Pourquoi les tests de traction sont importants pour les câbles photovoltaïques dans les environnements difficiles

Alors que l'énergie solaire continue d'alimenter la transition mondiale vers une électricité propre, la fiabilité des composants des systèmes photovoltaïques (PV) est devenue plus cruciale que jamais, en particulier dans les environnements difficiles comme les déserts, les toits, les panneaux solaires flottants et les plateformes offshore. Parmi tous les composants,câbles photovoltaïques sont les éléments vitaux de la transmission d'énergie. Pour garantir durabilité et performance à long terme, un test mécanique revêt une importance capitale :essai de traction.

Cet article explore ce que signifient les tests de traction pour les câbles photovoltaïques, pourquoi ils sont essentiels, quelles normes les régissent et comment les matériaux et la structure du câble affectent la résistance à la traction.

1. Qu'est-ce que le test de traction dans les câbles photovoltaïques ?

L'essai de traction est une procédure mécanique utilisée pour mesurer la capacité d'un matériau ou d'un composant à résisterforces de tractionJusqu'à la rupture. Dans le cas des câbles photovoltaïques, elle détermine la contrainte mécanique que les composants du câble (isolant, gaine et conducteur) peuvent supporter avant de se rompre ou de se déformer.

Lors d'un essai de traction, un échantillon de câble est serré aux deux extrémités et séparé à l'aide d'unmachine d'essai universelleà vitesse contrôlée. Les mesures sont effectuées pour :

• Force de rupture(mesuré en Newtons ou MPa),

• Allongement à la rupture(à quel point il s'étire avant la rupture), et

• Résistance à la traction(contrainte maximale que le matériau peut supporter).

Des essais de traction sont effectués surcouches individuellesdu câble (isolation et gaine) et parfois de l'assemblage complet, en fonction des exigences normatives.

2. Pourquoi effectuer des tests de traction sur les câbles photovoltaïques ?

Les tests de traction ne sont pas simplement une formalité de laboratoire : ils sont directement liés aux performances réelles des câbles.

Principales raisons pour lesquelles les câbles photovoltaïques nécessitent des tests de traction :

• Contraintes d'installation :Lors du câblage, du tirage et du pliage, les câbles sont exposés à une tension qui peut provoquer des dommages internes si la résistance est insuffisante.

• Défis environnementaux :La pression du vent, les charges de neige, les vibrations mécaniques (par exemple celles des trackers) ou l’érosion du sable peuvent exercer une force au fil du temps.

• Assurance de sécurité :Les câbles sous tension qui se fissurent, se fendent ou perdent leur conductivité peuvent provoquer une perte d'énergie ou même des défauts d'arc.

• Conformité et fiabilité :Les projets dans des environnements à grande échelle, commerciaux et extrêmes exigent des propriétés mécaniques certifiées pour répondre aux normes mondiales.

En bref, les tests de traction garantissent que le câble peut résistercontrainte mécanique sans défaillance, réduisant les risques et améliorant la stabilité à long terme.

3. Normes industrielles régissant les essais de traction des câbles photovoltaïques

Les câbles photovoltaïques doivent être conformes à des normes internationales strictes qui définissent les exigences de traction minimales pour les différentes parties du câble.

Les normes clés comprennent :

• CEI 62930 :Spécifie la résistance à la traction et l'allongement des matériaux d'isolation et de revêtement avant et après vieillissement.

• EN 50618:La norme européenne pour les câbles PV, exigeant des tests de robustesse mécanique, y compris la résistance à la traction des gaines et de l'isolation.

• TÜV 2PfG 1169/08.2007 :Se concentre sur les câbles pour systèmes photovoltaïques avec des tensions nominales allant jusqu'à 1,8 kV CC, y compris les exigences détaillées en matière de tests de traction et d'allongement.

• UL 4703 (pour le marché américain) :Comprend également des tests de résistance à la traction lors de l'évaluation des matériaux.

Chaque norme définit :

• Résistance minimale à la traction(par exemple, ≥ 12,5 MPa pour l’isolation XLPE),

• Allongement à la rupture(par exemple, ≥ 125 % ou plus selon le matériau),

• Conditions d'essai de vieillissement(par exemple, vieillissement au four à 120 °C pendant 240 heures), et

• Procédures de test(longueur de l'échantillon, vitesse, conditions environnementales).

Ces normes garantissent que les câbles sont suffisamment durables pour répondre aux exigences des installations solaires du monde entier.

4. Comment les matériaux et la structure des câbles influencent les performances en traction

Tous les câbles photovoltaïques ne sont pas créés égaux.composition du matériauetconception de câblesjouent un rôle majeur dans la détermination de la résistance à la traction.

Impact matériel :

• XLPE (polyéthylène réticulé) :Offre une résistance à la traction et une stabilité thermique supérieures, couramment utilisées dans les câbles classés EN 50618.

• PVC:Plus abordable, mais avec une résistance mécanique moindre, moins apprécié dans les applications photovoltaïques extérieures ou à grande échelle.

• TPE / LSZH :Options à faible émission de fumée et sans halogène qui équilibrent la flexibilité et les performances de traction modérées.

Impact du conducteur :

• Cuivre étamé :Ajoute une résistance à la corrosion et améliore la liaison mécanique avec l'isolant.

• Échoué vs. Solide :Les conducteurs toronnés améliorent la flexibilité et réduisent le risque de rupture sous tension répétée.

Conception structurelle :

• Renforcement de la gaine :Certains câbles photovoltaïques incluent des fibres d'aramide ou des conceptions à double gaine pour une résistance accrue à la traction.

• Multicœur vs. monocœur :Les câbles multiconducteurs ont généralement un comportement mécanique plus complexe mais peuvent bénéficier de charges renforcées.

La sélection de matériaux de haute qualité et la conception optimisée de la structure améliorent considérablement la capacité d'un câble à réussir les tests de traction et à fonctionner dans des conditions de terrain.

Conclusion

Les essais de traction constituent une référence fondamentale pour garantir larobustesse mécaniquedes câbles photovoltaïques. Dans des environnements difficiles, que ce soit sous un soleil de plomb, des vents violents ou des embruns,la défaillance du câble n'est pas une option.

En comprenant les tests de traction, en sélectionnant des produits conformes et en s'approvisionnant auprès de fabricants certifiés, les EPC solaires, les développeurs et les équipes d'approvisionnement peuvent garantiralimentation électrique sûre, efficace et durable.

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