سيف ذو حدين للطاقة الخضراء: تحديات جديدة للكابلات في مزارع الرياح والطاقة الشمسية

يمثل التحول العالمي نحو طاقة الرياح والطاقة الشمسية خطوةً هامةً في مكافحة تغير المناخ. ومع ذلك، تُطرح هذه الثورة الخضراء تحدياتٍ فريدةً وصعبةً للكابلات التي تُشكل شريان الحياة لأنظمة الطاقة المتجددة هذه. فعلى عكس البنية التحتية التقليدية للطاقة، تعمل مزارع الرياح والطاقة الشمسية في بيئاتٍ قاسيةٍ ومتغيرة، وتتطلب كابلاتٍ متخصصةً لضمان الموثوقية والكفاءة والسلامة.

1. الظواهر البيئية المتطرفة
غالبًا ما تُقام مزارع الرياح في المناطق البحرية أو الساحلية المكشوفة، حيث تتعرض الكابلات للرطوبة المستمرة والتآكل الناتج عن المياه المالحة والإجهاد الميكانيكي الناتج عن الأمواج والمد والجزر. أما مزارع الطاقة الشمسية، المُقامة عادةً في الصحاري المشمسة، فتُعرّض الكابلات لأشعة فوق البنفسجية الشديدة وتقلبات درجات الحرارة والغبار الكاشط. تتطلب هذه الظروف كابلات ذات متانة مُحسّنة.

• مقاومة الطقس: يجب أن تقاوم السترات الأشعة فوق البنفسجية والأوزون ونمو الميكروبات.

• تحمل درجة الحرارة: يجب أن تعمل الكابلات بشكل موثوق في نطاقات تتراوح من -40 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية.

• مقاومة المواد الكيميائية والتآكل: يجب أن تتحمل المواد الملح والأحماض والقلويات.

2. الضغوطات الكهربائية
تتضمن عملية توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ظروفًا كهربائية ديناميكية:

• تحديات الجهد المستمر: تولد مجموعات الطاقة الشمسية تيارًا مستمرًا (دي سي) بجهد يصل إلى 1500 فولت، مما يتطلب كابلات ذات أنظمة عزل تيار مستمر قوية لمنع التدهور.

• مخاطر التفريغ الجزئي: يؤدي التبديل السريع في العاكسات والمحولات إلى حدوث طفرات في الجهد، مما يؤدي إلى تسريع تآكل العزل.

• التوافقيات والضوضاء: تعمل إلكترونيات الطاقة على إدخال التوافقيات، مما يتطلب استخدام كابلات محمية لمنع التداخل الكهرومغناطيسي (إيمي).

3. الديناميكيات الميكانيكية
في توربينات الرياح، يجب أن تتحمل الكابلات الحركة المستمرة:

• المرونة ومقاومة الالتواء: تتعرض الكابلات الممتدة من البرج إلى الغلاف للالتواء والانحناء ملايين المرات على مدار عمرها الافتراضي.

• توافق سلسلة السحب: يجب أن تعمل كابلات التوربينات الداخلية في أنظمة الانحناء الموجهة دون فشل.

  
  

4. السلامة والامتثال
يجب أن تتوافق كابلات الطاقة المتجددة مع المعايير الدولية الصارمة:

• مقاومة اللهب: اللجنة الكهروتقنية الدولية 60332-1 لمنع انتشار اللهب.

• تصميم خالٍ من الهالوجين: اللجنة الكهروتقنية الدولية 60754-2 لتجنب انبعاث الغازات السامة أثناء الحرائق.

• اختبارات التجوية: يو ال 4703 وTUV الإنجليزية 50618 لشهادات كابلات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

5. الابتكارات تقود الحلول
ولمعالجة هذه التحديات، يقوم المصنعون بتطوير الكابلات بما يلي:

• البولي أوليفينات المترابطة (إكس إل بي أو/XLPE) لتحقيق الاستقرار الحراري.

• مركبات مثبطة للهب خالية من الهالوجين (إتش إف آر إف آر) للسلامة.

• الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي باستخدام الضفائر أو الأشرطة النحاسية.

• تصاميم مدرعة لحماية القوارض والقوة الميكانيكية.

يعتمد التحول نحو الطاقة الخضراء على كابلات قادرة على تحمل قسوة الطبيعة، والإجهادات الكهربائية، والمتطلبات الميكانيكية. ومن خلال الابتكار في علوم المواد والاختبارات الدقيقة، يواصل قطاع الكابلات دعم نمو الطاقة المتجددة، مما يضمن أن تكون البنية التحتية التي تدعم مستقبلنا المستدام مرنة وثورية.