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article technique
EuroWire – Novembre 2011
Câbles pour applications
photovoltaïques
Par Jorg Bor de Friedrich Lütze GmbH & Co KG, Stefan Grunwald de Lütze Inc et Ilona Hirtz de Kabelwerke Villingen GmbH
Résumé
La récente expansion du marché des
énergies renouvelables regarde aussi bien
l’énergie éolienne que l’énergie solaire.
Dans de nombreux pays cette croissance
est supportée par des subventions
gouvernementales.
Les
applications
extérieures
dans
des
installations
d’énergie renouvelable exigent de hautes
performances thermiques et mécaniques
des câbles et des autres composants.
Par conséquent, certains organismes de
normalisation nationaux ont spécifié les
caractéristiques générales pour les câbles
utilisés dans les installations solaires.
En 2005 la norme UL 4703 fut publiée
aux États-Unis. Au cours de la même
année, un groupe de travail conjoint
dénommé “Câbles pour applications
photovoltaïques” qui a amené à la
publication d’une spécification en février,
2008 a été créé en Allemagne.
La spécification allemande exige des
performances très élevées à hautes
températures pour les câbles. Plusieurs
instituts allemands ont accepté cette
spécification et offrent actuellement
les certifications correspondantes. La
demande pour ce type de câble certifié
est énorme sur le marché européen et
asiatique. Du fait des différences entre
les exigences dans les différents pays,
les normes UL 4703 ne peuvent être
associées à la spécification allemande.
Les différentes exigences concernant les
câbles solaires présentent des avantages
et des désavantages en fonction des
conditions régionales spécifiques.
1 Introduction
Le marché des énergies renouvelables
est en croissance rapide. Merill Lynch
[1]
prévoit qu’il augmentera dix fois plus
lors
des
cinq
prochaines
années.
Cette croissance se réfère aussi bien à
l’énergie éolienne qu’à l’énergie solaire.
Étant donné l’intérêt public, plusieurs
gouvernements ont décidé de soutenir
l’économie des énergies renouvelables
avec des subventions considérables. Par
conséquent, l’on peut s’attendre à une
croissance supplémentaire de ce marché.
2 Conditions
extérieures
Le marché photovoltaïque est un marché
très particulier, et donc il faut prendre en
considération différentes réglementations
nationales. Les dimensions d’un système
peuvent varier d’une petite installation
solaire pour des habitations avec une
puissance nominale de quelques kilowatts
à de larges installations solaires de l’ordre
des Gigawatts. En outre, les composants
utilisés dans ces systèmes doivent être
indiqués pour ces applications spécifiques.
Un facteur essentiel, commun à la
totalité des systèmes de puissance
photovoltaïques
est
l’installation
à
l’extérieur, ce qui entraîne de hautes
températures et, bien évidemment, des
radiations UV élevées. Il est également
nécessaire de prendre en considération
l’exposition
aux
intempéries
et
à
l’humidité. En outre, la sécurité et la
fiabilité sont des aspects très importants.
Les
performances
électriques
des
composants dépendent des perfection-
nements dans la technologie des
panneaux solaires. En général, les
systèmes solaires utilisent le courant
continu à basse tension et les panneaux
sont
commutés
en
parallèle.
Par
conséquent, le courant représente le
paramètre électrique déterminant. En
termes de câbles, cela signifie des sections
de conducteurs différentes.
3 Spécification
commune des
Instituts Techniques
Allemands
En
2005,
l’organisme
national
de
normalisation
allemand
du
secteur
électrotechnique DKE a créé un groupe
de travail dénommé “Câbles pour
applications
photovoltaïques”
qui
a
amené à la publication d’une spécification
publique. Ce document a été publié
en février 2008
[2]
. Compte tenu de la
collaboration étroite entre les différents
instituts, cette spécification est identique
à la spécification TÜV-2 PfG 1169/08.2007
et à la spécification VDE E PV 01:2008-02.
Le sous-comité de l’organisme UK 411.2
de DKE a autorisé la publication et
l’application du document, mais à cause
des règlements CENELEC il n’a pas été
adopté comme norme au niveau national
en Allemagne.
4 Détails techniques
de la spécification
allemande
La spécification allemande
[2]
prévoit une
augmentation considérable des exigences
en ce qui concerne les performances
des câbles à hautes températures. Une
stabilité mécanique élevée est également
requise; le câble doit être ignifuge et
sans halogènes. En général, pour répondre
à ces exigences, les fabricants utilisent
des copolymères à base de polyoléfines
réticulés, ignifuges et sans halogènes,
comme matériau pour l’isolement et le
gainage des câbles.
Selon les spécifications DKE, le câble
solaire doit être un câble unipolaire
avec une double couche d’isolement et
chaque couche doit avoir une épaisseur
minimum de 0,5mm. Les essais principaux
requis par cette spécification
[2]
sont
illustrés ci-après:
4.1 Gamme de température
Selon la spécification allemande
[2]
les câbles
solaires doivent être conçus pour une
gamme de température allant de -40°C à
+90°C. La température maxi spécifiée pour
le conducteur est égale à +120°C.
4.2 Essai de pression à
haute température
L’objectif de cet essai consiste à contrôler
la stabilité mécanique de l’isolement et du
revêtement du câble soumis à une charge
thermique et mécanique élevée.
L’essai s’effectue sur un câble entier
conformément à la méthode d’essai
décrite dans la norme IEC 60811-3-1. La
température d’essai est de +140°C et la
charge s’applique pour quatre heures.