Câbles et câbles solaires : le lien qui unit l’avenir de l’énergie

Dans le contexte actuel de transition énergétique, le transport de l'électricité est crucial. Les câbles sont essentiels à ce transport, et les câbles solaires représentent une avancée majeure dans le domaine des énergies nouvelles. Cet ouvrage explorera la relation entre les deux et lèvera le voile sur ce mystère.

I. Introduction
À l'ère du développement technologique rapide, les domaines du transport et de l'utilisation de l'énergie sont en constante évolution. Le câble, composant essentiel du transport d'énergie, est largement utilisé dans divers secteurs industriels et au quotidien. Face à l'essor des énergies renouvelables, le câble solaire, spécialement conçu pour les systèmes de production d'énergie solaire, joue un rôle crucial dans le domaine des nouvelles énergies. Bien qu'apparemment indépendants, ces deux aspects sont en réalité étroitement liés et contribuent conjointement à la construction d'un réseau de transport d'énergie moderne, participant ainsi au développement durable de l'humanité.

II. Connaissances de base et larges applications des câbles
(I) Définition et structure
Un câble se compose généralement d'un ou plusieurs conducteurs isolés, enveloppés d'une ou plusieurs gaines protectrices afin d'assurer une transmission sûre et stable de l'électricité. Sa structure de base comprend des conducteurs, des couches isolantes, des couches de blindage (présentes sur certains câbles) et une gaine extérieure. Les conducteurs sont généralement constitués de matériaux métalliques à bonne conductivité électrique, tels que le cuivre ou l'aluminium. Les couches isolantes utilisent des substances isolantes comme le caoutchouc et le plastique pour empêcher les fuites de courant. Les couches de blindage servent à réduire les interférences électromagnétiques externes, et la gaine extérieure protège la structure interne du câble contre les dommages mécaniques, la corrosion chimique et les facteurs environnementaux.

(II) Domaines d'application traditionnels
chantier de construction
Dans les réseaux électriques des bâtiments, des câbles parcourent les différentes pièces et étages, fournissant l'électricité pour l'éclairage, les appareils électroménagers, les ascenseurs, etc. Du tableau de distribution à chaque borne électrique, des câbles de différentes spécifications sont sélectionnés en fonction de la charge afin de garantir l'efficacité et la sécurité de la distribution électrique. Par exemple, dans les immeubles résidentiels de grande hauteur, de nombreux câbles d'alimentation sont installés dans les gaines techniques, reliant les compteurs électriques de chaque logement aux tableaux de distribution intérieurs pour répondre aux besoins quotidiens en électricité des résidents.

Production industrielle
Dans les usines, tous les équipements de production, tels que les machines-outils, les moteurs et les lignes de production automatisées, dépendent des câbles pour la transmission de l'énergie et des signaux de commande. Les câbles industriels doivent présenter une résistance élevée à la tension, à la température et à l'usure afin de s'adapter aux environnements de production exigeants. Dans les aciéries, des câbles haute résistance relient les immenses fours de production et les différents équipements de levage, résistant aux températures et aux charges élevées pour garantir la continuité et la stabilité du processus de production.

III. Caractéristiques du câble solaire et son rôle clé dans les systèmes d'énergie solaire

(I) Exigences de performance uniques
Résistance aux intempéries
Le câble solaire est exposé en permanence aux intempéries et doit résister aux effets du rayonnement solaire direct, des ultraviolets, des variations de température, de l'humidité, du vent, du sable et autres facteurs naturels. C'est pourquoi sa gaine est fabriquée à partir de plastiques spéciaux offrant une excellente résistance aux intempéries, tels que le polyéthylène réticulé (XLPE) ou le polychlorure de vinyle (PVC). Ces matériaux permettent de lutter efficacement contre la dégradation due aux rayons ultraviolets, de prévenir le vieillissement et la fissuration de la gaine et de garantir les performances d'isolation et la résistance mécanique du câble lors d'une utilisation prolongée.

résistance aux ultraviolets
Les rayons ultraviolets sont l'un des principaux facteurs de vieillissement des matériaux de gaine des câbles. Les câbles solaires améliorent leur résistance aux rayons ultraviolets grâce à l'ajout d'additifs tels que des stabilisateurs UV et des antioxydants. Ces additifs absorbent l'énergie des rayons ultraviolets et empêchent la destruction des chaînes moléculaires des matériaux du câble, prolongeant ainsi sa durée de vie. Des expériences ont démontré que les performances des câbles solaires spécialement formulés restent conformes aux exigences des systèmes de production d'énergie solaire même après une exposition continue aux intempéries pendant de nombreuses années.

Résistance aux hautes et basses températures
La plage de températures de fonctionnement des systèmes de production d'énergie solaire est relativement large, allant d'hivers froids à des étés chauds, avec des variations pouvant dépasser plusieurs dizaines de degrés Celsius. Le câble solaire doit conserver une bonne flexibilité et des performances électriques optimales dans ces conditions. Ses matériaux d'isolation et de gainage sont spécialement traités pour éviter qu'ils ne deviennent cassants ou durcisseuses à basse température et qu'ils ne se ramollissent ou ne se déforment à haute température, garantissant ainsi le fonctionnement normal du câble dans des environnements aux températures extrêmes. Par exemple, dans les centrales solaires situées en zones désertiques, la température diurne peut dépasser 50 °C et la température nocturne descendre en dessous de 0 °C. Le câble solaire continue alors de transmettre l'électricité de manière stable, assurant ainsi le fonctionnement fiable de la centrale.

(II) Rôle dans les systèmes de production d'énergie solaire
Connexion du module
Le câble solaire relie les modules de panneaux solaires entre eux pour former un système de production d'énergie. Dans ce processus, la qualité et les performances du câble influent directement sur l'efficacité et la stabilité de la transmission de puissance entre les panneaux. Un câble solaire de haute qualité garantit une transmission du courant entre les modules avec de faibles pertes, réduisant ainsi les pertes d'énergie dues à un mauvais contact ou à une résistance excessive et améliorant le rendement de l'ensemble du système de production d'énergie solaire. Par exemple, dans les grandes centrales photovoltaïques au sol, des milliers de panneaux solaires sont connectés en série et en parallèle par des câbles solaires pour former une immense matrice de production d'énergie. Toute défaillance de connexion, même minime, peut affecter la production d'énergie de l'ensemble de la centrale.

Connexion à l'onduleur
L'onduleur est un composant essentiel d'un système de production d'énergie solaire. Il convertit le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif pour une utilisation domestique ou le raccordement au réseau. Le câble solaire relie les panneaux photovoltaïques à l'onduleur et lui transmet le courant continu pour conversion. À ce niveau, la capacité de transport de courant du câble doit être adaptée aux exigences du système afin de garantir le bon fonctionnement de l'onduleur et d'éviter les problèmes de sécurité ou les dommages matériels dus à une surcharge. Par ailleurs, le blindage du câble est également primordial ; il permet de réduire les interférences électromagnétiques générées lors de la transmission du courant continu et d'assurer la stabilité et la qualité de l'alimentation de l'onduleur.

Câblage du système et transmission de puissance
Outre le raccordement des modules et de l'onduleur, le câble solaire assure également le câblage et le transport de l'énergie de l'ensemble du système de production d'énergie solaire. Le courant alternatif produit par l'onduleur est acheminé par le câble jusqu'au boîtier de distribution, puis distribué aux différents appareils électriques ou injecté dans le réseau. Dans ce processus, le câble solaire assure la connexion et l'intégration avec les câbles traditionnels, formant ainsi une chaîne de transmission d'énergie complète. Par exemple, dans les systèmes de production d'énergie solaire distribués en toiture, le câble solaire est déployé depuis les panneaux solaires le long des murs ou dans des goulottes jusqu'au boîtier de distribution intérieur. Des câbles classiques sont ensuite utilisés pour alimenter les appareils électriques domestiques, permettant ainsi la consommation locale d'énergie solaire et l'injection du surplus dans le réseau.

IV. Connexion et influence mutuelle entre le câble et le câble solaire
(I) Héritage technologique et innovation
Le câble solaire a hérité, dans une certaine mesure, des technologies et procédés de fabrication des câbles traditionnels, tels que le câblage des conducteurs, l'extrusion des couches isolantes, le tressage des couches de blindage et le revêtement des gaines. Cependant, afin de répondre aux besoins spécifiques des systèmes de production d'énergie solaire, le câble solaire a intégré de nombreuses innovations en matière de choix des matériaux, de conception structurelle et d'optimisation des performances. Par exemple, il utilise de nouveaux matériaux d'isolation et de revêtement résistants aux hautes températures et aux intempéries, et optimise la forme et la taille de sa section transversale pour améliorer sa capacité de transport de courant et sa dissipation thermique. Ces technologies innovantes, à leur tour, offrent de nouvelles perspectives et orientations pour le développement de l'industrie du câble traditionnel et contribuent au progrès de l'ensemble de la technologie du câble.

(II) Harmonie des normes et des spécifications
Bien que les câbles solaires présentent des exigences de performance et des applications spécifiques, ils partagent de nombreux principes et normes avec les câbles traditionnels en matière de performances électriques de base, de sécurité et de qualité. Par exemple, ils doivent tous deux satisfaire à certains indicateurs de sécurité électrique, tels que la résistance à la tension, la résistance d'isolement et la résistance au feu, et se conformer aux normes nationales et internationales de fabrication et d'installation. Cette similarité permet aux fabricants de câbles de développer leur production de câbles solaires dans le cadre de leurs systèmes de production et de contrôle qualité existants, de réduire leurs coûts de production et, simultanément, de garantir la qualité et la fiabilité des câbles solaires et de favoriser leur commercialisation.

(III) Synergie entre la demande du marché et le développement industriel
Face à la demande mondiale croissante en énergie propre, le marché de l'énergie solaire connaît un essor considérable, stimulant directement la demande de câbles solaires. Le développement de cette industrie favorise, à son tour, la restructuration et la modernisation de l'ensemble du secteur du câble. D'une part, les entreprises traditionnelles du secteur ont accru leurs investissements dans la recherche, le développement et la production de câbles solaires afin de répondre à la demande du marché pour les câbles destinés aux énergies nouvelles. D'autre part, le développement des câbles solaires a également attiré davantage de capitaux et de technologies dans l'industrie du câble, favorisant ainsi l'innovation technologique et l'intégration industrielle. Par exemple, certaines entreprises émergentes se concentrent sur la recherche, le développement et la production de câbles solaires . Fortes de leurs atouts technologiques et de leur part de marché dans le domaine des énergies nouvelles, elles se sont progressivement imposées dans le secteur et sont devenues un nouveau moteur de croissance pour l'industrie du câble.