標準テストでは 25 年間のソーラー コネクタの信頼性を確保できない理由

太陽光発電システムは長期的な投資であり、現在、ほとんどのソーラーパネルの保証期間は 25 年です。 しかし、それらすべてを結び付けるコネクタはどうなるのでしょうか? 1 つのコネクタに障害が発生すると、文字列全体がダウンし、コストのかかるダウンタイムと収益の損失につながる可能性があります。 衝撃的な真実は、ほとんどの標準認定ソーラーコネクタは、過酷な屋外環境で 25 年間耐えられるように設計またはテストされていないということです。

この記事では、ソーラーコネクタを破壊する 4 つの主な環境要因、 理由、 標準 の IEC 62852 テストで は不十分な Totek の「Qualification Plus」 プログラムが真の 25 年間の信頼性をどのように保証するかについて説明します。

 

屋外コネクタを破壊する 4 つの力

屋上や太陽光発電所にあるコネクタは、常に環境からの攻撃にさらされています。長期にわたって使用できるように適切に設計されていないコネクタは、4 つの主な故障モードによって劣化し、破壊されます。 

1 紫外線による劣化:

太陽光には強力な紫外線が含まれており、プラスチック筐体内のポリマー鎖を破壊します。これによりチョーキング、脆化、微小亀裂が発生し、湿気が侵入します。

2 熱衝撃:

寒い夜（-40°C）から暑い日（+90°C）までの毎日のサイクルにより、材料は膨張と収縮を引き起こします。金属接点、プラスチックハウジング、およびゴム製シールが異なる速度で膨張すると、最終的にシールが破損します。

3 加水分解:

これは、湿気と高温により、特にナイロン (PA66) などの標準的なプラスチックのポリマー結合が破壊される化学攻撃です。材料は機械的強度を失い、電気接続を保護できなくなります。

4 腐食:

沿岸地域からの塩霧や工業地帯からの汚染物質により、コネクタ内部の金属接点が酸化する可能性があります。これにより電気抵抗が増加し、アーク放電や火災の原因となるホットスポットが発生します [1]。 

標準 IEC 62852 テストだけでは不十分な理由

ソーラー コネクタの業界標準は IEC 62852 です。これは優れたベースライン テストですが、25 年間の性能を予測するものではなく、初期の製造欠陥を発見するために設計されています。米国国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) の調査では、標準テストと 25 年の耐用年数の間に大きなギャップがあることが示されています [2]。

「現在、ほとんどの太陽光発電モジュールは 25 年間保証されていますが、認定テスト シーケンスでは 25 年間の耐用年数をテストしません。」 [3]

標準的な IEC テストと、Totek のような真の 25 年間の信頼性プログラムを比較すると次のようになります。 

米国政府。組織 国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) の 研究では、 200 回の熱サイクルは約 10 年間 の野外暴露に相当すると示唆しています。 25 年間をシミュレートするには、コネクタは 500 ～ 600 サイクルに耐える必要があります [3]。 実際、PVEL による独立したテストでは、次のことが判明しました。 標準 IEC 認定コネクタの 15% が故障しました。 このより厳格な 600 サイクル テストを受けると、

Totek ソリューション: 25 年間の生存のためのエンジニアリング

Totek では、コネクタを組み立てるだけではありません。最も過酷な環境でも 25 年間生存できるように設計されています。当社のプロセスは、業界標準をはるかに超える 3 つの主要な柱に基づいて構築されています。

当社の認証は、品質に対する当社の取り組みを裏付けています。 

1 材料科学は基礎です

当社はなどの Tier-1 材料サプライヤーと提携して、 SABIC や Celanese UV、加水分解、熱衝撃に対する耐性が実証されている高度なポリマーを選択しています。当社のケーブル アセンブリには、 高性能 XLPO (架橋ポリオレフィン) ケーブルを使用しています。このケーブルは、 Nexans ENERGYFLEX® シリーズのような 二重認定を受けており、 の UL 4703 および EN 50618 規格 30 ～ 40 年の耐用年数を想定して設計されています [4]。

2 「資格プラス」試験

当社は、NREL が開発した「Qualification Plus」フレームワークに従って、より高い基準で製品をテストします。これは、IEC 規格の要件よりも 3 倍の熱サイクル、2 倍の湿熱、2 倍の UV 暴露を意味します。また、480 時間の塩水噴霧テストも追加しました。これは腐食を防ぐために重要ですが、現在の IEC 規格では要求されていません。

3 老化後の検証

これは最も重要なステップです。私たちは新しい部品をテストするだけではありません。当社では、完全な経年劣化シーケンス (1000 時間の UV + 600 熱サイクル + 2000 時間の湿熱) にすでに耐えたコネクタを使用し、最終検証テストを実行します。老朽化したコネクタは、1 メートルの水没試験 (IP67) および高電圧電気試験に合格する必要があります。これは、コネクタが 25 年間酷使されても漏れないことを証明する唯一の方法です。

Totek の 25 年間の「資格プラス」検証プロセス

Totek の検証プロセスは、厳密な 5 段階の 手順に従います。まず、何年もの直射日光と同じように、行います。 1,000 時間の UV プレコンディショニングを キセノンアークランプを使用して ポリマーとシールを劣化させるその後、同じコネクタは-40 °C 600 回の熱サイクルを経て、 から +90 °C までの 材料の膨張にストレスがかかり、シールに繰り返し圧力がかかります。次に、 20 回の湿気凍結サイクルが行われ、 微小亀裂に湿気が押し込まれ、凍結して損傷が拡大します。その後、コネクタは 85°C、湿度 85% の湿熱室に 2,000 時間入れられ 、加水分解と腐食が促進されます。最後のステップは 経年劣化後の検証 で、同じコネクタが 完全な IP67 浸水テスト と 高電圧電気テストに合格する必要があります。 ここで最も重要な点は、これが 逐次的なプロセスであるということです。

同じコネクタのセットが、次から次へとすべてのステップで生き残る必要があります。各段階で新鮮なサンプルは使用しません。それが真の 25 年の耐久性を証明する唯一の方法です。

- Ma Chao (Totek Int'l Corp. 創設者兼 CEO)。

現場で実証済み : 130 万台、故障ゼロ

この厳密なアプローチは単なる理論的なものではありません。 Totek は 130 万本を超える ソーラー ケーブル アセンブリを現場で保有しており、その中には 8 年以上使用されているものもありますが、 コネクタ 現場での故障の報告はゼロです。当社は の劣化によるもたらし、 、自動車グレードの品質に対する考え方 (IATF 16949) を 太陽光発電業界に 原材料の樹脂ロットから 屋根上の最終製品に至るまでの完全なトレーサビリティを実現します。

標準規格のコネクタによって 25 年間の太陽光発電への投資が損なわれないようにしてください。 にお問い合わせください。 当社の 25 年間の信頼性プログラムと、お客様のプロジェクトを早期故障から保護する方法の詳細については、Totek エンジニアリング チーム

 

参考文献

[1] 国立再生可能エネルギー研究所。 （2019年）。 PV モジュールコネクタの故障が実用規模の太陽光発電システムのコストとパフォーマンスに与える影響。 NREL/TP-5C00-90378
[2] 国立再生可能エネルギー研究所。 (2015).太陽光発電モジュール認定プラス試験。 NREL/TP-5200-60950
[3] 国立再生可能エネルギー研究所。 (2011). なぜ標準テストでは 25 年の人生に十分ではないのか。 NREL/CP-5200-50599
[4] ネクサン。 (2023).ENERGYFLEX PV H1Z2Z2-K (1.5kV DC)