם

• עיבוי מתנודות טמפרטורה

כדי להתמודד עם סיכונים אלה, כבלים ימיים חייבים לעמוד בדרישות הגבוהות ביותרהגנה מפני חדירה (IP)דירוגים - ספציפיתIP68, אשר מאשר כי הכבל:

• אטום לחלוטין לאבק

• יכול לעמודטבילה מתמשכת במיםעומק מעל מטר אחד למשך תקופה ממושכת

כבלים מבודדים XLPO המשמשים במערכות פוטו-וולטאיות צפות נועדו לעלות על תקן זה. המאפיינים כוללים:

• ציפוי דו-שכבתילהגנה מכנית ולחות

• פולימרים צולבים בעלי קשרים הדוקיםשדוחים מולקולות מים

• מחברי קצה אטומיםהמונעים פעולה נימית או חלחול

בעזרת אמצעי הגנה אלה, הכבל שומר עלתכונות דיאלקטריות יציבות והתנגדות מוליך, אפילו לאחר שנים של חשיפה לרטיבות.

טכניקות איטום כבלים ועיצוב מעילים

עמידות למים בכבלים אינה נוגעת רק לחומר החיצוני -כיצד הכבל בנוי ומסוייםחשוב באותה מידה. מאפייני עיצוב קריטיים כוללים:

• שחול חלק וחלקשל מעיל XLPO כדי למנוע חללים מיקרוסקופיים

• סרטים או ג'לים משולבים לחסימת מיםכדי למנוע נדידת מים לאורך הליבה

• אטמי שחרור מתח יצוקיםבמחברים ובצמתים

יצרנים בודקים גם כבלים בדרגה ימית באמצעות:

• בדיקת לחץ הידרוסטטי

• סימולציית טבילה ממושכת

• בדיקת חוזק דיאלקטרי לאחר טבילה

התוצאה היא מערכת כבלים שלא רק שורדת מגע עם מים - היא משגשגת גם ב...סביבות שקועות או נוטות להתזות, המבטיח ביצועים אמינים עבור יישומי אנרגיה סולארית צפים, מצופים ימיים ויישומי PV מבוססי רציף.

מקרי בוחן של ביצועי כבלים שקועים

ביישומים בעולם האמיתי, כבלי XLPO בדרגה ימית הוכיחו את ערכם. כמה דוגמאות בולטות כוללות:

• מערכת פוטו-וולטאית צפה בסין החופית (2022)
  הפרויקט, שנפרס מעל גוף מים מליחים ליד החוף, השתמש בכבלים מבודדים XLPO שהיו שקועים בחלק מהשנה. לאחר 12 חודשים, בדיקות הראואין פגיעה בבידוד, והתנגדות הבידוד נותרהמעל 1.0 × 10¹⁵ Ω·cm.

• משטח ניסוי סולארי ימי בהולנד (2021)
  כבלי XLPO עמדו הן בחשיפה לקרינת UV והן בטבילה במשך 18 חודשים. ניתוח לאחר הפרויקט אישרשלמות מכנית, והתנגדות הבידוד לא ירדה ביותר מ-3%.

• פרויקט אנרגיה פוטו-וולטאית במאגר דרום מזרח אסיה (2023)
  בתנאים טרופיים עם גשמים יומיים ולחות קיצונית, כבלי XLPO מתוחזקיםאפס חדירת מים, מראהעמידות מעולה לצמיחה מיקרוביאלית ולשלפוחיות במעטפת.

מקרי בוחן אלה מחזקים את תפקידה של XLPO כפתרון אמין לסביבות סולאריות עתירות מים, המספקים יציבות ואמינות לטווח ארוך במקומות בהם חומרים מסורתיים נכשלים.

עמידות תרמית וסביבתית למחזורים

עמידות מחזורית בטמפרטורה גבוהה-נמוכה

מתקנים פוטו-וולטאיים ימיים כפופים לתנודות טמפרטורה קבועות, לא רק מדי יום, אלא גם עונתית. באזורים טרופיים, כבלים עשויים להתנדנד בין35°C חום ביום וקריר בלילה של 15°Cבאזורי חוף ממוזגים או אלפיניים, טווח זה יכול להיות רחב אף יותר - החל מ-20°C עד 60°Cבתוך שבוע אחד.

מחזורי חום עלולים לגרום ל:

• עייפות התפשטות והתכווצות

• סדקים זעירים בבידוד

• אובדן שלמות דיאלקטרית

• לחץ על מחברים ומפרקים

חומרי כבל XLPO בדרגה ימית מתוכננים עםגמישות גבוהה ומקדמי התפשטות תרמית נמוכים, תוך הבטחה שהם:

• עמיד בפני סדקים ופירוק מעילים

• שמירה על יציבות ממדית

• שמירה על יישור ומיגון ליבה-מוליך

מאפיינים אלה מאומתים באמצעות בדיקות כגון:

• IEC 60811-506 (פגיעה קרה)

• IEC 60811-507 (התארכות תרמית והתכווצות)

• תאי מחזור תרמי מואצים (ISO 16750)

לאחר 3,000+ מחזורי תרמיה מדומים, כבלי XLPO מהשורה הראשונה שומרים על עמידותם.מעל 95% מהבידוד והתכונות המכניות המקוריות שלהםמה שהופך אותם לאידיאליים לתנאים ימיים.

עמידות בפני התפשטות, התכווצות וסדקים

מעבר להתפשטות תרמית בסיסית, כבלים חייבים גם להתנגדעייפות מכנית כתוצאה ממאמץ מחזורי—כולל תנועה הנגרמת על ידי גלים, תזוזת עוגנים ורעידות.

מעילי כבלים של XLPO נועדו ל:

• גמישות ללא מאמץעל פני אלפי מחזורי תנועה

• לספוג מתח מבלי לקרוע

• הימנעו מהלבנת מתח וקרעים מיקרוסקופיים

שלמות מכנית זו מתורגמת ל:

• חיי כבל ארוכים יותר

• פחות תקלות והפסקות חשמל

• עלויות תחזוקה נמוכות יותר

בבדיקות מעבדה, כבלי XLPO הוכיחועמידות מעולה למבחני מאמץ דינמיים, שמירה על גמישות לאחר10,000+ מחזורי כיפוף— אמת מידה שמעטים חומרים אחרים יכולים להשתוות אליה ביישומים ימיים

תוצאות בדיקת ההזדקנות התרמית של XLPO

הזדקנות תרמית מתייחסת להתדרדרות ארוכת טווח של חומרי כבליםתחת טמפרטורות גבוהות, תוך הדמיית הזדקנות אמיתית במהלך שימוש ממושך בשטח. עבור כבלי XLPO בדרגה ימית, בדיקות הזדקנות תרמית כוללות:

• 20,000 שעות ב-120 מעלות צלזיוסבתנורים מואצים

• ניטור חוזק מתיחה והתארכות בעת שבירה

• מדידות התנגדות בידוד במרווחים

תוצאות מראות באופן עקבי ש-XLPO:

• מפסידחוזק מתיחה של פחות מ-10%מעל תקופת ההזדקנות

• מתחזקערכי התארכות מעל 150%, תוך הבטחת גמישות

• חוויותדהיית צבע מינימלית או התקשות מעטפת

עמידות זו להזדקנות תרמית מבטיחה שהכבלים יישארובטוח, גמיש ובעל ביצועים גבוהים במשך 25+ שנים, עמידה או חריגה מתקופות האחריות עבור רוב פרויקטי הפוטו-וולטאיים הימיים.

קיימות ובטיחות סביבתית

אי-רעילות בבעירה

אחד הסיכונים הסביבתיים הגדולים ביותר הקשורים לחומרי כבלים מסורתיים - במיוחד כאלה המבוססים על PVC או גומי הלוגני - הוא...התנהגות רעילה בעת שריפהבמקרה של שריפה על סיפון או ימי, חומרים אלה עלולים לשחרר:

• גז מימן כלורי (HCl)

• דיוקסינים ופוראנים

• חומצות קורוזיביות שפוגעות בציוד בקרבת מקום

• אדים רעילים מזיקים לחיים ימיים ולצוותי חירום

לעומת זאת, איכות ימיתחומרי כבל XLPO הם ללא הלוגן ודלי עשן, מה שמבטיח שגם בתרחישים הגרועים ביותר, בעירה מייצרת:

• ללא חומצות הלוגן

• עשן מינימלי

• ללא שאריות על בסיס מתכות כבדות

מאפיין זה חשוב במיוחד באזורי שימור ימיים, מתקנים חוףיים ליד אזורים מיושבים, או פלטפורמות היברידיות ימיות שבהן בטיחות וקיימות חייבות להתקיים יחד.

עמידה בתקנים גלובליים כמו:

• EN 50267-2-1(פליטת גז חומצי)

• EN 61034-2(אטימות עשן)

• IEC 60754-1 ו- -2(מדידת גז במהלך בעירה)

...מבטיח שכבלי XLPOלעמוד בתקנות סביבתיותולהגן הן על מערכות אקולוגיות והן על מפעילים אנושיים במתקנים ימיים.

יתרונות הפורמולה ללא הלוגן

כבלי XLPO ללא הלוגן לא רק בטוחים יותר בעת שריפה - הם גםאחראי לסביבה לאורך כל מחזור חייהםהיתרונות העיקריים כוללים:

• סיכון קורוזיה מופחתבמארזי חשמל ורכיבי מתכת עקב תכולת אפס כלור או ברום

• השפעה סביבתית נמוכה יותרבמהלך הייצור והסילוק

• בטיחות משופרת של העובדיםבמהלך התקנת כבלים, חיתוך וטיפול בהם

בסביבות ימיות, שבהן מותקנים כבלים במערכות אקולוגיות מימיות רגישותחומרים נטולי הלוגן מונעים פליטת שאריות רעילות שעלולות להשפיע על:

• איכות המים

• שוניות אלמוגים או צמחייה חופית

• דגים וסרטנאים באזורי חקלאות ימית

זה הופך את XLPO לבחירה אידיאלית עבור יזמים, חברות שירות וממשלות בעלי מודעות לסביבה המקדמותתשתית אנרגיה מתחדשת בת קיימאעל הים או לידו.

תאימות עם מערכות אקולוגיות ימיות

עם צמיחת האנרגיה הסולארית הצפה,שילוב עם יעדי המגוון הביולוגי הימיצובר תאוצה. חלק מהפרויקטים בעלי חשיבה קדימה אף פורסים מערכי פוטו-וולטאיים צפים אשר:

• להתקיים יחד עם כלובי חקלאות ימית

• צור אזורים מוצלים לגדילת אצות

• צרו בתי גידול לציפורים או דגים מתחת למבני פאנלים

כדי לתמוך באינטגרציה אקולוגית כזו, הכבלים חייבים:

• הימנעו מדליפה כימית מזיקה

• עמידה בפני זיהום ביולוגי מיקרוביאלי מבלי לשחרר רעלים

• שמירה על אינטראקציה עם חומציות ניטרלית (pH) במים מלוחים

כבלי XLPO בדרגה ימית, עם כימיה פולימרית יציבה ואינרטית והתנהגות לא רעילה, הםהתאמה טבעית למערכות היברידיות אנרגיה-אקולוגיות כאלה.

היתרונות לטווח ארוך כוללים:

• צמצום עיכובים בהיתרי איכות הסביבה

• מעורבות חיובית של בעלי עניין עם קהילות חוף

• חוסן רב יותר לנוכח חוקי הגנה ימיים המתפתחים

יישומים ותרחישי פריסה בעולם האמיתי

מקרי בוחן מפרויקטים פוטו-וולטאיים חופיים וימי

1. פרויקט פוטו-וולטאית צף – מחוז שאנדונג, סין (2022)
פרויקט זה, הממוקם בביצה מלוחה ליד הים הצהוב, דרש כבלים חזקים כדי להתמודד עםמליחות גבוהה והצפות עונתיותכבלי PV מבוססי XLPO נבחרו בשל עמידותם למים ועמידותם בפני בעירה. ניטור ביצועים לאחר 12 חודשים הראהאין ירידה בהתנגדות הבידוד, והמחברים נותרו נקיים מקורוזיה.

2. פיילוט אנרגיה סולארית ימית – הולנד (2021)
בניסוי פורץ דרך בים הצפוני, מהנדסים בדקו כבלי XLPO בדרגה ימית כנגד חומרים מסורתיים. רק כבלי ה-XLPO עברו את כל הבדיקות.בדיקות ריסוס מלח, טבילה ועמידות בפני UV, ממשיכים לתפקד ללא תקלות בסביבות של רוחות וגלים חזקים.

3. מערכת היברידית PV-חקלאית מבוססת מאגרים - אינדונזיה (2023)
כבלי XLPO הפעילו חוות דגים היברידית ומערך סולארי צף על מאגר טרופי.תכונות ביוסטטיותמזעור הצטברות אצות, תוך הפחתת ניקיון ותחזוקה. משוב מצוות התפעול הדגיש אתקלות התקנה ועמידות באקלים לח וחם.

דוגמאות אלה מדגימות כיצדטכנולוגיית כבלי XLPO ימיים שנבדקו בשטח מאפשרת פריסה סולארית בת קיימא ואמינהבתנאים ימיים של העולם האמיתי.

השוואה בין תוחלת חיים של מערכת עם חומרי כבלים שונים

בעת בחירת חומרי כבלים, ביצועי המערכת לטווח ארוך הם קריטיים. בואו נשווה את תוחלת החיים הצפויה בין סוגי הכבלים במערכות פוטו-וולטאיות ימיות:

אורך החיים הארוך משמעותית של חומרי XLPO מפחית:

• עלויות החלפה

• זמן השבתה עקב כשל בכבל

• הוצאות תחזוקה ולוגיסטיקה

אורך החיים הזה גם אומרעלות חשמל מפולסת נמוכה יותר (LCOE)עבור פרויקטים של אנרגיה פוטו-וולטאית צפים - מה שעוזר להם להתחרות בצורה יעילה יותר עם מערכות יבשתיות.

החזר השקעה משיפור אמינות הכבלים

בעוד שכבלי XLPO בדרגה ימית עשויים לשאתעלות מקדמה מעט גבוהה יותר, החזר ההשקעה שלהם משופר על ידי:

• פחות תקלות מערכת

• משימות תיקונים מופחתות (במיוחד בחו"ל)

• תקופות אחריות מורחבות

• תנאי ביטוח טובים יותר עקב הפחתת הסיכון לשריפה/קורוזיה

עבור מערכות סולאריות צפות בקנה מידה גדול (10 מגה-וואט ומעלה), החיסכון בתפעול ותחזוקה הקשורים לכבלים יכול להגיע ל-עשרות אלפי דולרים בשנהבנוסף, זמן הפעולה של האנרגיה גדול יותר מגדילהכנסות ממכס הזנה or ערבויות אספקה ​​של PPAמה שהופך את ההשקעה בכבלי XLPO לא רק לבטוחה מבחינה טכנית - אלאאסטרטגי מבחינה פיננסית.

חדשנות וכיוונים עתידיים

ננו-ציפויים להגנה משופרת מפני קורוזיה

בעוד שחומרי XLPO כבר מציעים עמידות מצוינת בפני קורוזיה, עתיד טכנולוגיית כבלי PV ימיים טמון ב...ציפויי משטח רב-תכליתייםהמספקים שכבות הגנה נוספות. אחד החידושים המרגשים ביותר בתחום זה הוא פיתוח שלננו-ציפויים, המשתמשים בסרטים בקנה מידה מולקולרי כדי לשפר:

• הידרופוביות(דוחה מים ומלח)

• תכונות אנטי-מיקרוביאליות ואנטי-ביופאולינג

• חסימת UV ברמת פני השטח של הפולימר

ננו-ציפויים אלה עשויים לרוב מ:

• חומרים מבוססי סילאן

• פלואורופולימרים

• פולימרים מועשרים בגרפן

כאשר מורחים על מעילי XLPO, ציפויי ננו יכולים להאריך את חיי הכבל על ידי:

• מניעת הידבקות מלח

• צמצום נזקי פני השטח

• מקלים על הניקוי והתחזוקה

מספר תוכניות מחקר באירופה ובאסיה בודקותציפויים בעלי ריפוי עצמי, אשר אוטמים מחדש באופן אוטומטי סדקים זעירים לפני חדירת מים - ובכך משפרים עוד יותר את עמידותם של כבלים ביישומים ימיים.

טכנולוגיות כבלים חכמות (אבחון עצמי, חיישנים)

חזית נוספת באבולוציה של כבלי PV ימיים היא שילוב שלטכנולוגיות חכמותבתוך תשתית הכבלים. זה כולל:

• חיישני טמפרטורה משובצים

• צגי התנגדות בידוד

• גלאי זרם דליפה

• מידול תאומים דיגיטליים לתחזוקה חזויה

תכונות אלו מאפשרות למפעילים:

• מעקב מרחוק אחר בריאות הכבלים

• קבל התראות לפני שמתרחשת תקלה

• אופטימיזציה של פיזור העומסים להארכת תוחלת החיים

• ביצוע בדיקות תחזוקה לא פולשניות

עבור מערכות פוטו-וולטאיות צפות - במיוחד כאלה הרחוקות מהחוף או במאגרים שקשה להגיע אליהם - מערכות כבלים חכמות יכולותלחסוך מאות שעות אדם בשנהולשפר משמעותית את הבטיחות.

בשילוב עם החוסן הפיזי של XLPO, טכנולוגיות אלו מציעותפתרון כבלים אמין וחכםעבור הדור הבא של תשתית סולארית ימית.

אינטגרציה עם פלטפורמות פוטו-וולטאיות צפות חכמות

ככל שפלטפורמות סולאריות צפות עצמן הופכות למתקדמות יותר - כולל:

• פאנלים בעלי אוריינטציה עצמית

• מדרגיות מודולרית

• אחסון אנרגיה משולב

...תפקידם של כבלים הופך מורכב ותובעני יותר. כבלים חייבים לא רק להתמודד עם העברת חשמל אלא גם:

• תְמִיכָהתקשורת נתונים

• לשלב עםפלטפורמות מודולריות של Plug-and-Play

• אפשר עבורהרכבה/פירוק מהירים

כבלי XLPO בדרגה ימית מוכנים לעתיד מתוכננים עם:

• ארכיטקטורה מרובת ליבות

• שילוב סיבים אופטיים

• מחברים מסוכמים מראש לפריסה מהירה

גישה משולבת זו מפחיתה את זמן ההתקנה, תומכתבקרת מערכת דינמית, ומתיישב עם מגמות עולמיות כלפימערכות אנרגיה מתחדשת אוטומטיות המנוהלות על ידי בינה מלאכותית.

תרומות יצרנים לחדשנות בכבלים ימיים

מאמצי פיתוח בהנדסת חומרים

יצרניות כבלים מובילות משקיעות רבות במחקר פולימריםלפתח חומרים שיכולים לעמוד בדרישות הקיצוניות של מערכות פוטו-וולטאיות על פני הים. מאמצים אלה מתמקדים ב:

• זיקוק טכניקות קישור צולבלעקביות טובה יותר

• ערבוב פולימרים מבוססי ביולקיימות

• גיבוש משטחים בעלי הידבקות נמוכהכדי להילחם בזיהום

חומרים כמו XLPO-UV-M (XLPO המדורג לשימוש ימי עם הגנה משופרת מפני UV) ו-XLPO-FR-O (מותאם לעמידות בפני להבה ושמן) כבר נמצאים בשימוש בפרויקטים בקנה מידה גדול.

יצרנים גם עוסקים במחקר ופיתוח שיתופי עם אוניברסיטאות ומעבדות בדיקה כדי לאמת ביצועים תחת תנאי הזדקנות ימיים מדומים, זיהום ביולוגי וקורוזיה.

בדיקה והסמכה לביצועים ברמת ים

כדי להבטיח אימוץ ובטיחות עולמיים, יצרנים מיישרים כעת קו בין היצע הכבלים הימיים שלהם ל:

• סיווג ימי של DNV GL ו-Bureau Veritas

• IEC 62930 (לכבלים פוטו-וולטאיים בתנאים קיצוניים)

• הסמכות מעבדה מוסמכות על ידי ISO/IEC 17025

חלקם אף עוברים הערכות סביבתיות של צד שלישי כדי להדגיםרעילות נמוכה ויכולת למחזור, עוזר לפרויקטים להעפיל למימון ירוק או זיכויים לפחמן.

הסמכות אלו משפרות את האמון בין מפתחים ורגולטורים, וסוללות את הדרך ל...הרחבת פוטו-וולטאית צפה בינלאומיתבאמצעות כבלים סטנדרטיים ובעלי ביצועים גבוהים בדרגה ימית.

שותפויות עם אינטגרטורים של מערכות פוטו-וולטאיות צפות

בנוסף לפיתוח חומרים, יצרני כבלים עובדים יותר ויותר יד ביד עם:

• מעצבי פלטפורמות

• יצרני מודולים

• קבלני EPC

...לספקפתרונות כבלים ימיים מוכנים לשימוש PVשמתאימות לגיאומטריות ספציפיות של המערכת, אסטרטגיות עיגון ותצורות הספק.

אינטגרציה אנכית זו מבטיחה:

• פריסות ניתוב כבלים אופטימליות

• ערכות חיבור והפעל מאושרות מראש

• זמן התקנה ועלות נמוכה יותר

שותפויות כאלה מאיצות את פריסת האנרגיה הסולארית הימית ומשפרותביצועים כלל-מערכתיים, יצירת כבלים לא רק כרכיבים - אלאגורמים אסטרטגיים המאפשרים הצלחה של PV צף.

סיכום: בניית תשתית פוטו-וולטאית עמידה בים

סיכום יתרונות XLPO בשימוש ימי

בסביבה הימית הקשה, שבה מי מלח, שמש, רוח ופעילות ביולוגית נפגשים, רק החומרים הקשים ביותר שורדים. XLPO הוכיחה את עצמה כ...תקן הזהב לכבלים פוטו-וולטאיים עמידים בפני קורוזיה, המציע:

• עמידות מעולה למים וערפל מלח

• יציבות מעולה של UV ותרמית

• ללא הלוגן, בטיחות מעכבת בעירה

• חוזק מכני ואמינות לטווח ארוך

• תאימות עם מתקנים ימיים רגישים לסביבה

חשיבות אסטרטגית של כבלים עמידים בפני קורוזיה

כבלים אולי נראים כמו חלק קטן ממערכת סולארית, אבל בפוטו-וולטאית ימית, הם...חוליה קריטית בשרשרתכשל בודד בכבל יכול להוביל ל:

• אובדן חשמל כלל-מערכתי

• משימות תחזוקה יקרות

• נזק למוניטין בפרויקטים של אנרגיה ירוקה

השקעה בכבלים איכותיים ועמידים בפני קורוזיה, כמו כבלי PV ימיים מבוססי XLPO, אינה רק הנדסה טובה - היא...עסק חכם.

הם מאפשרים:

• זמן פעולה גבוה יותר של המערכת

• תקופות אחריות ארוכות יותר

• עלות בעלות כוללת נמוכה יותר (TCO)

...וחשוב מכל,אֵמוּןביכולתה של המערכת לעמוד באתגרים הקשים ביותר של הטבע.

תחזית סופית לצמיחה וחדשנות של פוטוולטאית ימית

כאשר מדינות פונות לים כדי לעמוד ביעדי אנרגיה מתחדשת,לאנרגיה פוטו-וולטאית ימית תהיה תפקיד מכריעבמעבר הגלובלי. עם חידושים בחומרי כבלים, ניטור חכם ועיצוב מודולרי, הדרך קדימה ברורה.

טכנולוגיות כבלי XLPO בדרגה ימית הןלא רק מוכנים לעתיד - הם מעצבים אותו.

שאלות נפוצות

שאלה 1: מה מייחד כבלי PV ימיים מכבלים PV סטנדרטיים?
כבלי פוטו-וולטאים ימיים מתוכננים לעמוד בפני מי מלח, קרינת UV, לחות וזיהום ביולוגי. הם מציעים בידוד מעולה, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בסביבות קשות.

שאלה 2: מדוע XLPO עדיף על פני PVC ביישומי PV על פני הים?
XLPO נטול הלוגן, בעל עמידות גבוהה יותר לקרינת UV ומים, ומספק יציבות תרמית ומכנית טובה יותר. PVC הופך שביר, נסדק ומתקלקל בתנאים ימיים.

שאלה 3: כיצד כבלים אלה מתמודדים עם חשיפה ארוכת טווח למי מלח?
חומרי XLPO מתוכננים להיות לא נקבוביים ועמידים בפני חדירת יוני מלח. עם איטום מתאים של המעטפת, הם מונעים חדירת מים וקורוזיה של המוליכים במשך 25+ שנים.

שאלה 4: האם כבלי פוטו-וולטאיים ימיים ידידותיים לסביבה?
כן. XLPO נטול הלוגן, פולט פחות עשן ואינו רעיל בבעירה. הוא עומד בתקני סביבה עולמיים ובטוח למערכות אקולוגיות ימיות.

שאלה 5: מהו אורך החיים הצפוי של כבלים פוטו-וולטאיים בדרגה ימית?
עם התקנה נכונה וחומר איכותי (כמו XLPO), כבלי PV ימיים יכולים להחזיק מעמד25 עד 30 שנים, תואם או עולה על חיי השירות של מערכת השמש.