Bei bodenmontierten Solaranlagen werden die Kabel einer anhaltenden mechanischen Belastung ausgesetzt, der Dachsysteme nur selten ausgesetzt sind. Die Kabel verlaufen entlang von Metallrahmen, über Schotter- und Schotteroberflächen, durch Leitungen und unter Montagekonstruktionen - oft über große Entfernungen in unebenem Gelände. Jeder Kontaktpunkt ist eine potenzielle Verschleißstelle, und bei einem System, das für einen Betrieb von 25-30 Jahren ausgelegt ist, spielen diese Verschleißstellen eine Rolle.

Die Abriebfestigkeit gehört zu den Spezifikationen, denen bei der Projektplanung nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt wird, die aber in der Regel sehr wichtig werden, wenn vor Ort etwas schief geht.

Die mechanische Umgebung Erdkabel tatsächlich Gesicht

Es ist hilfreich, darüber nachzudenken was ein Erdkabel an einem typischen Tag - und über ein typisches Jahrzehnt - durchgeht.

Windbewegung
bewirkt, dass sich Kabel leicht, aber wiederholt gegen Befestigungsklammern, Kabelrinnen und Tragschienen verschieben. Die Bewegung an jedem einzelnen Punkt kann Millimeter betragen, aber sie erfolgt kontinuierlich. Über Monate und Jahre hinweg verschleißt dieser sich wiederholende Kontakt am Kabelmantel in einer Weise, die erst sichtbar ist, wenn der Schaden bereits erheblich ist.

Thermische Ausdehnung und Kontraktion
Fügen Sie eine weitere Spannungsschicht hinzu. Kabel dehnen sich in der Wärme aus und ziehen sich in der Kälte zusammen, und diese Dimensionsänderung erzeugt Reibung gegen alles, worauf das Kabel ruht oder durchgeführt wird. In Klimazonen mit starken täglichen oder saisonalen Temperaturschwankungen wiederholt sich dieser Zyklus im Laufe der Projektlaufzeit tausende Male.

Bodenabsetzung und Vibration
Verschieben Sie die Kabelführung im Laufe der Zeit. Ein Kabel, das bei der Inbetriebnahme ordentlich positioniert wurde, kann einige Jahre später auf einer scharfen Kieskante sitzen oder gegen eine Metallhalterung drücken, ohne dass es jemandem vor der Inspektion klüger wird.

Installation selbst
ist eine unterschätzte Schadensquelle. Das Ziehen von Kabeln durch Leitungen, über raue Bodenflächen oder um enge Kurven kann zu Oberflächenkratzern, Mantelausdünnung oder Mikrorissen führen, bevor das System überhaupt mit Strom versorgt wird. Geringfügige Installationsschäden, die unerkannt bleiben, können den Abbau erheblich beschleunigen, sobald das System in Betrieb ist.

Keine dieser Belastungen ist für sich genommen dramatisch. Das Problem ist, dass sie sich im Laufe der Zeit auf eine Weise verbinden und ansammeln, die ohne systematische Kontrolle nur schwer zu beobachten ist.

Was passiert, wenn die Abriebfestigkeit unzureichend ist

Wenn sich ein Kabelmantel - wenn auch nur teilweise - abnutzt, wird die darunter liegende Isolierschicht Feuchtigkeit, UV-Strahlung und anhaltendem mechanischen Kontakt ausgesetzt. Dann wird allmählicher Verschleiß zu einem elektrischen Problem.

Erdungsfehler
sind eine der häufigsten Folgen. Abriebschäden, die den Leiter erreichen oder die Isolierung freilegen, können Stromverluste zur Erde ermöglichen, Fehlerschutzsysteme auslösen und Strings offline nehmen. In einer Versorgungsanlage mit langen Kabelverläufen ist das Auffinden und Reparieren der Quelle eines Erdschlusses zeitaufwändig und teuer.

Verschlechterung der Isolierung
folgt einem ähnlichen Muster. Sobald der Außenmantel beschädigt ist, beschleunigt die Umwelteinwirkung den Durchbruch der Isolierschicht selbst, wodurch die Durchschlagfestigkeit verringert und das Risiko eines elektrischen Ausfalls erhöht wird.

In schweren Fällen
Schäden an der Kabelisolierung in Hochspannungs-Gleichstromsystemen können ein Brandrisiko darstellen. Dies ist kein häufiges Ergebnis, aber es ist ein bekannter Ausfallmodus in PV-Anlagen, bei denen der Kabelzustand im Laufe der Zeit vernachlässigt wurde.

Die Betriebskosten von Kabelausfällen in großen Solaranlagen gehen über die Reparatur selbst hinaus. Ungeplante Wartungsarbeiten, Verlustgenerationen während der Ausfallzeiten und die Schwierigkeit, auf unter den Montagestrukturen vergrabene oder durch Leitungen verlegte Kabel zuzugreifen, tragen alle zu den tatsächlichen Kosten einer unzureichenden Haltbarkeit der Kabel bei.

Materialien, die den Unterschied ausmachen

Die Abriebfestigkeit eines Solarkabels hängt in erster Linie von dem für den Außenmantel und die Isolierung verwendeten Material ab.

Vernetztes Polyolefin (XLPO)
ist zum Standardmaterial für Hochleistungs-Photovoltaikkabel geworden, und das aus gutem Grund. Durch den Vernetzungsprozess entsteht ein Polymernetzwerk, das deutlich widerstandsfähiger gegen mechanischen Verschleiß ist als herkömmliche thermoplastische Materialien. XLPO behält auch seine mechanischen Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich bei und ist resistent gegen UV-Degradation - beides wichtige Eigenschaften für Kabel, die jahrzehntelang im Freien verlegt wurden.

Ebenso wichtig ist, dass XLPO für die Flexibilität nicht auf Weichmacher angewiesen ist, was bedeutet, dass es im Laufe der Zeit nicht aushärtet oder spröde wird, wie es einige ältere Kabelmaterialien tun. Ein Kabel, das nach Jahren der UV- und Wärmeeinwirkung spröde wird, verliert einen Großteil seiner Abriebfestigkeit, selbst wenn das Material im Neuzustand ausreichend war.

Design der Jacke
Wichtig ist neben der Materialauswahl. Ein ausgeklügelter Solarkabelmantel optimiert Dicke, Polymerdichte und Oberflächeneigenschaften, um Reibungsschäden an Kontaktpunkten zu minimieren. Ziel ist es nicht nur, den Mantel dicker zu machen, sondern sicherzustellen, dass Material und Geometrie zusammenarbeiten, um die Isolierschicht unter realistischen Feldbedingungen zu schützen.

Standards, die den Maßstab setzen

Die internationalen Normen für Photovoltaikkabel sehen mechanische Prüfungen als zentrale Anforderung vor, nicht als optionale Ergänzung.

EN 50618 (H1Z2Z2-K)
ist die wichtigste europäische Norm für Photovoltaikkabel und umfasst Abriebfestigkeit, UV-Stabilität, thermische Leistung und elektrische Sicherheit als Teil eines umfassenden Qualifikationsrahmens.

IEC 62930
ist das internationale Äquivalent und folgt einer ähnlichen Prüfmethodik.

Beide Normen verlangen, dass Kabel ihre mechanische Haltbarkeit unter kontrollierten Testbedingungen nachweisen müssen, bevor sie zertifiziert werden können. Die Spezifikation von Kabeln, die diesen Normen entsprechen, bietet eine dokumentierte Grundlage für die Abriebfestigkeit - wichtig sowohl für die Qualitätssicherung des Projekts als auch für langfristige Garantie- und Versicherungsüberlegungen.

Für Beschaffungsteams und EPC-Auftragnehmer ist die Einhaltung der EN 50618 oder IEC 62930 ein praktischer Filter zur Identifizierung von Kabeln, die für den Außenbereich von Photovoltaikanlagen entwickelt wurden, und nicht von Allzweckkabeln, die möglicherweise nicht für 30-jährige Erdanlagen geeignet sind.

Skala ändert das Risikoprofil

Bei einer kleinen Dachanlage ist ein einzelner Kabelausfall eine Unannehmlichkeit. Bei einer erdverlegten Anlage im Versorgungsmaßstab stellt die gleiche Ausfallrate in einem viel größeren Kabelnetz eine wesentlich andere betriebliche Herausforderung dar.

Große PV-Anlagen umfassen umfangreiche Gleichstromkabel, die Hunderte oder Tausende von Paneelen über weite Bereiche des Geländes verbinden. Die schiere Menge an Kabeln im Betrieb bedeutet, dass selbst eine niedrige Ausfallrate im Laufe der Zeit zu einer erheblichen Anzahl von Einzelausfällen führt. Jeder Ausfall erfordert die Lokalisierung des Fehlers, den Zugriff auf das Kabel - oft unter Montagestrukturen oder in Leitungen - und den Abschluss der Reparatur, typischerweise bei Tageslicht, wenn der Erzeugungsverlust am kostspieligsten ist.

Die Investition in Kabel mit hoher Abriebfestigkeit während der Projektplanung ist eine der kosteneffizientesten Möglichkeiten, diese langfristige Betriebsbelastung zu verringern. Der zusätzliche Kostenunterschied zwischen Standard- und Hochleistungs-PV-Kabeln ist im Verhältnis zum gesamten Projektbudget in der Regel gering, während die langfristigen Auswirkungen auf die Wartungskosten und die Systemverfügbarkeit erheblich sein können.

KUKA Kabel Photovoltaik-Kabel

Die PV-Kabel von KUKA Cable werden mit XLPO-Isolierung und -Ummantelung hergestellt und so konstruiert, dass sie die mechanischen und ökologischen Anforderungen von Großanlagen am Boden erfüllen. Sie sind nach den Normen EN 50618 und IEC 62930 getestet und decken neben UV-Stabilität, thermischer Leistung und elektrischer Sicherheit auch Abriebfestigkeit ab.

Für Solarprojekte im Versorgungsbereich und im gewerblichen Bereich, bei denen die langfristige Kabelzuverlässigkeit Teil der Entwurfsaufgabe ist, werden die Photovoltaikkabel von KUKA Cable so gebaut, dass sie von der Inbetriebnahme bis zum Ende der gesamten Entwurfslebensdauer eines Projekts funktionieren.