إذا كنت قد مشيت في أي وقت مضى عبر مزرعة للطاقة الشمسية في منطقة معرضة للاهتزاز، فكر في أجزاء من كاليفورنيا أو اليابان أو تركيا، فربما لاحظت الكابلات السميكة باللونين الأسود والأحمر التي تلتف بين الألواح. هذه ليست مجرد أسلاك عشوائية؛ إنهم كذلككابل للطاقة الشمسية باللون الأسود والأحمر، وهو عنصر أساسي في الأنظمة الكهروضوئية (PV)، والسؤال الذي يصلني دائمًا من القائمين على التركيب والمهندسين وحتى أصحاب المنازل: هل يمكن لهذه الكابلات أن تصمد عندما تتحرك الأرض؟ باعتباري أحد الموردين الذين عملوا مع هذه الكابلات لأكثر من عقد من الزمان، فقد رأيت بنفسي كيف تختبر الأحداث الزلزالية كل جزء من عملية إعداد الطاقة الشمسية - والإجابة ليست بهذه البساطة مثل "نعم" أو "لا". يعتمد ذلك على كيفية بناء الكابلات وتركيبها ومطابقتها للضغوط الفريدة لمناطق الزلازل.
أولاً، دعونا نحلل سبب أهمية الزلازل بالنسبة للكابلات الشمسية. عندما تتحرك الأرض، تواجه الأنظمة الشمسية تحديين كبيرين: الإجهاد الميكانيكي (من تأرجح الألواح، أو التواء الرفوف، أو سحب الكابلات، أو تمديدها، أو قرصها) والتآكل البيئي (الذي يزداد سوءًا عندما تنكسر الأختام أو الوصلات أثناء الزلزال). إن الترميز اللوني لكابل الطاقة الشمسية باللونين الأسود والأحمر لا يقتصر فقط على المظهر، فاللون الأحمر عادةً ما يحمل طاقة التيار المستمر من الألواح إلى العاكسات، بينما يعمل اللون الأسود كعائد سلبي، لذا فإن دورهم بالغ الأهمية. إذا فشل أي منهما، يمكن أن تتعطل المجموعة بأكملها، وهي مشكلة كبيرة بعد وقوع زلزال عندما تكون الطاقة شحيحة بالفعل.
لنبدأ بأساسيات ما يجعل كابل الطاقة الشمسية مقاومًا للزلازل. معظم الكابلات الكهروضوئية عالية الجودة، بما في ذلك تلك التي نبيعها، مصنوعة من مواد مرنة يمكن أن تنحني دون أن تتشقق. ولكن ليست كل الكابلات السوداء والحمراء متشابهة. على سبيل المثال، لديناLSZH كابل الطاقة الشمسية الكهروضوئيةيستخدم عزل Low Smoke Zero Halogen، وهو متين ومرن حتى عندما يكون الجو باردًا وهو أمر مهم في المناطق التي غالبًا ما تضربها الزلازل في الشتاء. عندما تترنح الأرض، ينقطع كابل صلب عند الموصل، ولكن يمكن للكابل المرن أن يمتص الحركة. نقوم باختبار الكابلات الخاصة بنا في أجهزة محاكاة معملية تحاكي زلزالًا تصل قوته إلى 7.0 درجات، مما يؤدي إلى ثنيها آلاف المرات دون حدوث ضرر بالعزل. وهذه سمة أساسية لمناطق الزلازل.
لكن المرونة ليست كافية. تتسبب الزلازل أيضًا في حركة ديناميكية ثابتة بمرور الوقت، فحتى الهزات الصغيرة بعد زلزال كبير يمكن أن تضع ضغطًا متكررًا على الكابلات. لهذا السبب لديناكابل الطاقة الشمسية الكهروضوئيةيشتمل الخط على تعزيزات إضافية: موصلات نحاسية مطلية بطبقة من القصدير لمقاومة التآكل (الذي يضعف الأسلاك بمرور الوقت) وسترة مصنوعة لتحمل الأشعة فوق البنفسجية، نظرًا لأن الألواح الشمسية تكون في الهواء الطلق طوال العام. سوف يفشل الكابل الذي يبدأ في التشقق نتيجة التعرض للأشعة فوق البنفسجية بشكل أسرع عند إضافة الضغط الزلزالي. ملكناالكابلات الكهروضوئية المقاومة للأشعة فوق البنفسجيةيعد الإصدار أفضل للمناطق التي تتعرض لأشعة الشمس والزلازل بشكل متكرر، نظرًا لأن أضرار الأشعة فوق البنفسجية والضغط الميكانيكي غالبًا ما يسيران جنبًا إلى جنب.
مهلا، ربما تفكر: لماذا يهم اللون (الأسود مقابل الأحمر) هنا؟ لا يتعلق الأمر باللون نفسه، بل بكيفية إقران الكابلين. في الإعداد الكهروضوئي النموذجي، يتم تشغيل الكابلات السوداء والحمراء كأزواج بين الألواح والعاكسات، وغالبًا ما يتم وضعها في الخنادق أو على طول رفوف التثبيت. عندما تتحرك الأرض، يمكن لهذه الأزواج أن تحتك ببعضها البعض أو بالحواف الحادة على الرفوف. على سبيل المثال، زوج غير متطابق بشكل جيد، كابل واحد ذو عزل سميك والآخر ذو طبقة رقيقة سوف يتآكل بشكل غير متساو. ولهذا السبب نبيع الكابلات السوداء والحمراء كمجموعة متطابقة، وتم اختبارها لتتحرك معًا دون أن تتآكل. لقد أخبرنا عمال التركيب في المناطق الزلزالية أن إقران الكابلات السوداء والحمراء الخاصة بنا يقلل من وقت الإصلاح بعد الزلزال بنسبة 30% مقارنة باستخدام الكابلات القياسية غير المتطابقة.
وبطبيعة الحال، حتى أفضل الكابلات لن تساعد إذا تم تركيبها بشكل خاطئ. في مناطق الزلازل، الطريقة التي يتم بها تشغيل الكابلات السوداء والحمراء مهمة بقدر أهمية الكابل نفسه. نوصي بقاعدتين: أولاً، اترك "ارتخاء" إضافيًا في كل كابل بطول يزيد عن حاجتك بحوالي 10-15%. عندما تتحرك الأرض، فإن هذا الارتخاء يسمح للكابل بالتحرك دون أن يتم سحبه بقوة. ثانيًا، استخدم وصلات الكابلات المرنة بدلاً من القنوات الصلبة. لا يمكن للقنوات المثبتة بمسامير أن تنحني، لذلك سينقطع الكابل الموجود بالداخل. غالبًا ما يقوم المثبتون لدينا بإقران منتجاتناكابل الطاقة الشمسية الكهروضوئية للألواح الشمسيةمع غدد مرنة للحفاظ على الاتصالات آمنة أثناء الاهتزاز.
لقد رأيت هذه المسرحية في الحياة الحقيقية. قبل بضع سنوات، قامت مزرعة للطاقة الشمسية في جنوب كاليفورنيا (منطقة زلزالية عالية) بتركيب الكابلات السوداء والحمراء الخاصة بنا أثناء زلزال بقوة 5.8 درجة. أظهر فحص ما بعد الزلزال عدم وجود أي أعطال في الكابلات، لأنها اتبعت إرشاداتنا: الركود الزائد، والاتصالات المرنة، والكابلات السوداء / الحمراء المقترنة. كانت المزرعة القريبة التي تستخدم الكابلات العامة باللونين الأسود والأحمر (وليست المجموعة المطابقة لدينا) تحتوي على 12 اتصالًا فاشلاً - معظمها كابلات حمراء تم تثبيتها على رفوف معدنية عندما تحركت الأرض. هذا هو الفرق بين الكابل المصمم للضغط الزلزالي والكابل الذي هو مجرد سلك كهروضوئي قياسي.
ولكن هنا تحذير: لا يوجد كابل غير قابل للكسر. إذا كنت في منطقة بها زلازل متكررة جدًا وعالية القوة (مثل أجزاء من حلقة النار في المحيط الهادئ)، فستحتاج إلى الذهاب إلى أبعد من ذلك. نحن نقدم إصدارات معززة من الكابلات السوداء والحمراء الخاصة بنا مع قلوب من ألياف الأراميد، والتي تعمل كدعم مدمج لمنع التمدد. هذه أكثر سمكًا، لكنها مصممة للحركة الشديدة. كما نعمل أيضًا مع القائمين على التركيب لتصميم مسارات للكابلات تتجنب الانحناءات الحادة أو نقاط الضغط - وهذا يعني أحيانًا توجيه الكابلات على الأسطح الناعمة مثل الحصى بدلاً من الخرسانة، مما يمتص بعضًا من طاقة الزلزال.
عامل آخر: الامتثال للرموز الزلزالية. تتطلب بعض المناطق، مثل قانون البناء في كاليفورنيا، مكونات شمسية لتلبية معايير أداء زلزالية محددة. ملكناكابل للطاقة الشمسية باللون الأسود والأحمرالخط معتمد من UL 4703، مما يعني أنه تم اختباره من حيث الضغط الميكانيكي ودرجات الحرارة القصوى ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية - وكلها ضرورية للمناطق الزلزالية. هذه الشهادة ليست مجرد علامة؛ إنه دليل على أن الكابل سوف يصمد عندما تتحرك الأرض. إذا كنت تتسوق لشراء كابلات في هذه المناطق، فتحقق دائمًا من هذه الشهادة، لأن الكابلات العامة باللونين الأسود والأحمر غالبًا ما تتخطى الاختبارات الخاصة بالزلازل.
ماذا عن الأداء على المدى الطويل؟ لا تحدث الزلازل مرة واحدة فقط، بل يمكن أن تستمر الهزات الارتدادية لعدة أشهر أو سنوات. تم تصميم الكابلات الخاصة بنا لمقاومة التعب، مما يعني أنها لن تتشقق أو تنكسر حتى بعد الحركة المتكررة. لدينا منشآت في اليابان نجت من زلزال توهوكو عام 2011 وتوابعه، ولا تزال الكابلات السوداء والحمراء تعمل. هذا ليس حظا. وذلك لأننا صممنا كل جزء من الكابل - بدءًا من الموصل وحتى الغلاف - للتعامل مع الضغط الديناميكي بمرور الوقت.
الآن، دعونا نتناول فكرة خاطئة شائعة: يعتقد بعض الناس أن اللون الأحمر (الذي يحمل الطاقة) أكثر عرضة للفشل في الزلازل. في الواقع، يتعرض كل من الكابلات السوداء والحمراء لنفس الضغط، لذا فإن المفتاح هو أنها مصممة بنفس المواصفات. تتميز الكابلات السوداء والحمراء بسماكة عزل ومرونة متماثلتين، لذا فهي تتحرك بالتساوي. إذا قمت بشراء كابل رخيص، على سبيل المثال، حيث يكون السلك الأحمر ذو عزل أرق، فسوف يفشل أولاً - بغض النظر عن اللون. ولهذا السبب من المفيد الشراء من مورد يختبر كلا اللونين كزوج متطابق.
لذا، للإجابة على السؤال الأصلي: نعم، يمكن استخدام الكابلات الشمسية باللونين الأسود والأحمر في المناطق التي تكثر فيها الزلازل - ولكن فقط إذا كانت من النوع الصحيح من الكابلات، وتم تركيبها بشكل صحيح، ومصممة للتعامل مع الضغط الزلزالي. إذا كنت من القائمين على التركيب أو مدير المشروع في منطقة شديدة الزلازل، فابحث عن الكابلات المرنة أو LSZH أو السترات المقواة وشهادة UL 4703. تم تصميم خطنا من الكابلات الكهروضوئية باللونين الأسود والأحمر خصيصًا لهذه الظروف، مقترنًا بالدعم الفني لمساعدتك في تصميم مسارات تتحمل الاهتزاز.
إذا كنت تعمل في مشروع للطاقة الشمسية في منطقة معرضة للزلازل وتريد التأكد من أن الكابلات الخاصة بك على مستوى المهمة، فاتصل بنا. لقد ساعدنا مئات المشاريع في المناطق الزلزالية في اختيار الكابلات المناسبة، بدءًا من المجموعات القياسية باللونين الأسود والأحمر وحتى خياراتنا المعززة المقاومة للأشعة فوق البنفسجية. لا تنتظر حتى يضرب الزلزال، بل استثمر في الكابلات التي ستبقي نظامك الشمسي يعمل عندما تكون في أمس الحاجة إليه.
مراجع
- مختبرات الضامنين. (2022). معيار UL 4703 للسلامة للكابلات الضوئية. نورثبروك، إلينوي: UL LLC.
- مجلس الكود الدولي. (2021). قانون السكن الدولي للمساكن المكونة من عائلة واحدة وعائلتين. واشنطن العاصمة: مجلس الكود الدولي.
- لجنة الطاقة في كاليفورنيا. (2020). المبادئ التوجيهية الزلزالية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصلة بالشبكة. ساكرامنتو، كاليفورنيا: لجنة الطاقة في كاليفورنيا.
- الرابطة الوطنية لمصنعي الأجهزة الكهربائية. (2019). أداء الكابلات الكهروضوئية في البيئات الزلزالية الديناميكية. أرلينغتون، فيرجينيا: نيما.
- جمعية صناعات الطاقة الشمسية. (2021). أفضل الممارسات لتركيب الطاقة الشمسية المقاومة للزلازل. واشنطن العاصمة: SEIA.