Solaranlagen in kaltem Klima stellen einzigartige Herausforderungen dar, wenn
solar cables must maintain flexibility and electrical performance at temperatures well below freezing. Low temperature flexibility testing validates cable capability to withstand installation handling and long-term operation in harsh winter environments.

Herausforderungen des kalten Klimas

Beschränkungen der Installationstemperatur:
Standard-PV-Kabel werden oft starr und spröde, wenn die Temperaturen unter -5 ° C fallen, was zu Installationsschwierigkeiten und dem Risiko von Isolationsrissen während der Handhabung führt. Kalte Klimaanlagen in nördlichen Regionen, Berggebieten und Winterbauzeiten erfordern eine Flexibilität der Kabel bei -25 ° C oder weniger.

Thermal Cycling Stress:
Tägliche Temperaturschwankungen zwischen Tageswärme und nächtlichem Gefrieren führen expansion-contraction . Diese mechanische Belastung kann zu Isolationsrissen in Kabeln führen, denen die richtige Niedertemperaturformulierung fehlt.

Mechanische Belastung:
Schneeansammlungen und Eisbildung erhöhen die mechanische Belastung von Kabelsystemen. Kabel müssen Biegebelastungen und Aufprallkräften bei Kälte standhalten, ohne die Isolierung zu beschädigen.

Prüfnormen

IEC 62930 Anforderungen:
Diese internationale Norm schreibt die Prüfung von Photovoltaikkabeln bei niedrigen Temperaturen vor. Die Prüfprotokolle erfordern die Konditionierung von Kabeln bei bestimmten Temperaturen, gefolgt von mechanischen Belastungstests zur Überprüfung der Isolationsintegrität.

EN 50618 Spezifikationen:
Die europäische Norm EN 50618 definiert Kaltbiegeprüfverfahren für PV-Kabel. Kabel, die für die Klasse II (DC-1500V-Systeme) ausgelegt sind, müssen für Installationen in schwierigen Klimazonen eine Flexibilität von -40C aufweisen.

Bei den Temperaturstufen werden die Kabel in der Regel nach der Mindestinstallationstemperatur und der Mindestbetriebstemperatur klassifiziert, wobei die Spezifikationen je nach Anwendungsanforderungen zwischen -25 ° C und -40 ° C liegen.

Prüfmethodik

Kalte Konditionierung:
Die Prüfmuster werden in Umgebungskammern bei bestimmten niedrigen Temperaturen mindestens 16 Stunden lang konditioniert, um eine vollständige thermische Stabilisierung über den gesamten Kabelquerschnitt zu gewährleisten. Dicke Kabel benötigen möglicherweise längere Konditionierungszeiten, um sicherzustellen, dass die Kerntemperatur der Umgebungstemperatur entspricht.

Kaltbiegungstests:
Nach der Konditionierung werden die Proben um Dorne gebogen, deren Durchmesser durch das Kabeldurchmesserverhältnis bestimmt wird, während sie bei niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind. Typische Dorndurchmesser reichen je nach Kabelkonstruktion vom 5- bis 10-fachen Kabelaußendurchmesser.

Bei der kritischen Bewertung werden Isolier- und Manteloberflächen auf Risse, Spalten oder andere sichtbare Schäden nach dem Biegen untersucht. Qualitätskabel weisen bei einem festgelegten Biegeradius bei Prüftemperatur keine physischen Schäden auf.

Schlagfestigkeit:
Bei der Kaltschlagprüfung wird die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen durch herabfallende Gegenstände oder Stöße bei der Installation bei kaltem Wetter bewertet. Bei niedriger Temperatur konditionierte Proben erhalten bei anschließender Isolierprüfung die angegebene Aufprallenergie.

Elektrische Leistung:
Isolationswiderstandsmessungen vor und nach der Kälteeinwirkung überprüfen die elektrische Integrität. Die Widerstandswerte müssen innerhalb akzeptabler Grenzen bleiben, um zu bestätigen, dass während der mechanischen Prüfung keine Feuchtigkeit eindringt oder die Isolierung beeinträchtigt wird.

Materielle Formulierungen

Vernetztes Polyolefin:
XLPE-Formulierungen, die für die Leistung bei niedrigen Temperaturen optimiert sind, enthalten elastomere Modifikatoren, die die Kettenbeweglichkeit bei Gefriertemperaturen aufrechterhalten. Diese Materialien bringen Kälteflexibilität mit hoher Temperatur- und UV-Beständigkeit in Einklang, die für eine umfassende Leistung von PV-Kabeln erforderlich sind.

Modifizierte PVC-Verbindungen:
Fortschrittliche PVC-Formulierungen mit speziellen Weichmachern erreichen im Vergleich zu Standard-PVC eine höhere Flexibilität bei niedrigen Temperaturen. Eine Migration der Weichmacher im Laufe der Zeit kann jedoch die langfristige Kälteleistung verringern, die eine sorgfältige Optimierung der Formulierung erfordert.

LSZH-Verbindungen:
Raucharme, halogenfreie Materialien, die die Anforderungen an den Brandschutz erfüllen und gleichzeitig die Kälteflexibilität beibehalten, erfordern eine anspruchsvolle Formulierung. Hochwertige LSZH-Mischungen erreichen eine Flexibilität von -40 ° C, ohne die Feuerleistung oder UV-Beständigkeit zu beeinträchtigen.

Leistungskriterien

Temperatur-Bewertungen:
Hochwertige Kaltklimakabel legen sowohl die minimale Installationstemperatur als auch die minimale Betriebstemperatur fest. Die Installationstemperatur gibt die Handhabungsfähigkeit während des Baus an, während die Betriebstemperatur langfristige Grenzwerte für die Umweltbelastung festlegt.

Zu den gängigen Spezifikationen gehören:

• Standardklasse: -25C Installation, -40C Betrieb
  
• Arktische Qualität: -40C Installation und Betrieb
  

Beibehaltung der Flexibilität:
Die Kabel müssen über den gesamten Nenntemperaturbereich hinweg mechanisch flexibel sein. Sprödes Verhalten bei niedrigen Temperaturen führt zu Installationsschwierigkeiten und potenziellen langfristigen Zuverlässigkeitsproblemen.

Integrität der Isolierung:
Während der Biege- oder Schlagprüfung bei niedrigen Temperaturen dürfen keine Risse, Spaltungen oder andere mechanische Schäden auftreten. Die Oberflächenuntersuchung unter Vergrößerung zeigt Mikrorisse in minderwertigen Materialien.

Geografische Anwendungen

Nordeuropa:
Skandinavische Anlagen erleben längere Winterperioden mit Temperaturen unter -20 ° C. Solaranlagen in Norwegen, Schweden und Finnland erfordern Kabel, die für extreme Kälteleistung validiert sind.

Kanadische Installationen:
In Provinzen wie Alberta, Saskatchewan und nördlichen Regionen herrschen Wintertemperaturen unter -30 ° C. Die Provinzvorschriften schreiben zunehmend höhere Anforderungen an die Kälteleistung von Solaranlagen vor.

Projekte in großer Höhe:
Bergsolaranlagen in Höhen über 2000 Metern erleiden unabhängig vom Breitengrad starke Kälte. Dünne Atmosphäre und Höhenlage sorgen zusammen für extrem niedrige Temperaturen.

Osteuropäische Märkte:
Länder wie Polen, baltische Staaten und Russland spezifizieren Kabel mit kalter Kälte für eine zuverlässige Leistung des Sonnensystems in harten kontinentalen Wintern.

Installationspraktiken

Überwachung der Temperatur:
Vermeiden Sie die Kabelinstallation, wenn die Umgebungstemperatur unter die angegebene Mindestinstallationstemperatur fällt. Die Kabeltemperatur, nicht nur die Lufttemperatur, bestimmt die Handhabungsfähigkeit, die nach der Lieferung eine Temperaturstabilisierung erfordert.

Verfahren zur Handhabung:
Auch kaltgefertigte Kabel erfordern eine sorgfältige Handhabung bei der Winterverlegung. Vermeiden Sie übermäßige Biegekräfte und minimieren Sie den Biegeradius über die vorgegebenen Grenzen hinaus, um die mechanische Belastung kalter Materialien zu verringern.

Anforderungen an die Lagerung:
Sorgen Sie vor der Verlegung für die Lagerung von Kabeln in temperature-controlled Bereichen. Wenn Kabel direkt aus dem beheizten Lager unter eisigen Bedingungen verlegt werden, entsteht ein Thermoschock, der die Isolierung beschädigen kann.

Qualitätsprüfung

Test-Zertifizierung:
Die Hersteller sollten Prüfberichte vorlegen, die die Leistungsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen gemäß den einschlägigen Normen bestätigen. Unabhängige Labortests ermöglichen eine objektive Überprüfung der spezifizierten Fähigkeiten.

Materialdokumentation:
Technische Datenblätter mit Isolier- und Mantelmaterialien ermöglichen die Überprüfung von Formulierungen, die für Kaltklimaanwendungen geeignet sind. Allgemeine Materialbeschreibungen ohne spezifische Kälteleistungsdaten deuten auf eine unsichere Fähigkeit hin.

Vergleich mit Standardkabeln

Standard-Kabelbegrenzungen:
Herkömmliche PV-Kabel spezifizieren oft nur hohe Temperaturwerte, die sich auf die thermische Leistung konzentrieren. Viele Standardprodukte werden unter 0 ° C unannehmbar steif, was bei kaltem Wetter zu Installationsproblemen führt.

Leistungsspannen:
Kaltdraht bietet erhebliche Leistungsspannen und gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb in extremen Temperaturbereichen. Diese umfassende Fähigkeit eliminiert saisonale Installationsbeschränkungen und gewährleistet eine ganzjährige Zuverlässigkeit.

Wirtschaftliche Überlegungen

Flexibilität bei der Installation:
Kaltverlegte Kabel ermöglichen eine ganzjährige Installationsplanung ohne witterungsbedingte Verzögerungen. Die Flexibilität des Bauzeitplans rechtfertigt oft Materialkostenunterschiede durch reduzierte Projektdauer und Arbeitseffizienz.

Langfristige Zuverlässigkeit:
Kabel, die nicht über eine angemessene Kälteleistung verfügen, riskieren Risse in der Isolierung während des Wärmezyklus, die zum Eindringen von Feuchtigkeit und schließlich zum Ausfall führen. Die richtige Materialspezifikation verhindert kostspielige Ausfälle vor Ort und Ersatzkosten.

Regionale Normen

Skandinavische Anforderungen:
Die nordischen Bauvorschriften schreiben zunehmend eine Validierung der Kälteleistung für Solarkabelspezifikationen vor. Die Dokumentation, die die Einhaltung der lokalen Normen bestätigt, ist für die Projektgenehmigung unerlässlich.

Kanadische Standards:
Die CSA-Anforderungen beziehen sich auf die Leistung von Elektroinstallationen im kalten Klima. Solarprojekte müssen Kabelspezifikationen aufweisen, die den geltenden kanadischen Normen entsprechen oder diese übertreffen.

Prüffrequenz

Überprüfung der Produktion:
Hersteller, die während der Produktion regelmäßige Kaltflexibilitätstests durchführen, gewährleisten eine gleichbleibende Materialqualität und Formulierungskontrolle. Die Häufigkeit der Chargentests zeigt die Qualitätsverpflichtung bei der Herstellung an.

Tests vor der Installation:
Bei großen Projekten können Mustertests an gelieferten Kabelchargen erforderlich sein, um die Kälteleistung vor der Installation zu bestätigen. Diese Überprüfung verhindert den Einbau von nicht konformen Materialien.

Zukünftige Entwicklungen

Verbesserte Materialien:
In der laufenden Polymerforschung werden Formulierungen entwickelt, die eine verbesserte Kälteflexibilität mit einer hervorragenden UV-Beständigkeit und thermischen Alterungseigenschaften kombinieren. Die Materialien der nächsten Generation werden den Betriebstemperaturbereich erweitern.

Erweiterung der Normung:
Internationale Normungsausschüsse arbeiten weiter an der Verfeinerung von Testprotokollen und Leistungskriterien, die sich speziell auf Anwendungen von Solarkabeln für kaltes Klima beziehen.

Schlussfolgerung

Solaranlagen für kaltes Klima erfordern
PV cables with validated low temperature flexibility ensuring reliable installation and long-term performance through severe winter conditions. Proper material selection based on comprehensive testing provides the foundation for durable solar energy systems in challenging environments.

Die kaltbewerteten Solarkabelformulierungen von KUKA CABLE werden strengen Tests unterzogen, die die Leistung bei Temperaturen bis zu -40 ° C für anspruchsvolle Klimaanlagen im Norden bestätigen.

Wenden Sie sich an das technische Team von KUKA CABLE, um Spezifikationen für Solarkabel für kaltes Klima und Testunterlagen zu erhalten.