تعد أنظمة الطاقة الشمسية استثمارًا طويل الأجل، حيث تتمتع معظم الألواح الشمسية الآن بضمان لمدة 25 عامًا. ولكن ماذا عن الروابط التي تربطهم جميعًا معًا؟ إذا فشل موصل واحد، فإنه يمكن أن يؤدي إلى قطع سلسلة بأكملها، مما يؤدي إلى وقت توقف مكلف وفقدان الإيرادات. الحقيقة المروعة هي أن معظم موصلات الطاقة الشمسية المعتمدة بشكل قياسي لم يتم تصميمها أو اختبارها للبقاء على قيد الحياة لمدة 25 عامًا في البيئات الخارجية القاسية.
تشرح هذه المقالة القوى البيئية الأربع الرئيسية التي تدمر موصلات الطاقة الشمسية، ولماذا لا يكون كافيًا اختبار IEC 62852 القياسي ، وكيف يضمن برنامج 'Qualification Plus' الخاص بـ Totek موثوقية حقيقية لمدة 25 عامًا.
القوى الأربع التي تدمر الموصلات الخارجية
تتعرض الموصلات الموجودة على السطح أو في مجال الطاقة الشمسية لهجوم مستمر من البيئة. هناك أربعة أوضاع فشل رئيسية ستؤدي إلى تدهور وتدمير الموصل الذي لم يتم تصميمه بشكل صحيح للبقاء على المدى الطويل.
1 تدهور الأشعة فوق البنفسجية:
يحتوي ضوء الشمس على إشعاعات فوق بنفسجية قوية تعمل على تحطيم سلاسل البوليمر في العلب البلاستيكية. يؤدي هذا إلى ظهور الطباشير والهشاشة والشقوق الصغيرة التي تسمح بدخول الرطوبة.
2 الصدمة الحرارية:
تؤدي الدورة اليومية من الليالي الباردة (-40 درجة مئوية) إلى الأيام الحارة (+90 درجة مئوية) إلى تمدد المواد وتقلصها. إذا توسعت نقاط الاتصال المعدنية، والغطاء البلاستيكي، والأختام المطاطية بمعدلات مختلفة، فسوف تفشل الأختام في النهاية.
3 التحلل المائي:
هذا هجوم كيميائي حيث تؤدي الرطوبة ودرجات الحرارة المرتفعة إلى تحطيم روابط البوليمر، خاصة في المواد البلاستيكية القياسية مثل النايلون (PA66). تفقد المادة قوتها الميكانيكية ولم تعد قادرة على حماية التوصيل الكهربائي.
4 التآكل:
يمكن لضباب الملح القادم من المناطق الساحلية والملوثات من المناطق الصناعية أن يؤدي إلى أكسدة نقاط التلامس المعدنية الموجودة داخل الموصل. يؤدي هذا إلى زيادة المقاومة الكهربائية، مما يؤدي إلى إنشاء نقاط ساخنة يمكن أن تؤدي إلى حدوث قوس كهربائي وحتى نشوب حريق [1].
لماذا لا يعد الاختبار القياسي IEC 62852 كافيًا
المعيار الصناعي لموصلات الطاقة الشمسية هو IEC 62852. وهو اختبار أساسي جيد، ولكنه مصمم لاكتشاف عيوب التصنيع المبكرة، وليس للتنبؤ بالأداء لمدة 25 عامًا. تُظهر الأبحاث التي أجراها المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة (NREL) وجود فجوة كبيرة بين الاختبار القياسي وعمر الخدمة الذي يبلغ 25 عامًا [2].
'اليوم، تتمتع معظم الوحدات الكهروضوئية بضمان لمدة 25 عامًا، ولكن تسلسل اختبار التأهيل لا يختبر مدى الحياة لمدة 25 عامًا.' [3]
فيما يلي كيفية مقارنة اختبار IEC القياسي ببرنامج موثوقية حقيقي مدته 25 عامًا مثل برنامج Totek:
في Totek، نحن لا نقوم فقط بتجميع الموصلات؛ لقد قمنا بتصميمها لتتمكن من البقاء لمدة 25 عامًا في أقسى البيئات. تعتمد عمليتنا على ثلاث ركائز أساسية تتجاوز معايير الصناعة بكثير.
شهاداتنا تؤكد التزامنا بالجودة.
1 علم المواد هو الأساس
نحن نتعاون مع موردي المواد من المستوى الأول مثل SABIC و Celanese لاختيار بوليمرات متقدمة أثبتت قدرتها على مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والتحلل المائي والصدمات الحرارية. بالنسبة لتجميعات الكابلات الخاصة بنا، نستخدم كابلات XLPO (البولي أوليفين المتقاطع) عالية الأداء مثل سلسلة Nexans ENERGYFLEX® ، الحاصلة على اعتماد مزدوج وفقًا UL 4703 و EN 50618 لمعايير والمصممة لتدوم لمدة تتراوح بين 30 إلى 40 عامًا [4].
2 اختبار 'المؤهلات الإضافية'.
نحن نختبر منتجاتنا وفقًا لمعايير أعلى، باتباع إطار 'التأهيل الإضافي' الذي طورته NREL. وهذا يعني دورات حرارية أكثر بثلاث مرات، وحرارة رطبة أكثر مرتين، وتعرض للأشعة فوق البنفسجية مرتين أكثر مما يتطلبه معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية. كما نضيف أيضًا اختبار رش الملح لمدة 480 ساعة، وهو أمر بالغ الأهمية لمنع التآكل ولكنه غير مطلوب حتى بموجب معيار IEC الحالي.
3 التحقق بعد الشيخوخة
هذه هي الخطوة الأكثر أهمية. نحن لا نختبر الأجزاء الجديدة فقط. نحن نأخذ الموصلات التي نجت بالفعل من تسلسل التقادم الكامل (1000 ساعة من الأشعة فوق البنفسجية + 600 دورة حرارية + 2000 ساعة من الحرارة الرطبة) ثم نقوم بإجراء اختبارات التحقق النهائية. يجب أن يجتاز الموصل القديم اختبار الغمر في الماء بطول متر واحد (IP67) واختبار كهربائي عالي الجهد. هذه هي الطريقة الوحيدة لإثبات أن الموصل لن يتسرب بعد 25 عامًا من سوء الاستخدام.
عملية التحقق من صحة 'المؤهلات الإضافية' لمدة 25 عامًا من Totek
تتبع عملية التحقق من صحة Totek تسلسلًا صارمًا من خمس خطوات . يبدأ الأمر بـ 1000 ساعة من التكييف المسبق للأشعة فوق البنفسجية باستخدام مصباح Xenon Arc لتحلل البوليمرات والأختام، تمامًا كما تفعل سنوات من ضوء الشمس المباشر. بعد ذلك، تمر نفس الموصلات بـ 600 دورة حرارية من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية، مما يشدد على تمدد المادة ويضع موانع التسرب تحت ضغط متكرر. بعد ذلك تأتي 20 دورة تجميد للرطوبة، حيث يتم دفع الرطوبة إلى أي شقوق صغيرة ثم تجميدها لتوسيع الضرر. يتم بعد ذلك إدخال الموصلات في غرفة حرارة رطبة عند درجة حرارة 85 درجة مئوية ورطوبة 85% لمدة 2000 ساعة لتسريع التحلل المائي والتآكل. الخطوة الأخيرة هي التحقق بعد التعتيق، حيث لا يزال يتعين على نفس الموصلات اجتياز اختبار الغمر في الماء IP67 الكامل واختبار كهربائي عالي الجهد. التفاصيل الأكثر أهمية هنا هي أن هذه عملية متسلسلة.
يجب أن تظل نفس مجموعة الموصلات في كل خطوة، واحدة تلو الأخرى. نحن لا نستخدم عينات جديدة لكل مرحلة. هذه هي الطريقة الوحيدة لإثبات المتانة الحقيقية لمدة 25 عامًا.
- ما تشاو (المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Totek Int'l Corp.).
تم إثبات كفاءته ميدانيًا: 1.3 مليون وحدة، بدون أي أعطال
هذا النهج الصارم ليس مجرد نظري. لدى Totek أكثر من 1.3 مليون مجموعة كابلات شمسية في الميدان، بعضها لأكثر من 8 سنوات، مع عدم الإبلاغ عن أي أعطال في المجال بسبب تدهور الموصل. نحن نقدم عقلية الجودة على مستوى السيارات (IATF 16949) إلى صناعة الطاقة الشمسية، مع إمكانية التتبع الكامل من مجموعة راتنجات المواد الخام إلى المنتج النهائي على سطح منزلك.
لا تدع الموصل ذو الإصدار القياسي يضر باستثمارك في الطاقة الشمسية لمدة 25 عامًا. اتصل بفريق Totek الهندسي لمعرفة المزيد حول برنامج الموثوقية الذي يمتد لـ 25 عامًا وكيف يمكننا حماية مشروعك من الفشل المبكر.
