Jednym z najważniejszych aspektów eksploatacji i konserwacji jest wykrywanie źle działających modułów oraz ich naprawa lub wymiana. Istnieje wiele sposobów na rozpoznawanie uszkodzonych modułów, w tym między innymi ręczne sprawdzanie każdego modułu, obrazowanie w podczerwieni i monitorowanie na poziomie modułów. Jak wykazały aktualne badania naukowe, zaletą monitorowania na poziomie modułów jest wykrywanie i oszacowywanie usterek na bieżąco w trakcie eksploatacji.

W niedawno wydanym artykule pod tytułem Verifying defective PV-modules by IR-imaging and controlling with module optimizers*, napisanym we współpracy z naukowcami z Bawarskiego Ośrodka Badań nad Energetyką (ZAE Bayern) oraz Instytutu Materiałów dla Elektroniki i Technologii Energetycznych (i-MEET), porównano wyniki obrazowania w podczerwieni i monitorowania na poziomie modułów w zakresie wykrywania i lokalizowania uszkodzonych modułów.

Metodą powszechnie stosowaną w branży do kontroli jakości systemów fotowoltaicznych jest obrazowanie w podczerwieni wykonywane przy użyciu drona. Dzięki tej metodzie możliwe jest wykrywanie usterek modułów, takich jak awarie podłańcuchów spowodowane otwarciem obwodu lub zwarciem czy awarie diod bocznikujących, a także innych uszkodzeń. Celem badania było sprawdzenie skuteczności tej metody.

System monitorowania na poziomie modułów

W ramach badania przetestowano dziesięć dachowych systemów fotowoltaicznych z zamontowanym systemem monitorowania na poziomie modułów. Podczas badania systemy obrazowania w podczerwieni umieszczone na dronach gromadziły i zapisywały dane środowiskowe po wykonaniu obrazów modułów w podczerwieni.

Na etapie analizy danych zestawiono odczyty obrazów w podczerwieni z danymi dotyczącymi produkcji podczas całego okresu monitorowania na poziomie modułów oraz z danymi pogodowymi: temperaturą otoczenia, prędkością wiatru i wilgotnością względną. Ponadto, przeprowadzono symulację i porównanie krzywej natężenia/napięcia oraz krzywej mocy/napięcia dla pojedynczych modułów oraz łańcuchów 20 modułów w celu analizy różnic w przepływie prądu elektrycznego podczas usterki modułu i w zmiennych warunkach eksploatacji.

Chociaż badania wykazały znaczne podobieństwa pomiędzy wynikami uzyskanymi przy zastosowaniu obrazowania w podczerwieni a danymi elektrycznymi zgromadzonymi podczas monitorowania na poziomie modułów, we wnioskach podsumowujących stwierdzono, że monitorowanie na poziomie modułów jest dokładniejsze i skuteczniejsze. Obydwie metody były skuteczne do wykrywania usterek w modułach fotowoltaicznych, lecz obrazowanie w podczerwieni ma pewne ograniczenia i nie uwzględnia zjawisk zmiennych oraz tymczasowych. Dzieje się tak, ponieważ przy zastosowaniu obrazowania w podczerwieni możliwe jest jedynie uchwycenie pojedynczych obrazów w konkretnych warunkach, przy czym nie są dostępne dane kontekstowe, w przeciwieństwie do monitorowania na poziomie modułów.

Zaletą monitorowania na poziomie modułów jest gromadzenie informacji w inny sposób, niż poprzez pojedyncze pomiary obrazowe. Przy zastosowaniu monitorowania na poziomie modułów usterki są wykrywane i rejestrowane na bieżąco podczas eksploatacji. System ten dostarcza również dodatkowych danych dotyczących poziomów mocy i wydajności, co pozwala zespołowi odpowiedzialnemu za eksploatację i konserwację na ułożenie najbardziej odpowiedniej strategii konserwacji i naprawy usterek.

Wnioski dla sektora eksploatacji i konserwacji instalacji PV

Z badania wypływa kilka wniosków ważnych dla sektora eksploatacji i konserwacji instalacji fotowoltaicznych. Monitorowanie na poziomie modułów pozwala na wykrywanie i oszacowywanie usterek na bieżąco w trakcie eksploatacji, co stanowi przewagę nad obrazowaniem w podczerwieni. Wynika to nie tylko z dokładności wykrywania, ale również z jakości informacji przekazywanych przy monitorowaniu na poziomie modułów. Dzięki tym informacjom dostawcy usług z zakresu eksploatacji i konserwacji pracują efektywniej, a właściciele systemów zyskują ich większą sprawność.

Równie ważne jak wnioski wynikające z badania jest to, że w artykule monitorowanie na poziomie modułów przedstawiono jako wzorzec, z którym mogą być porównywane inne metody stosowane w zakresie eksploatacji i konserwacji. To pokazuje, jak bardzo sektor eksploatacji i konserwacji instalacji fotowoltaicznych rozwinął się w ciągu ostatnich kilku lat. Widać również coraz bardziej znaczącą rolę, jaką dogłębny wgląd w proces produkcji energii odgrywa we wdrażaniu i popularyzacji technologii energii słonecznej.

Lior Handelsman

Wiceprezes marketingu i strategii produktowej,
Współzałożyciel SolarEdge