Download
1 / 39
400 likes | 572 Views
Panourile fotovoltaice cristaline Performante pe termen lung. Defecte si cauze. Degradarea panourilor.
E N D
Panourile fotovoltaice cristalinePerformante pe termen lung Defecte si cauze
Degradarea panourilor • Calculele economice pe care le facem cand punem panouri fotovoltaice pe casa sau pe fabricăincep cu numarul de kilowati ora pe care am dori sa-i obtinem intr-o perioada de 20 pana la 25 de ani. Prin urmare suntem obligati sa ne punem multe semne de întrebare în ceea ce privește durabilitatea pe termen lunga panourilor fotovoltaice. Dacă exista abateri de la ce ai crezut, esti ori in castig, ori la limita ori pierzi o multime de bani.
Cand cumparam un panou cumparam ENERGIE pentru 25 de ani: [Wp x 25 ani]Desi pretul se stabileste dupa putere NU cumparam PUTERE: [Wp] • Cu totii am auzit povesti despre sisteme neperformante, despre produse cu rate mari de cadere, despre investitoricare inregistreaza pierderi și uneori chiar incendii. Daca cei care cumpara panouri s-ar gandi ca ei cumpara de fapt o relatie de 25 ani cu un producator stabil si nu achizitioneaza un simplu produs, atunci riscul pierderilor ar fi foarte mic.
Marii producatori de panouri • In topul producatorilor de panouri fotovoltaice, in primele 10 locuri, sunt companii care produc peste 1GWp pe an adica peste 10000 de panouri pe zi. La un asemenea volum este greu de crezut ca exista un program de management al calitatii prin care se urmareste ce se intampla cu produsele livrate, mai ales cand este vorba de companii fara traditie, care s-au nascut precum ciupercile in urma oportunitatii oferite de politicile de promovare a energiei verzi. • Dezechilibrul dintre cerere si oferta a creat o presiune fara precedent asupra producătorilorobligandu-i sa reduca costurile. Drept urmare, pentru a face fata, multi dintre ei inlocuiesc materialele consacrate si certificate cu materiale ieftine, simplifica tehnologia de fabricatie si reduc timpii de laminare pentru a mari productivitatea. Din pacate efectele seminificative ale degradarii premature si scaderea energiei produse, sub limita luata in calculele economice, apar dupa 3-4 ani de functionare cand politele de asigurare sunt de regula expirate iar compania furnizoare, care garanteaza teoretic produsul, are de cele mai multe ori sediul in Asia. • Pana in prezent nu s-au centralizat suficiente date pentru a face o evaluare statistica a calitatii panourilor produse in ultimii ani in Asia, Europa si SUA dar...
Semnale alarmante • Exista studii efectuate de institutele de profil din Europa, SUA, Australia etc., in care se trag semnale de alarma. Exista si evenimente, inca necentralizate, care ingrijoreaza: Se vorbeste ca in Italia, doua treimi dintre panourile montate in perioada 2006-2009, trebuie inlocuite. Tot in Italia au loc in ultima vreme un numar alarmant de incendii spontane in centralele fotovoltaice. Pompierii inspecteaza fiecare locatie si obliga in unele cazuri sa demonteze instalatia pentru ca s-a gasit un numitor comun: sticla produsa de o companie din Asia si livrata mai multor producatori de panouri ar determina incendierea panourilor.
Durata de viata a panourilor este limitata • Panourile fotovoltaice sunt proiectate de regula pentru o duratadefunctionare de 30 de ani. • Celulele de siliciu utilizate au o durata de viata practic infinita. Dupazeci de ani de utilizarenu prezintă urme de degradare. Cu toate acestea puterea panourilor scade constant in timp. Degradarea continua este rezultatul a doi principali factori: • Descompunerea lentaa foliei incapsulante (de regula EVA - etilen vinilacetat) si a foliei din spatele modulului BAKSHEET (de obicei filme dinfluorurade vinil); • Obturareatreptataa foliei EVA situata intre sticlași celulele de siliciu.
Patrunderea umezelii 1. Primul factor faciliteaza patrunderea umezelii. Incapsulantul protejeaza celulele si conexiunile electrice interne împotriva patrunderii umezelii, dar izolarea la umezeala completa este practic imposibila. Pnourile "respira" într-o măsurafoarte mica, umiditatea care intrain panou este fortata sa iasa in fiecare zi, pe masura ce creste temperatura dupa rasaritul soarelui. Tot odata, radiatia solara UV provoaca degradarea lenta a incapsulantului care devine mai putin elastic. De-a lungul timpului acest lucru afecteaza gradul de izolare al panoului ducand la cresterea umiditatii in interiorul acestuia. Umezeala provoaca la randul ei coroziunea conexiunilor electrice intre celule. Aceasta mareste rezistentaelectrica a conexiunilor provocand scaderea tensiunii de operare a panourilor. Scaderea tensiunii la bornele panoului inseamna scaderea puterii acestuia.
Degradarea panourilor 2. Al doilea factor produce opacizarea foliei incapsulante. Radiatia solara UV descompune foliaEVA dintre geamsi celulele de siliciu. Această degradaretreptată a materialului nu este de obicei vizibila. Dupa untimp apare ca o usoara intunecarecare limiteazacantitatea de lumina solara ce loveste celula. Rezultatul este scaderea curentului generat de panou. Scaderea curentului, la fel ca si scaderea tensiunii la borne, inseamna scaderea puterii panoului.
Durata de viata si Garantia • Prin garantia pe care producatorii o ofera, degradarea puterii panourilor este limitata la 20% din puterea initiala, pentru o durata de exploatare de 25 ani. Este cert ca modulele care respecta aceasta conditie 20 de ani, sau mai mult, vor avea o perioada de viata mai mare de 30 ani.
Rata degradarii In mod obisnuit panourile au o rata medie a degradarii de pana la 0.7% pe an, incepand din al doilea an de functionare. In primul an, datorita fenomenelor fizico-chimice din celule (nu este vorba de corodare) puterea panoului scade la maxim 97% din valoarea nominala.
Nu putem opri dar putem limita patrunderea umezelii • Pentru a limita patrunderea umezelii in laminat trebuie sa avem o buna aderenta intre straturile STICLA-EVA-CELULE-EVA-BACKSHEET sau STICLA-EVA-CELULE-EVA-STICLA (pentru panourile transparente). • Calitatea depinde în principal de: • Curateania foii de sticla; • Calitatea si starea foliei EVA (inainte de laminare); • Procesul de laminare (temperatura procesului, profilul si durata ciclului, presiunea pe laminat, omogenitatea)
Laminare corecta = Viata lunga • S-a constatat caanaliza chimică,prin care se determina continutul de gel din folia EVA dupa laminare, este o metoda satisfacatoare pentru determinarea acurateteiprocesului de laminare, a profiluluide temperatura recomandat, a omogenitatii procesului de laminare si al calitatii materialelor utilizate. Pentru a avea o laminare buna, producătoriide EVA recomandă ca dupa laminare continutul de gel sa depaseasca 75%.
Laminarea incorecta este o boala ascunsa. Efectele se vad dupa cativa ani. • RezultateletestelorEVA asupra conținutului de gel realizate de Photovoltaik Institut Berlin (PI-Berlin),pe un esantion de 120 panouri de la diversi producatori arata ca aproximativ 60% din panourile testate nu respecta acest lucru.
Laminarea incorecta este o boala ascunsa. Efectele se vad dupa cativa ani. Mai mult decat atat, panourile de la acelasi producator au o distributie larga a continutului de gel. Prin urmare, calitatea laminarii are abateri nu numai printreproducători dar si pentru produsele aceluiasi producator.
Pagubele se produc intotdeauna cand procesul de laminare a fost incorect sau materialele au fost necorespunzatoare.
Pagubele se produc intotdeauna cand procesul de laminare a fost incorect sau materialele au fost necorespunzatoare.
Pagubele se produc intotdeauna cand procesul de laminare a fost incorect sau materialele au fost necorespunzatoare.
Numarul nefiresc de mare de incendii spontane care s-au produs in Italia intre 2011 si 2013 au determinat pe pompieri sa treaca la verificarea sistemelor fotovoltaice pe intreg teritoriul Italiei.
Sunt vizati anumiti producatori din Asia. Acolo unde apar produsele lor pompierii obliga proprietarii sa demonteze sistemele sau anuleaza asigurarea.
Se pare ca numitorul comun este un producator de sticla din Asia. Toti producatorii de panouri care au folosit sticla lui sunt pe lista neagra.
Tipuri de defecte in panouri 1. Hotspots – Punctul fierbinte 2. Delaminarea 3. Fisuri si microfisuri in celule 4. Defectarea conectorilor 5. Ingalbenirea foliei 6. PID Potential Induced Defradation
1. Hot spots – Punctul fierbinte Apare cand o celula, sau mai multe, sunt constant umbrite de un obiect exterior, de dejectia pasarilor sau depuneri de particule (praf, carbon, ciment etc).
Ce este “Hot spot” ? Cand o parte din suprafata unui panou este umbrita, celula (celulele) respective genereaza un curent mai mic decat cele neumbrite. Deoarece celulele panoului sunt conectate in serie si prin sirul de celule trece acelasi curent, valoarea curentului generat de panou va fi egala cu valoarea curentului produs in celula umbrita. Celula umbrita se comporta ca o dioda polarizata invers in care curentul rezidual este curentul produs de sirul de celule neumbrite. In celula umbrita curentul rezidual disipa caldura (se poate ajunge la valori peste suta de grade Celsius). Pentru a evita supraincalzirea celulei ar trebui montate diode bypass pe fiecare celula. Pentru ca aceasta masura este costisitoare se monteaza diode bypass la capetele fiecarui sir de celule dintr-un modul (sirul de 10 sau 12 celule). Inconvenientul este ca o celula umbrita scoate din functiune un sir intreg de celule ceea ce duce la scaderea tensiunii la iesirea panoului cu 6Vcc la modulul cu 60 celule respectiv cu 7.2Vcc la cel cu 72 celule. In acest caz, in care valoarea curentului rezidual care strabate celula umbrita este mai mica, temperatura acesteia este cu 20-40 C° mai mare. Daca fenomenul este constant se produce ingalbenirea foliei EVA si a backshhet-ului cu atat mai repede cu cat materialele respective sunt de calitate indoielnica. Toate duc spre o imbatranire accelerata a panoului. Riscul foarte mare este ca dioda bypass, solicitata constant in acest caz, sa se defecteze, caz in care se poate ajunge la incendierea panoului.
2. Delaminarea Delaminarea se produce exclusiv cand calitatea procesului de laminare este nesatisfacatoare si/sau calitatea foliei EVA este necorespunzatoare O alta cauza mai poate fi geamul murdar sau cu urme de grasimi, inainte de laminare.
3. Fisuri si microfisuri in celule Fisurile in celule evoalueaza in general din microfisurile care se produc in timpul fabricatiei panourilor. Fisurile paralele cu firele de conexiune (precum cele din imagini) se produc in laminator. Fisurile perpendiculare pe fire se produc in timpul manipularii celulelor.
4. Defectarea conectorilor Sunt defecte care apar exclusiv datorita calitatii proaste a conectorilor. Datorita curentilor relativ mari care trec prin acestia, atunci cand avem de-a face cu rezistente de contact mari, cauzate de inperfectiunea contactelor, se disipa o cantitate mare de caldura care arde materialul marind si mai mult rezistenta electrica. Se produce un fenomen in avalansa care se poate termina si cu un incendiu.
5. Ingalbenirea foliei Este un defect care apare datorita calitatii necorespunzatoare a foliei EVA combinat cu fenomenul Hot – Spot. O data inceput, fenomenul se produce in avalansa ducand la imbatranirea accelerata a modulului.
Ingalbenirea se produce datorita calitatii necorespunzatoare a foliei EVA combinat cu fenomenul Hot – Spot.
6. PID - Potential Induced Degradation Se produce datorita curentilor reziduali care apar intre terminalele panourilor si ramele acestora, conectate la potential zero (impamantare), la panourile din capetele sirurilor, adica acolo unde terminalele ajung la diferente de potential de sute de volti fata de rame. Este favorizat de umiditatea ridicata cumulativ cu temperatura ridicata si numai la anumite tipuri de celule din care se dizolva o sare ce mareste conductivitatea curentului nedorit.
Vestea buna este ca fenomenul este reversibil In imaginea anterioara se poate vedea un dispozitiv produs de SMA care previne fenomenul PID.
