Artículo técnico
Marzo de 2014
216
Desarrollo de un cable para
sistemas de producción de
energía fotovoltaica
Por Arifumi Matsumura*, Masaki Nishiguchi Shigeru Kubo, Fitel Photonics Laboratory, Furukawa Electric Co Ltd, Japón
Resumen
Furukawa ha desarrollado un cable
para sistemas de producción de energía
fotovoltaica que cumple los requisitos de
la norma TÜV 2Pfg1169/2007
[1]
y la norma
JCS4517
[2]
. Para cumplir los requisitos de
dichas normas, un cable para sistemas de
producción de energía fotovoltaica debe
estar constituido por materiales aislantes y
de revestimiento sin halógenos.
Además, el cable debe ser resistente a la
propagación vertical de la llama, a altas y
bajas temperaturas y a los ácidos. También
es necesario que el cable tenga un índice
de temperatura superior a 120ºC porque
las temperaturas en el entorno de trabajo
pueden oscilar entre -40ºC y +90ºC.
La temperatura a la que se obtiene un
50 por ciento de envejecimiento residual
después de 20.000 horas debe ser superior
a 120ºC. En particular, se requieren
excelentes propiedades de resistencia a la
degradación térmica.
Para este nuevo cable se ha usado
polietileno reticulado como aislante
y
poliolefina
reticulada
altamente
incombustible
como
material
de
revestimiento. Esto ha permitido cumplir
los requisitos de las normas citadas
arriba. Además, se ha confirmado que
el uso de este cable no crea problemas
en términos de pelado y goteo. También
es posible fabricar este cable sin usar
equipos especiales de
bridging
como
los dispositivos de irradiación de haz de
electrones. Este cable presenta muchas
ventajas en términos de costes y de
respuesta a la producción a gran escala.
1 Introducción
En los últimos años, mientras se ha
observado un creciente interés por los
problemas medioambientales en todo el
mundo, las actividades en el sector de la
producción de energía renovable como la
producción de energía eolica, fotovoltaica
y de biomasas se han intensificado.
Para la producción de energía fotovoltaica,
las instalaciones de más de 1 megawatio,
llamadas “mega solar” en inglés, se han
difundido rápidamente. En el futuro,
se prevé que aumente la demanda de
cables para este tipo de instalaciones de
producción de energía.
Actualmente, cada país aplica sus
normas para asegurar la fiabilidad de los
cables eléctricos de estas instalaciones
de producción de energía. En Europa
tenemos las normas TÜV 2Pfg1169,
mientras que en Norteamérica se usan
las normas UL4703
[3]
. Recientemente,
en Japón se han establecido las normas
JCS4517 basadas en las normas TÜV
2Pfg1169. Dado que cada país aplica sus
propias normas, la demanda de cables
compatibles que cumplan todas las
normas crece. Por otro lado, es necesario
desarrollar
cables
menos
costosos
debido a la grande proliferación de estas
instalaciones. Actualmente, la demanda
para cables de bajo coste es mucho más
alta que la demanda de cables integrados.
Ante este panorama, Furukawa ha
desarrollado un cable que cumple los
requisitos de las normas TÜV y JCS.
2 Un cable recién
desarrollado
para sistemas de
producción de
energía fotovoltaica
La propiedad más requerida para un
cable de sistemas de producción de
energía fotovoltaica es la propiedad de
alargamiento en caliente, que también se
requiere en las normas TÜV y JCS.
Normalmente, se irradia un hilo eléctrico
de poliolefina sin halógenos con un haz
de electrones para cumplir la norma
sobre las propiedades de alargamiento
en caliente. Sin embargo, en una enorme
instalación solar futura la capacidad de
la corriente eléctrica será mayor y por
consiguiente se prevé que las dimensiones
de los cables aumenten. Pero la capacidad
de la irradiación con haz de electrones
es limitada.
Además, en el caso de cables de
dimensiones pequeñas para corrientes
eléctricas bajas, el coste del dispositivo
de irradiación es alto, y se prefiere
efectuar el
bridging
sin irradiación de haz
de electrones. El nuevo cable cumple
la norma de sobre las propiedades de
alargamiento en caliente con el método
de
bridging
sin irradiación de haz de
electrones en los materiales de poliole-
fina. Se describen a continuación las
propiedades físicas principales del cable
para sistemas de producción de energía
fotovoltaica recién desarrollado.
3 Método de prueba
3.1 Ensayo de alargamiento en caliente
Se ha realizado un ensayo de alarga-
miento en caliente según las normas
IEC60811-2-1. Se han cortado una muestra
tubular del cable y una muestra tubular de
la cubierta. Se han colgado las muestras
en un horno a 20ºC. Se ha aplicado una
carga de 20 N/cm
2
a las muestras. Se ha
medido el porcentaje de alargamiento
después de 15 minutos. Luego, se ha
quitado la carga. Después de restablecer
la temperatura en el horno, se han sacado
las muestras y se han dejado enfriar a
temperatura ambiente y se ha medido de
nuevo el porcentaje de alargamiento.
Se han considerado aceptables los
resultados de las pruebas con un
porcentaje de alargamiento bajo carga
inferior a un 100 por ciento y con un
porcentaje de alargamiento de un 25 por
ciento después de quitar la carga.
3.2
Propiedades de resistencia a la
degradación térmica
Se ha cortado una muestra tubular del
cable y una muestra tubular de la cubierta.
