เหตุใดการทดสอบมาตรฐานจึงไม่เพียงพอสำหรับความน่าเชื่อถือของตัวเชื่อมต่อพลังงานแสงอาทิตย์ระยะเวลา 25 ปี

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์เป็นการลงทุนระยะยาว โดยแผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่รับประกันเป็นเวลา 25 ปี แต่แล้วตัวเชื่อมต่อที่เชื่อมโยงพวกมันทั้งหมดเข้าด้วยกันล่ะ? หากตัวเชื่อมต่อตัวเดียวล้มเหลว ตัวเชื่อมต่อนั้นสามารถทำลายทั้งสตริง ส่งผลให้ต้องหยุดทำงานและสูญเสียรายได้ ความจริงที่น่าตกใจก็คือ ขั้วต่อพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับการรับรองมาตรฐานส่วนใหญ่ไม่ได้รับการออกแบบหรือทดสอบเพื่อให้สามารถใช้งานได้ถึง 25 ปีในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง

บทความนี้จะอธิบายถึงปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลัก 4 ประการที่ทำลายขั้วต่อพลังงานแสงอาทิตย์ เหตุใด การทดสอบ มาตรฐาน IEC 62852 จึงไม่เพียงพอ และ โปรแกรม 'Qualification Plus' ของ Totek ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือที่แท้จริงเป็นเวลา 25 ปีได้ อย่างไร

 

พลังทั้งสี่ที่ทำลายตัวเชื่อมต่อกลางแจ้ง

ตัวเชื่อมต่อบนชั้นดาดฟ้าหรือในสนามโซลาร์เซลล์ถูกโจมตีจากสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง โหมดความล้มเหลวหลักสี่โหมดจะลดระดับและทำลายตัวเชื่อมต่อที่ไม่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างเหมาะสมเพื่อความอยู่รอดในระยะยาว 

1 การเสื่อมสภาพของรังสียูวี:

แสงแดดประกอบด้วยรังสี UV อันทรงพลังที่จะสลายสายโซ่โพลีเมอร์ในตัวเรือนพลาสติก สิ่งนี้นำไปสู่การเป็นคราบชอล์ก ความเปราะ และรอยแตกขนาดเล็ก ซึ่งทำให้ความชื้นเข้าไปได้

2 ช็อกความร้อน:

วงจรรายวันตั้งแต่คืนที่หนาวเย็น (-40°C) จนถึงวันที่อากาศร้อน (+90°C) ทำให้วัสดุขยายตัวและหดตัว หากหน้าสัมผัสโลหะ ตัวเรือนพลาสติก และซีลยางขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกัน ซีลก็จะเสียหายในที่สุด

3 ไฮโดรไลซิส:

นี่คือการโจมตีทางเคมีที่ความชื้นและอุณหภูมิสูงสลายพันธะโพลีเมอร์ โดยเฉพาะในพลาสติกมาตรฐาน เช่น ไนลอน (PA66) วัสดุสูญเสียความแข็งแรงทางกลและไม่สามารถป้องกันการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าได้อีกต่อไป

4 การกัดกร่อน:

หมอกเกลือจากพื้นที่ชายฝั่งและมลพิษจากเขตอุตสาหกรรมสามารถออกซิไดซ์หน้าสัมผัสโลหะภายในตัวเชื่อมต่อได้ สิ่งนี้จะเพิ่มความต้านทานไฟฟ้า ทำให้เกิดจุดร้อนที่อาจนำไปสู่การเกิดประกายไฟและแม้กระทั่งเพลิงไหม้ [1] 

เหตุใดการทดสอบมาตรฐาน IEC 62852 จึงไม่เพียงพอ

มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับขั้วต่อพลังงานแสงอาทิตย์คือ IEC 62852 ซึ่งเป็นการทดสอบพื้นฐานที่ดี แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อค้นหาข้อบกพร่องในการผลิตตั้งแต่เนิ่นๆ ไม่ใช่เพื่อคาดการณ์ประสิทธิภาพการทำงานใน 25 ปี การวิจัยจากห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NREL) แสดงให้เห็นช่องว่างที่สำคัญระหว่างการทดสอบมาตรฐานและอายุการใช้งาน 25 ปี [2]

'ในปัจจุบัน โมดูล PV ส่วนใหญ่มีการรับประกันเป็นเวลา 25 ปี แต่ลำดับการทดสอบคุณสมบัติไม่ได้ทดสอบอายุการใช้งาน 25 ปี' [3]

ต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบการทดสอบ IEC มาตรฐานกับโปรแกรมความน่าเชื่อถือ 25 ปีที่แท้จริงอย่าง Totek: 

รัฐบาลของสหรัฐอเมริกา องค์กร การวิจัย ของห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ชี้ให้เห็นว่า รอบความร้อน 200 รอบแสดงถึง ประมาณ 10 ปีเท่านั้น การสัมผัสภาคสนาม ในการจำลอง 25 ปี ตัวเชื่อมต่อต้องทนได้ 500-600 รอบ [3] ในความเป็นจริงการทดสอบอิสระโดย PVEL พบว่า 15% ของตัวเชื่อมต่อมาตรฐานที่ได้รับการรับรอง IEC จะล้มเหลว เมื่อผ่านการทดสอบ 600 รอบที่เข้มงวดกว่านี้

โซลูชัน Totek: วิศวกรรมเพื่อความอยู่รอด 25 ปี

ที่ Totek เราไม่เพียงแค่ประกอบตัวเชื่อมต่อเท่านั้น เราออกแบบพวกมันเพื่อความอยู่รอด 25 ปีในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายที่สุด กระบวนการของเราสร้างขึ้นบนเสาหลักสามประการที่ก้าวไปไกลกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรม

การรับรองของเราเน้นย้ำถึงความมุ่งมั่นของเราในด้านคุณภาพ 

1 วัสดุศาสตร์เป็นรากฐาน

เราเป็นพันธมิตรกับซัพพลายเออร์วัสดุระดับ Tier-1 เช่น SABIC และ Celanese เพื่อเลือกโพลีเมอร์ขั้นสูงที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าต้านทานรังสียูวี ไฮโดรไลซิส และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน สำหรับชุดสายเคเบิลของเรา เราใช้สายเคเบิล ประสิทธิภาพสูง XLPO (Cross-Linked Polyolefin) เช่น ซีรีส์ Nexans ENERGYFLEX® ซึ่งได้ รับ แบบคู่ การ รับรองมาตรฐาน UL 4703 และ EN 50618 และ ออกแบบมาเพื่ออายุการใช้งาน 30 ถึง 40 ปี [4]

2 'คุณสมบัติเพิ่มเติม' การทดสอบ

เราทดสอบผลิตภัณฑ์ของเราให้มีมาตรฐานสูงขึ้น ตามกรอบการทำงาน 'Qualification Plus' ที่พัฒนาโดย NREL ซึ่งหมายความว่ามีรอบการระบายความร้อนเพิ่มขึ้น 3 เท่า ความร้อนชื้นมากขึ้น 2 เท่า และรังสียูวีมากกว่ามาตรฐาน IEC กำหนดถึง 2 เท่า นอกจากนี้เรายังเพิ่มการทดสอบสเปรย์เกลือเป็นเวลา 480 ชั่วโมง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการกัดกร่อน แต่มาตรฐาน IEC ในปัจจุบันไม่ได้กำหนดไว้ด้วยซ้ำ

3 การตรวจสอบหลังวัย

นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุด เราไม่เพียงแค่ทดสอบชิ้นส่วนใหม่เท่านั้น เราใช้ตัวเชื่อมต่อที่ผ่านพ้นลำดับการเสื่อมสภาพทั้งหมดแล้ว (1000h UV + 600 รอบความร้อน + 2000h ความร้อนชื้น) จากนั้นจึงทำการทดสอบเพื่อยืนยันขั้นสุดท้าย ขั้วต่ออายุยังต้องผ่านการทดสอบการจุ่มน้ำลึก 1 เมตร (IP67) และการทดสอบทางไฟฟ้าแรงสูง นี่เป็นวิธีเดียวที่จะพิสูจน์ได้ว่าขั้วต่อจะไม่รั่วไหลหลังจากใช้งานผิดวิธีนาน 25 ปี

กระบวนการตรวจสอบ 'คุณสมบัติบวก' ของ Totek 25 ปี

กระบวนการตรวจสอบความถูกต้องของ Totek มี ห้าขั้นตอน ที่เข้มงวด ลำดับ เริ่มต้นด้วย UV ล่วงหน้า 1,000 ชั่วโมง โดยใช้ การปรับสภาพ หลอดไฟ Xenon Arc เพื่อลดคุณภาพโพลีเมอร์และซีล เช่นเดียวกับที่แสงแดดส่องโดยตรงเป็นเวลาหลายปี หลังจากนั้น ขั้วต่อเดียวกันจะผ่าน รอบความร้อน 600 รอบ ตั้งแต่ -40°C ถึง +90°C ซึ่งจะเน้นการขยายวัสดุและทำให้ซีลอยู่ภายใต้แรงกดดันซ้ำๆ ถัดไปคือ รอบการแช่แข็งความชื้น 20 รอบ โดยที่ความชื้นจะถูกบังคับให้กลายเป็นรอยแตกขนาดเล็ก จากนั้นจึงแช่แข็งเพื่อเพิ่มความเสียหาย จากนั้นตัวเชื่อมต่อจะเข้าไปใน ห้องให้ความร้อนชื้นที่อุณหภูมิ 85°C และความชื้น 85% เป็นเวลา 2,000 ชั่วโมง เพื่อเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสและการกัดกร่อน ขั้นตอนสุดท้ายคือ การตรวจสอบหลังอายุ การใช้ งาน โดยที่ขั้วต่อเดียวกัน ยังต้องผ่านการทดสอบการจุ่มน้ำระดับ IP67 เต็มรูปแบบ และ การทดสอบทางไฟฟ้าแรงสูง รายละเอียดที่สำคัญที่สุดคือนี่เป็น กระบวนการที่ต่อเนื่องกัน

ตัวเชื่อมต่อชุดเดียวกันจะต้องอยู่ได้ในทุกขั้นตอน ทีละขั้นตอน เราไม่ใช้ตัวอย่างสดในแต่ละขั้นตอน นั่นคือวิธีเดียวที่จะพิสูจน์ความทนทานที่แท้จริงได้ถึง 25 ปี

- Ma Chao (ผู้ก่อตั้งและ CEO, Totek Int'l Corp.)

พิสูจน์แล้วในภาคสนาม : 1.3 ล้านเครื่อง ไม่มีความล้มเหลว

วิธีการที่เข้มงวดนี้ไม่ใช่แค่ทางทฤษฎีเท่านั้น Totek มีส่วนประกอบสายเคเบิลพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่า 1.3 ล้านชิ้น ในภาคสนาม บางส่วนใช้เวลา นานกว่า 8 ปี โดย ไม่มีการรายงานความล้มเหลวของภาคสนาม เนื่องจากการเสื่อมสภาพของตัวเชื่อมต่อ เรานำ กรอบความคิดด้านคุณภาพระดับยานยนต์ (IATF 16949) มาสู่อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ โดย สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ตั้งแต่ล็อตเรซินวัตถุดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย บนหลังคาของคุณ

อย่าปล่อยให้ตัวเชื่อมต่อปัญหามาตรฐานมากระทบต่อการลงทุนพลังงานแสงอาทิตย์ตลอด 25 ปีของคุณ ติดต่อ ทีมวิศวกรของ Totek เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโปรแกรมความน่าเชื่อถือ 25 ปีของเรา และวิธีที่เราสามารถปกป้องโครงการของคุณจากความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร

 

อ้างอิง

[1] ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (2019) ผลกระทบของความล้มเหลวของตัวเชื่อมต่อโมดูล PV ต่อต้นทุนและประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ระดับยูทิลิตี้ ยางธรรมชาติ/TP-5C00-90378
[2] ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (2558).การทดสอบคุณสมบัติโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บวก. NREL/TP-5200-60950
[3] ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (2011).เหตุใดการทดสอบมาตรฐานจึงไม่เพียงพอสำหรับอายุการใช้งาน 25 ปี NREL/CP-5200-50599
[4] เน็กแซนส์. (2023).พลังงานไฟฟ้า PV H1Z2Z2-K (1.5kV DC)