開発業者が未利用水面を活用し、陸上との競争を減らそうとする中で、洋上および浮体式太陽光発電設備の設置が急速に増加しています。浮体式太陽光発電市場は2024年に77億米ドルと評価され、今後10年間は材料や係留システムの技術進歩、そして多くの地域における支援政策に牽引され、着実に成長すると予測されています。こうした状況において、海洋太陽光発電ケーブルは重要な部品となります。ケーブルは、厳しい海水、紫外線、波浪による機械的ストレス、そして長い耐用年数にわたる生物付着に耐えなければなりません。TÜV Rheinlandの2PfG 2962規格（TÜV Bauartマークにつながる）は、海洋太陽光発電用途におけるケーブルの性能試験および認証要件を定義することで、これらの課題に特に対処しています。
この記事では、製造業者が堅牢なパフォーマンス テストと設計プラクティスを通じて 2PfG 2962 要件を満たす方法について説明します。
1. 2PfG 2962規格の概要
2PfG 2962規格は、海洋および浮体式太陽光発電ケーブル向けにテュフ ラインランドが独自に開発した仕様です。一般的なPVケーブル規格（陸上設置型PVケーブルのIEC 62930 / EN 50618など）をベースとしていますが、海水、紫外線、機械的疲労、その他海洋特有のストレス要因に対する厳格な試験が追加されています。この規格の目的は、変動が激しく厳しい洋上環境下における電気的安全性、機械的完全性、長期耐久性の確保です。この規格は、沿岸および浮体式PVシステムで使用される、通常1,500Vまでの定格電圧を持つDCケーブルに適用され、量産される認証ケーブルが試験済みのプロトタイプと一致するよう、一貫した製造品質管理が求められます。
2. 海洋太陽光発電ケーブルの環境面および運用面の課題
海洋環境では、ケーブルに複数のストレス要因が同時に加わります。
海水腐食および化学物質への曝露: 海水に継続的または断続的に浸漬すると、導体のメッキが侵され、ポリマーシースが劣化する可能性があります。
UV 放射と太陽光による老化: フローティング アレイが直射日光にさらされると、ポリマーの脆化と表面のひび割れが加速されます。
極端な温度と熱サイクル: 日ごとおよび季節ごとの温度変化により膨張/収縮サイクルが発生し、断熱結合にストレスがかかります。
機械的ストレス: 波動と風による動きにより、動的な曲げ、たわみが生じ、フロートや係留ハードウェアに摩耗が生じる可能性があります。
生物付着と海洋生物: ケーブル表面での藻類、フジツボ、微生物コロニーの成長により、熱放散が変化し、局所的なストレスが加わる可能性があります。
設置に特有の要因: 展開時の取り扱い (例: ドラムの巻き戻し)、コネクタ周りの曲げ、終端点における張力。
これらの複合要因は陸上アレイとは大きく異なるため、現実的な海洋条件をシミュレートするために2PfG 2962に基づくカスタマイズされたテストが必要となる。
3. 2PfG 2962に基づくコアパフォーマンステスト要件
2PfG 2962 で義務付けられている主要なパフォーマンス テストには、通常、次のものが含まれます。
電気絶縁および誘電試験: 水または湿度チャンバー内で高電圧耐性試験 (DC 電圧試験など) を実施し、浸漬条件下で絶縁破壊が発生しないことを確認します。
時間の経過に伴う絶縁抵抗: ケーブルを海水や湿気の多い環境に浸したときの絶縁抵抗を監視し、水分の浸入を検出します。
耐電圧および部分放電チェック: 絶縁体が経年劣化後でも部分放電なく設計電圧と安全マージンに耐えられることを確認します。
機械試験: 暴露サイクル後の絶縁材およびシース材の引張強度および伸び試験、波による曲げをシミュレートする曲げ疲労試験。
柔軟性と繰り返し曲げテスト: マンドレルまたは動的曲げテスト装置を繰り返し曲げて、波の動きを模倣します。
耐摩耗性: シースの耐久性を評価するために、研磨媒体を使用してフロートまたは構造要素との接触をシミュレートします。
4. 環境老化試験
腐食およびポリマーの劣化を評価するために、長期間にわたる塩水噴霧または模擬海水への浸漬を実施します。
表面の脆化、色の変化、ひび割れの形成を評価するための UV 暴露チャンバー (加速風化)。
加水分解および水分吸収の評価は、多くの場合、長時間の浸漬とその後の機械テストによって行われます。
熱サイクリング: 制御されたチャンバー内で低温と高温を循環させて、絶縁体の剥離や微小亀裂を明らかにします。
耐薬品性: 海洋環境で一般的に見られる油、燃料、洗浄剤、または防汚化合物への暴露。
難燃性または火災挙動: 特定の設置 (密閉モジュールなど) の場合、ケーブルが火炎伝播制限 (IEC 60332-1 など) を満たしているかどうかを確認します。
長期老化: 温度、紫外線、塩分暴露を組み合わせた加速寿命テストにより、耐用年数を予測し、メンテナンス間隔を確立します。
これらのテストにより、海洋PV展開において予想される数十年の寿命にわたってケーブルが電気的および機械的性能を維持することが保証されます。
5. テスト結果の解釈と故障モードの特定
テスト後:
一般的な劣化パターン: 紫外線または熱サイクルによる絶縁体の亀裂、塩分の侵入による導体の腐食または変色、シールの不具合を示す水たまり。
絶縁抵抗の傾向の分析: 浸漬テストで徐々に低下する場合は、材料配合が最適ではないか、バリア層が不十分である可能性があります。
機械的故障の指標: 経年劣化後の引張強度の低下はポリマーの脆化を示唆し、伸びの低下は剛性の増加を示します。
リスク評価: 残存安全マージンを予想される動作電圧および機械的負荷と比較し、耐用年数の目標 (例: 25 年以上) が達成可能かどうかを評価します。
フィードバックループ：試験結果は、材料の調整（例：紫外線安定剤の濃度を高める）、設計の微調整（例：シース層を厚くする）、またはプロセスの改善（例：押出パラメータ）に反映されます。これらの調整を文書化することは、生産の再現性にとって非常に重要です。
体系的な解釈は継続的な改善とコンプライアンスの基盤となる
6. 2PfG 2962に準拠するための材料選択と設計戦略
重要な考慮事項:
導体の選択: 銅導体が標準ですが、海水環境での耐腐食性を高めるには錫メッキ銅が適しています。
絶縁化合物: 数十年にわたって柔軟性を維持するために、架橋ポリオレフィン (XLPO) または UV 安定剤と加水分解耐性添加剤を配合した特別に配合されたポリマー。
シース材料: 摩耗、塩水噴霧、極端な温度に耐える、抗酸化剤、紫外線吸収剤、充填剤を配合した堅牢なジャケット化合物。
階層構造: 多層設計には、内部の半導体層、防湿フィルム、および水の浸入や機械的損傷を防ぐ外部の保護ジャケットが含まれる場合があります。
添加剤と充填剤: 難燃剤（必要な場合）、生物付着の影響を制限するための抗真菌剤または抗菌剤、および機械的性能を維持するための衝撃改質剤を使用します。
装甲または補強: 深海または高負荷の浮体システムの場合、柔軟性を損なうことなく引張荷重に耐えるために編組金属または合成補強を追加します。
製造の一貫性: 配合レシピ、押し出し温度、冷却速度を正確に制御し、バッチごとに均一な材料特性を確保します。
類似の海洋または産業用途で実績のある性能を持つ材料と設計を選択することで、2PfG 2962の要件をより予測的に満たすことができます。
7. 品質管理と生産の一貫性
大量生産における認証維持の要件:
インライン検査: 定期的な寸法チェック (導体サイズ、絶縁体の厚さ)、表面欠陥の目視検査、材料バッチ証明書の検証。
サンプル テスト スケジュール: 認証条件を再現する主要なテスト (絶縁抵抗、引張テストなど) の定期的なサンプリングにより、ドリフトを早期に検出します。
トレーサビリティ: 問題が発生した場合に根本原因分析ができるように、ケーブル バッチごとに原材料のロット番号、配合パラメータ、および製造条件を文書化します。
サプライヤーの資格: ポリマーおよび添加剤のサプライヤーが一貫して仕様を満たしていることを確認します (例: UV 耐性評価、抗酸化物質の含有量)。
サードパーティ監査の準備: TÜV Rheinland の監査または再認証に備えて、徹底したテスト記録、校正ログ、および生産管理文書を維持します。
認証要件と統合された堅牢な品質管理システム（例：ISO 9001）は、製造業者がコンプライアンスを維持するのに役立ちます。
長期的
丹陽ウィンパワー電線ケーブル製造株式会社のTÜV 2PfG 2962認証
2025年6月11日、第18回（2025年）国際太陽光発電・スマートエネルギー会議・展示会（SNEC PV+2025）において、テュフ ラインランドは丹陽衛鶴翔ケーブル製造有限公司（以下、「衛鶴翔」）に対し、2PfG 2962規格に基づく洋上太陽光発電システム用ケーブルのテュフ バウアートマーク型式認証書を発行しました。テュフ ラインランド グレーターチャイナの太陽光発電・商業用製品・サービス部品事業部長の石兵氏と、丹陽衛鶴翔ケーブル製造有限公司の舒紅和氏が授与式に出席し、今回の協力の成果を目の当たりにしました。
投稿日時: 2025年6月24日