Les installations solaires offshore et flottantes ont connu une croissance rapide, les promoteurs cherchant à exploiter les surfaces d'eau sous-exploitées et à réduire la concurrence foncière. Le marché du solaire photovoltaïque flottant était évalué à 7,7 milliards de dollars en 2024 et devrait connaître une croissance régulière au cours de la prochaine décennie, stimulé par les avancées technologiques en matière de matériaux et de systèmes d'ancrage, ainsi que par les politiques de soutien mises en place dans de nombreuses régions. Dans ce contexte, les câbles photovoltaïques marins deviennent des composants essentiels : ils doivent résister aux conditions difficiles de l'eau salée, à l'exposition aux UV, aux contraintes mécaniques des vagues et à l'encrassement biologique, tout en offrant une longue durée de vie. La norme 2PfG 2962 du TÜV Rheinland (qui a donné naissance à la marque TÜV Bauart) répond spécifiquement à ces défis en définissant les exigences de test de performance et de certification des câbles destinés aux applications photovoltaïques marines.
Cet article examine comment les fabricants peuvent répondre aux exigences de la norme 2PfG 2962 grâce à des tests de performances et des pratiques de conception robustes.
1. Aperçu de la norme 2PfG 2962
La norme 2PfG 2962 est une spécification du TÜV Rheinland spécialement conçue pour les câbles photovoltaïques destinés aux applications marines et flottantes. Elle s'appuie sur les normes générales relatives aux câbles photovoltaïques (par exemple, IEC 62930 / EN 50618 pour le photovoltaïque terrestre), mais y ajoute des tests rigoureux de résistance à l'eau salée, aux UV, à la fatigue mécanique et à d'autres facteurs de stress spécifiques au milieu marin. Cette norme vise notamment à garantir la sécurité électrique, l'intégrité mécanique et la durabilité à long terme dans des conditions offshore variables et exigeantes. Elle s'applique aux câbles CC, généralement d'une tension nominale allant jusqu'à 1 500 V, utilisés dans les systèmes photovoltaïques côtiers et flottants, et exige un contrôle qualité constant de la production afin que les câbles certifiés produits en série correspondent aux prototypes testés.
2. Défis environnementaux et opérationnels pour les câbles photovoltaïques marins
Les environnements marins imposent de multiples facteurs de stress simultanés aux câbles :
Corrosion par l’eau salée et exposition aux produits chimiques : une immersion continue ou intermittente dans l’eau de mer peut attaquer le placage des conducteurs et dégrader les gaines en polymère.
Rayonnement UV et vieillissement dû au soleil : l’exposition directe au soleil sur les réseaux flottants accélère la fragilisation des polymères et la fissuration de la surface.
Températures extrêmes et cycles thermiques : les variations de température quotidiennes et saisonnières provoquent des cycles de dilatation/contraction, mettant à rude épreuve les liaisons isolantes.
Contraintes mécaniques : Le mouvement des vagues et le mouvement entraîné par le vent entraînent une flexion dynamique, une flexion et une abrasion potentielle contre les flotteurs ou le matériel d'amarrage.
Encrassement biologique et organismes marins : la croissance d’algues, de balanes ou de colonies microbiennes sur les surfaces des câbles peut altérer la dissipation thermique et ajouter des contraintes localisées.
Facteurs spécifiques à l'installation : manipulation pendant le déploiement (par exemple, déroulement du tambour), flexion autour des connecteurs et tension aux points de terminaison.
Ces facteurs combinés diffèrent considérablement des réseaux terrestres, ce qui nécessite des tests sur mesure conformément à la norme 2PfG 2962 pour simuler des conditions marines réalistes.
3. Exigences relatives aux tests de performance de base en vertu de la norme 2PfG 2962
Les tests de performance clés imposés par la norme 2PfG 2962 comprennent généralement :
Essais d'isolation électrique et diélectriques : Essais de tenue à haute tension (par exemple, essais de tension continue) dans des chambres à eau ou à humidité pour confirmer l'absence de panne dans des conditions d'immersion.
Résistance de l'isolement au fil du temps : Surveillance de la résistance de l'isolement lorsque les câbles sont trempés dans de l'eau salée ou dans des environnements humides pour détecter la pénétration d'humidité.
Vérifications de tenue en tension et de décharge partielle : garantir que l'isolation peut tolérer la tension de conception plus la marge de sécurité sans décharge partielle, même après vieillissement.
Essais mécaniques : Essais de résistance à la traction et d'allongement des matériaux d'isolation et de gaine suite à des cycles d'exposition ; essais de fatigue en flexion simulant la flexion induite par les vagues.
Essais de flexibilité et de flexion répétée : flexion répétée sur des mandrins ou des bancs d'essai de flexion dynamique pour imiter le mouvement des vagues.
Résistance à l'abrasion : Simulation du contact avec des flotteurs ou des éléments de structure, éventuellement à l'aide de milieux abrasifs, pour évaluer la durabilité de la gaine.
4. Essais de vieillissement environnemental
Brouillard salin ou immersion dans de l'eau de mer simulée pendant des durées prolongées pour évaluer la corrosion et la dégradation des polymères.
Chambres d'exposition UV (altération accélérée) pour évaluer la fragilisation de la surface, le changement de couleur et la formation de fissures.
Évaluations de l'hydrolyse et de l'absorption d'humidité, souvent par trempage prolongé et tests mécaniques ultérieurs.
Cyclage thermique : Cyclage entre basses et hautes températures dans des chambres contrôlées pour révéler le délaminage de l'isolation ou les microfissures.
Résistance chimique : exposition aux huiles, aux carburants, aux agents de nettoyage ou aux composés antisalissures que l’on trouve couramment dans les environnements marins.
Retardateur de flamme ou comportement au feu : Pour des installations spécifiques (par exemple, modules fermés), vérifier que les câbles respectent les limites de propagation de la flamme (par exemple, IEC 60332-1).
Vieillissement à long terme : tests de durée de vie accélérés combinant la température, les UV et l'exposition au sel pour prévoir la durée de vie et établir les intervalles de maintenance.
Ces tests garantissent que les câbles conservent leurs performances électriques et mécaniques pendant la durée de vie prévue de plusieurs décennies dans les déploiements photovoltaïques marins.
5. Interprétation des résultats des tests et identification des modes de défaillance
Après le test :
Modèles de dégradation courants : fissures d'isolation dues aux UV ou aux cycles thermiques ; corrosion ou décoloration des conducteurs due à la pénétration de sel ; poches d'eau indiquant des défaillances des joints.
Analyse des tendances de résistance d'isolation : une baisse progressive lors des tests de trempage peut signaler une formulation de matériau sous-optimale ou des couches barrières insuffisantes.
Indicateurs de défaillance mécanique : la perte de résistance à la traction après vieillissement suggère une fragilisation du polymère ; un allongement réduit indique une augmentation de la rigidité.
Évaluation des risques : comparaison des marges de sécurité restantes avec les tensions de fonctionnement et les charges mécaniques attendues ; évaluation si les objectifs de durée de vie (par exemple, 25 ans et plus) sont atteignables.
Boucle de rétroaction : les résultats des tests permettent d'ajuster les matériaux (par exemple, des concentrations plus élevées de stabilisant UV), de peaufiner la conception (par exemple, des couches de gaine plus épaisses) ou d'améliorer les procédés (par exemple, les paramètres d'extrusion). La documentation de ces ajustements est essentielle à la répétabilité de la production.
L'interprétation systématique sous-tend l'amélioration continue et la conformité
6. Sélection des matériaux et stratégies de conception pour se conformer à la norme 2PfG 2962
Considérations clés :
Choix de conducteurs : les conducteurs en cuivre sont standard ; le cuivre étamé peut être préféré pour une meilleure résistance à la corrosion dans les environnements d'eau salée.
Composés isolants : Polyoléfines réticulées (XLPO) ou polymères spécialement formulés avec des stabilisants UV et des additifs résistants à l'hydrolyse pour maintenir la flexibilité pendant des décennies.
Matériaux de gaine : composés de gaine robustes avec antioxydants, absorbeurs UV et charges pour résister à l'abrasion, au brouillard salin et aux températures extrêmes.
Structures en couches : les conceptions multicouches peuvent inclure des couches semi-conductrices internes, des films barrières contre l'humidité et des gaines de protection extérieures pour bloquer la pénétration de l'eau et les dommages mécaniques.
Additifs et charges : Utilisation de retardateurs de flamme (si nécessaire), d'agents antifongiques ou antimicrobiens pour limiter les effets de bioencrassement et de modificateurs d'impact pour préserver les performances mécaniques.
Armure ou renfort : Pour les systèmes flottants en eau profonde ou à forte charge, ajout de renfort métallique tressé ou synthétique pour résister aux charges de traction sans compromettre la flexibilité.
Cohérence de fabrication : Contrôle précis des recettes de composition, des températures d'extrusion et des taux de refroidissement pour garantir des propriétés de matériau uniformes d'un lot à l'autre.
La sélection de matériaux et de conceptions aux performances éprouvées dans des applications marines ou industrielles analogues permet de répondre de manière plus prévisible aux exigences de la norme 2PfG 2962.
7. Contrôle de la qualité et cohérence de la production
Le maintien de la certification dans la production en volume exige :
Inspections en ligne : Contrôles dimensionnels réguliers (taille du conducteur, épaisseur de l'isolant), inspections visuelles des défauts de surface et vérification des certificats de lots de matériaux.
Exemple de calendrier de tests : Échantillonnage périodique pour les tests clés (par exemple, résistance d'isolement, tests de traction) reproduisant les conditions de certification pour détecter les dérives précocement.
Traçabilité : Documentation des numéros de lots de matières premières, des paramètres de composition et des conditions de production pour chaque lot de câbles afin de permettre des analyses des causes profondes en cas de problème.
Qualification des fournisseurs : garantir que les fournisseurs de polymères et d'additifs respectent systématiquement les spécifications (par exemple, les indices de résistance aux UV, la teneur en antioxydants).
Préparation aux audits tiers : tenue de registres de tests complets, de journaux d'étalonnage et de documents de contrôle de production pour les audits ou la recertification du TÜV Rheinland.
Des systèmes de gestion de la qualité robustes (par exemple, ISO 9001) intégrés aux exigences de certification aident les fabricants à maintenir leur conformité
à long terme
Certification TÜV 2PfG 2962 de Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
Le 11 juin 2025, lors de la 18e Conférence et exposition internationale sur le photovoltaïque solaire et l'énergie intelligente (SNEC PV+2025), TÜV Rheinland a délivré un certificat de certification de type TÜV Bauart Mark pour les câbles destinés aux systèmes photovoltaïques offshore, basé sur la norme 2PfG 2962, à Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (ci-après dénommée « Weihexiang »). M. Shi Bing, directeur général de la division Composants de produits et services solaires et commerciaux de TÜV Rheinland Grande Chine, et M. Shu Honghe, directeur général de Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., ont assisté à la cérémonie de remise des prix et constaté les résultats de cette coopération.
Date de publication : 24 juin 2025