Con il rapido sviluppo globale dei sistemi di generazione di energia fotovoltaica (FV), i cavi fotovoltaici (cavi FV), in quanto componenti critici che collegano moduli FV, inverter e quadri elettrici, svolgono un ruolo decisivo per la sicurezza complessiva e la durata di un impianto solare. Rispetto ai cavi di alimentazione convenzionali, i cavi fotovoltaici presentano design strutturali e selezioni di materiali altamente specializzati.
1. Che cos'è un cavo fotovoltaico?
Un cavo fotovoltaico, noto anche come cavo solare o cavo specifico per il fotovoltaico, è utilizzato principalmente in centrali solari, sistemi fotovoltaici distribuiti e installazioni fotovoltaiche su tetto. I modelli più comuni includono PV1-F e H1Z2Z2-K, conformi agli standard internazionali EN 50618 e IEC 62930.
Poiché i cavi fotovoltaici sono costantemente esposti agli ambienti esterni, devono funzionare in modo affidabile anche in presenza di alte temperature, forti radiazioni ultraviolette, basse temperature, umidità ed esposizione all'ozono. Di conseguenza, i requisiti per i materiali isolanti e di rivestimento sono significativamente più elevati rispetto a quelli dei cavi tradizionali. Le caratteristiche tipiche includono la resistenza alle alte e basse temperature, un'eccellente resistenza all'invecchiamento causato dai raggi UV, la resistenza alla corrosione chimica, la ritardanza di fiamma, il rispetto dell'ambiente e una durata di vita prevista di 25 anni o più.
2. Sfide per i materiali dei cavi nelle applicazioni fotovoltaiche
Nelle applicazioni reali, i cavi fotovoltaici vengono solitamente installati direttamente all'esterno. Ad esempio, nelle regioni europee, la temperatura ambiente degli impianti fotovoltaici può raggiungere i 100 °C in condizioni di sole. Allo stesso tempo, i cavi sono esposti a radiazioni UV a lungo termine, a sbalzi di temperatura tra il giorno e la notte e a sollecitazioni meccaniche.
In tali condizioni, i cavi in PVC standard o i cavi in gomma convenzionali non possono mantenere prestazioni stabili a lungo termine. Anche i cavi in gomma adatti al funzionamento a 90 °C o i cavi in PVC adatti al funzionamento a 70 °C sono soggetti a invecchiamento dell'isolamento, crepe nella guaina e rapido degrado delle prestazioni quando utilizzati in impianti fotovoltaici per esterni, riducendo significativamente la durata utile del sistema.
3. Prestazioni principali dei cavi fotovoltaici: materiali di isolamento e rivestimento specializzati
I principali vantaggi prestazionali dei cavi fotovoltaici derivano principalmente dai composti isolanti e di rivestimento specifici per il fotovoltaico. Il sistema di materiali più diffuso oggi utilizzato è la poliolefina reticolata per irraggiamento, tipicamente a base di polietilene (PE) di alta qualità o altre poliolefine.
Attraverso l'irradiazione con fascio di elettroni, le catene molecolari del materiale subiscono una reticolazione, trasformando la struttura da termoplastica a termoindurente. Questo processo migliora notevolmente la resistenza al calore, la resistenza all'invecchiamento e le prestazioni meccaniche. I materiali poliolefinici reticolati mediante radiazione consentono ai cavi fotovoltaici di funzionare ininterrottamente a 90-120 °C, offrendo al contempo un'eccellente flessibilità alle basse temperature, resistenza ai raggi UV, all'ozono e alle cricche da stress ambientale. Inoltre, questi materiali sono privi di alogeni e conformi alle normative ambientali.
4. Confronto strutturale e dei materiali: cavi fotovoltaici vs. cavi convenzionali
4.1 Struttura tipica e materiali dei cavi fotovoltaici
Conduttore: conduttore in rame ricotto o conduttore in rame stagnato, che unisce elevata conduttività elettrica e resistenza alla corrosione
Strato isolante: composto isolante in poliolefina reticolata per radiazioni (materiale isolante specifico per cavi fotovoltaici)
Strato di guaina: composto di guaina in poliolefina reticolata contro le radiazioni, che fornisce protezione esterna a lungo termine
4.2 Struttura tipica e materiali dei cavi convenzionali
Conduttore: conduttore di rame o conduttore di rame stagnato
Strato isolante: composto isolante in PVC oXLPE (polietilene reticolato)composto isolante
Strato di guaina:PVCcomposto di rivestimento
5. Differenze fondamentali nelle prestazioni causate dalla selezione dei materiali
Dal punto di vista dei conduttori, i cavi fotovoltaici e i cavi convenzionali sono essenzialmente identici. Le differenze fondamentali risiedono nella scelta dei materiali isolanti e di rivestimento.
I composti isolanti e di rivestimento in PVC utilizzati nei cavi convenzionali sono principalmente adatti per ambienti interni o relativamente miti, offrendo una resistenza limitata al calore, all'esposizione ai raggi UV e all'invecchiamento. Al contrario, i composti isolanti e di rivestimento in poliolefina reticolata per radiazioni utilizzati nei cavi fotovoltaici sono specificamente sviluppati per il funzionamento a lungo termine in esterni e possono mantenere prestazioni elettriche e meccaniche stabili in condizioni ambientali estreme.
Pertanto, sebbene la sostituzione dei cavi convenzionali con cavi fotovoltaici possa ridurre i costi iniziali, aumenta significativamente i rischi di manutenzione e riduce la durata complessiva del sistema fotovoltaico.
6. Conclusione: la scelta del materiale determina l'affidabilità a lungo termine dei sistemi fotovoltaici
I cavi fotovoltaici non sono semplici sostituti dei cavi ordinari, ma prodotti specializzati progettati specificamente per applicazioni fotovoltaiche. La loro affidabilità a lungo termine dipende fondamentalmente dalla selezione di materiali isolanti e di rivestimento ad alte prestazioni per i cavi fotovoltaici, in particolare dalla corretta applicazione di sistemi di materiali poliolefinici reticolati per irraggiamento.
Per i progettisti di sistemi fotovoltaici, gli installatori e i fornitori di materiali per cavi, una conoscenza approfondita delle differenze a livello di materiale tra cavi fotovoltaici e cavi convenzionali è essenziale per garantire il funzionamento sicuro, stabile e a lungo termine degli impianti fotovoltaici.
Data di pubblicazione: 31-12-2025