Las instalaciones solares marinas y flotantes han experimentado un rápido crecimiento a medida que los promotores buscan aprovechar las superficies acuáticas infrautilizadas y reducir la competencia por la tierra. El mercado de la energía solar fotovoltaica flotante se valoró en 7.700 millones de dólares en 2024 y se prevé que crezca de forma constante en la próxima década, impulsado por los avances tecnológicos en materiales y sistemas de amarre, así como por las políticas de apoyo en muchas regiones. En este contexto, los cables fotovoltaicos marinos se convierten en componentes críticos: deben resistir el agua salada, la exposición a los rayos UV, la tensión mecánica de las olas y la bioincrustación durante una larga vida útil. La norma 2PfG 2962 de TÜV Rheinland (que da origen a la marca TÜV Bauart) aborda específicamente estos desafíos al definir los requisitos de pruebas de rendimiento y certificación para cables en aplicaciones fotovoltaicas marinas.
Este artículo examina cómo los fabricantes pueden cumplir con los requisitos de 2PfG 2962 a través de prácticas de diseño y pruebas de rendimiento sólidas.
1. Descripción general de la norma 2PfG 2962
La norma 2PfG 2962 es una especificación de TÜV Rheinland diseñada para cables fotovoltaicos destinados a aplicaciones marinas y flotantes. Se basa en las normas generales para cables fotovoltaicos (p. ej., IEC 62930 / EN 50618 para sistemas fotovoltaicos terrestres), pero añade rigurosas pruebas de agua salada, rayos UV, fatiga mecánica y otros factores de estrés específicos del medio marino. Los objetivos de la norma incluyen garantizar la seguridad eléctrica, la integridad mecánica y la durabilidad a largo plazo en condiciones marinas variables y exigentes. Se aplica a cables de CC con una capacidad nominal de hasta 1500 V, utilizados habitualmente en sistemas fotovoltaicos costeros y flotantes, lo que requiere un control de calidad de producción constante para que los cables certificados en producción en masa coincidan con los prototipos probados.
2. Desafíos ambientales y operativos de los cables fotovoltaicos marinos
Los entornos marinos imponen múltiples factores estresantes simultáneos sobre los cables:
Corrosión del agua salada y exposición a sustancias químicas: la inmersión continua o intermitente en agua de mar puede atacar el revestimiento del conductor y degradar las cubiertas de polímero.
Radiación UV y envejecimiento provocado por la luz solar: la exposición directa al sol en matrices flotantes acelera la fragilización del polímero y el agrietamiento de la superficie.
Temperaturas extremas y ciclos térmicos: Las variaciones de temperatura diarias y estacionales provocan ciclos de expansión/contracción que tensionan las uniones de aislamiento.
Esfuerzos mecánicos: el movimiento de las olas y el movimiento impulsado por el viento provocan flexión y flexión dinámica y posible abrasión contra los flotadores o los herrajes de amarre.
Bioincrustaciones y organismos marinos: el crecimiento de algas, percebes o colonias microbianas en las superficies de los cables puede alterar la disipación térmica y agregar tensiones localizadas.
Factores específicos de la instalación: manipulación durante el despliegue (por ejemplo, desenrollado del tambor), flexión alrededor de los conectores y tensión en los puntos de terminación.
Estos factores combinados difieren notablemente de los de los conjuntos terrestres, lo que requiere pruebas personalizadas según la norma 2PfG 2962 para simular condiciones marinas realistas.
3. Requisitos básicos de pruebas de rendimiento según 2PfG 2962
Las pruebas de rendimiento clave exigidas por 2PfG 2962 normalmente incluyen:
Pruebas de aislamiento eléctrico y dieléctricas: Pruebas de resistencia a alto voltaje (por ejemplo, pruebas de voltaje de CC) en cámaras de agua o humedad para confirmar que no hay fallas en condiciones de inmersión.
Resistencia de aislamiento a lo largo del tiempo: monitoreo de la resistencia de aislamiento cuando los cables se sumergen en agua salada o ambientes húmedos para detectar la entrada de humedad.
Comprobaciones de resistencia a la tensión y descargas parciales: garantizar que el aislamiento pueda tolerar la tensión de diseño más el margen de seguridad sin descargas parciales, incluso después del envejecimiento.
Ensayos mecánicos: Ensayos de resistencia a la tracción y alargamiento de materiales de aislamiento y vaina después de ciclos de exposición; ensayos de fatiga por flexión simulando flexión inducida por olas.
Flexibilidad y pruebas de flexión repetida: flexión repetida sobre mandriles o bancos de pruebas de flexión dinámica para imitar el movimiento de las olas.
Resistencia a la abrasión: Simulación del contacto con flotadores o elementos estructurales, posiblemente utilizando medios abrasivos, para evaluar la durabilidad de la funda.
4. Pruebas de envejecimiento ambiental
Niebla salina o inmersión en agua de mar simulada durante períodos prolongados para evaluar la corrosión y la degradación del polímero.
Cámaras de exposición a rayos UV (meteorización acelerada) para evaluar la fragilización de la superficie, el cambio de color y la formación de grietas.
Evaluaciones de hidrólisis y absorción de humedad, a menudo mediante remojo prolongado y pruebas mecánicas posteriores.
Ciclado térmico: ciclo entre temperaturas bajas y altas en cámaras controladas para revelar la delaminación del aislamiento o las microfisuras.
Resistencia química: Exposición a aceites, combustibles, agentes de limpieza o compuestos antiincrustantes que se encuentran comúnmente en entornos marinos.
Retardancia de llama o comportamiento al fuego: para instalaciones específicas (por ejemplo, módulos cerrados), verificar que los cables cumplan con los límites de propagación de llama (por ejemplo, IEC 60332-1).
Envejecimiento a largo plazo: pruebas de vida acelerada que combinan temperatura, rayos UV y exposición a la sal para pronosticar la vida útil y establecer intervalos de mantenimiento.
Estas pruebas garantizan que los cables conserven el rendimiento eléctrico y mecánico durante la vida útil prevista de varias décadas en las implementaciones fotovoltaicas marinas.
5. Interpretación de los resultados de las pruebas e identificación de los modos de fallo
Después de la prueba:
Patrones de degradación comunes: Grietas en el aislamiento por rayos UV o ciclos térmicos; corrosión o decoloración del conductor por ingreso de sal; bolsas de agua que indican fallas en el sello.
Análisis de las tendencias de resistencia del aislamiento: una disminución gradual en las pruebas de remojo puede indicar una formulación de material subóptima o capas de barrera insuficientes.
Indicadores de falla mecánica: La pérdida de resistencia a la tracción después del envejecimiento sugiere fragilización del polímero; la elongación reducida indica un aumento de la rigidez.
Evaluación de riesgos: comparar los márgenes de seguridad restantes con los voltajes operativos y cargas mecánicas esperados; evaluar si se pueden alcanzar los objetivos de vida útil (por ejemplo, más de 25 años).
Ciclo de retroalimentación: Los resultados de las pruebas informan sobre ajustes del material (p. ej., mayores concentraciones de estabilizador UV), modificaciones de diseño (p. ej., capas de revestimiento más gruesas) o mejoras del proceso (p. ej., parámetros de extrusión). Documentar estos ajustes es crucial para la repetibilidad de la producción.
La interpretación sistemática sustenta la mejora continua y el cumplimiento.
6. Selección de materiales y estrategias de diseño para cumplir con la norma 2PfG 2962
Consideraciones clave:
Opciones de conductores: Los conductores de cobre son estándar; se puede preferir el cobre estañado para una mejor resistencia a la corrosión en entornos de agua salada.
Compuestos de aislamiento: Poliolefinas reticuladas (XLPO) o polímeros especialmente formulados con estabilizadores UV y aditivos resistentes a la hidrólisis para mantener la flexibilidad durante décadas.
Materiales de la funda: Compuestos de revestimiento robustos con antioxidantes, absorbentes de rayos UV y rellenos para resistir la abrasión, la niebla salina y las temperaturas extremas.
Estructuras en capas: Los diseños multicapa pueden incluir capas semiconductoras internas, películas de barrera contra la humedad y cubiertas protectoras externas para bloquear la entrada de agua y el daño mecánico.
Aditivos y rellenos: Uso de retardantes de llama (cuando sea necesario), agentes antifúngicos o antimicrobianos para limitar los efectos de la bioincrustación y modificadores de impacto para preservar el rendimiento mecánico.
Armadura o refuerzo: Para sistemas flotantes de aguas profundas o de alta carga, agregar refuerzo metálico trenzado o sintético para soportar cargas de tracción sin comprometer la flexibilidad.
Consistencia en la fabricación: control preciso de recetas de compuestos, temperaturas de extrusión y velocidades de enfriamiento para garantizar propiedades uniformes del material lote a lote.
La selección de materiales y diseños con un rendimiento comprobado en aplicaciones industriales o marinas análogas ayuda a cumplir con los requisitos de 2PfG 2962 de manera más predecible.
7. Control de calidad y consistencia de la producción
Mantener la certificación en la producción en volumen exige:
Inspecciones en línea: controles dimensionales regulares (tamaño del conductor, espesor del aislamiento), inspecciones visuales para detectar defectos en la superficie y verificación de certificados de lotes de material.
Programa de pruebas de muestra: Muestreo periódico para pruebas clave (por ejemplo, resistencia de aislamiento, pruebas de tracción) que replican las condiciones de certificación para detectar desviaciones de manera temprana.
Trazabilidad: Documentar los números de lote de materia prima, los parámetros de composición y las condiciones de producción para cada lote de cable para permitir análisis de causa raíz si surgen problemas.
Calificación de proveedores: garantizar que los proveedores de polímeros y aditivos cumplan constantemente con las especificaciones (por ejemplo, clasificaciones de resistencia a los rayos UV, contenido de antioxidantes).
Preparación para auditorías de terceros: mantenimiento de registros de pruebas exhaustivos, registros de calibración y documentos de control de producción para auditorías o recertificaciones de TÜV Rheinland.
Los sistemas de gestión de calidad sólidos (por ejemplo, ISO 9001) integrados con los requisitos de certificación ayudan a los fabricantes a mantener el cumplimiento.
a largo plazo
Certificación TÜV 2PfG 2962 de Danyang Winpower Wire and Cable Mfg Co., Ltd.
El 11 de junio de 2025, durante la 18.ª Conferencia y Exposición Internacional de Energía Solar Fotovoltaica y Inteligente (SNEC PV+2025), TÜV Rheinland emitió el certificado de certificación de tipo TÜV Bauart Mark para cables para sistemas fotovoltaicos marinos, basado en la norma 2PfG 2962, a Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd. (en adelante, “Weihexiang”). El Sr. Shi Bing, director general de la división de componentes para productos y servicios solares y comerciales de TÜV Rheinland Greater China, y el Sr. Shu Honghe, director general de Danyang Weihexiang Cable Manufacturing Co., Ltd., asistieron a la ceremonia de entrega de premios y fueron testigos de los resultados de esta colaboración.
Hora de publicación: 24 de junio de 2025