DIODE BYPASS – PANOURI FOTOVOLTAICE

 V-ati intrebat vreodata daca panourile fotovoltaice pot lua foc ? Raspunsul correct este DA, pot lua foc.

 1. DIODE BYPASS INTRERUPTE SAU LIPSA DIN RETEA

Una din cauzele principale se datoreaza intreruperii diodelor de bypass care se gasesc in fiecare din acest panou. Defectiunea combinata cu o instalare incorecta, va duce aproape sigur la incendiu.

 Verificarea diodelor de bypass pe panourile solare:

Aproape toate panourile solare includ diode bypass integrate. Panourile cristaline au în general trei astfel de diode, care se află în cutia de joncțiune și pot scurtcircuta fiecare o treime din panou atunci când este necesar. Sarcina principală a diodelor este de a proteja celulele solare de supraîncălzire atunci când apare umbrirea parțială. Atunci când sunt combinate cu invertorul potrivit, ele pot contribui, de asemenea, la minimizarea pierderilor de randament pe acoperișurile parțial umbrite. În această postare, voi descrie cum să verificăm dacă toate diodele de bypass ale unui generator de energie solară sunt încă în stare de funcționare, ce defecte ale diodelor ar putea apărea și cum să le detectați corect. Prima parte a postării este despre diodele lipsă; în a doua parte, vom discuta despre diodele de bypass scurtcircuitate. Această postare este destinată specialiștilor și s-ar putea să nu fie potrivită - sau interesantă - pentru oricine nu este interesat în mod special de discutile despre tehnologie.

Verificarea diodelor de bypass pe panourile solare:

Aproape toate panourile solare includ diode bypass integrate. Panourile cristaline au în general trei astfel de diode, care se află în cutia de joncțiune și pot scurtcircuta fiecare o treime din panou atunci când este necesar. Sarcina principală a diodelor este de a proteja celulele solare de supraîncălzire atunci când apare umbrirea parțială. Atunci când sunt combinate cu invertorul potrivit, ele pot contribui, de asemenea, la minimizarea pierderilor de randament pe acoperișurile parțial umbrite. În această postare, voi descrie cum să verificăm dacă toate diodele de bypass ale unui generator de energie solară sunt încă în stare de funcționare, ce defecte ale diodelor ar putea apărea și cum să le detectați corect. Prima parte a postării este despre diodele lipsă; în a doua parte, vom discuta despre diodele de bypass scurtcircuitate. Această postare este destinată specialiștilor și s-ar putea să nu fie potrivită - sau interesantă - pentru oricine nu este interesat în mod special de discutile despre tehnologie.

O defectiune destul de des intalnită este ca o diodă de bypass într-un panou fotovoltaic să fie defectă. Deoarece diodele bypass intră în acțiune numai atunci când un panou este umbrit, cele defecte tind să rămână nedescoperite multa vreme. Așa cum am menționat mai devreme, există două tipuri de probleme care pot apărea asupra unei diode de bypass și fiecare dintre ele se prezintă în moduri diferite.

În primul caz, dioda de bypass nu conduce deloc electricitate în nici o direcție. Acest lucru se poate întâmpla dacă nu a fost instalată niciodată o diodă, dacă dioda nu este conectată corect sau dacă un curent puternic a deteriorat dioda. În acest caz, operatorul de sistem nu a observat nimic la început. Numai ca atunci când panoul afectat este umbrit, curentul întregului string va trece prin zona celulei umbrite, iar celula respective va începe chiar să consume electricitate dacă invertorul este capabil Sa reduca tensiunea suficient. Dacă dioda de bypass ar funcționa corect, ar trebui să preia tensiunea doar din celulele neumbrite din partea sa a ștringului; pe măsură ce tensiunea negative (inversa) crește pe celula umbrită, dioda de bypass ar deveni conductivă. Cu toate acestea, când dioda de bypass este defectă si nu poate interveni, iar celula primește din ce în ce mai multă tensiune negativă până când se ajunge în cele din urmă la un punct de rupere. Când spun „punct de rupere” aici, nu vorbesc doar despre o defecțiune mecanică de rupere fizica a celulei, ci despre punctul de pe curba unei diode când devine conductiva și în sens invers. Pentru unele diode (Diodele Zener), acest efect este utilizat pentru a obține tensiuni stabile în circuitele electronice. Pentru mulți alții, însă, efectul duce la daune din cauza pierderii mari de putere. Celulele solare pot rezista acestui “punct de rupere” pentru o perioadă scurtă de timp, dar devin atât de calde încât daunele nu pot fi excluse pe perioade mai lungi de timp. Tensiunea negativă care duce o celulă solară la “punctul său de rupere”, este de aproximativ 14 volți. Deoarece 23 de celule neumbrite furnizează aproximativ 0,55 V * 23 = 12,77 V, nu vom vedea niciodată mai mult de 24 de celule cristaline nu sunt combinate într-un sub-șir de celule parțiale. În panourile cu 60 de celule, un sub-sir este de 20 de celule in serie.  În acest fel, o celulă parțial umbrită poate forța tensiunea în circuit deschis către celulele neumbrite, împiedicând astfel să curgă un curent prea mare. Dacă dioda de bypass funcționează, asta este ...

Pentru a detecta o diodă de bypass defectă, va trebui să trimiteți curent limitat, prin reteaua de panouri fotovoltaice din direcția obișnuită, dar de preferință operatiunea trebuie realizata noaptea. J Conectați o sursa de alimentare controlata, care va încerca să trimită curentul electric prin celulele solare. Deoarece celulele nu pot furniza energie noaptea, diodele de bypass - dacă funcționează corect - vor deveni active și vor ghida curentul prin ele si nu prin celulele solare. Dacă o diodă de bypass este defectă, nu va mai curge curent pentru moment. Înainte de a efectua testul, trebuie să știm câte panouri solare au fost conectate în serie în șirul în cauză și câte diode de bypass are fiecare panou. Apoi inmulțiți acest număr cu 0,4 volți pentru a găsi valoarea de tensiune care ar trebui să facă ca diodele de bypass să devină conductoare. Peste această tensiune, curentul ar trebui să crească exponențial. Dacă efectuați testul cu un aparat de exemplu pvServe, trebuie sa setați limita de curent la aproximativ 50 la sută din curentul nominal pentru panoul investigat.

De exemplu, pentru celulele de cinci inci, acel nivel de current este de aproximativ 2,5 amperi. Apoi, continuam să creștem tensiunea până când se atinge acel current descries mai sus. Dacă inspectam un string cu 15 panouri și fiecare panou are trei diode de bypass, atunci tensiunea directă a diodelor este de aproximativ 0,4 V * 15 * 3 = 18 V. Deci curentul trebuie atins atunci când tensiunea este puțin mai mare decât numărul respective calculat . Dacă nu curge curent, cauza este cel mai probabil o diodă de bypass defectă.

Următorul pas este de a afla care panou are dioda defectă. Pentru aceasta, veți avea nevoie de tensiuni mult mai mari - și de multă … foarte multă atenție. Dacă o singură diodă este defectă, atunci în exemplul de mai sus vor fi necesare doar 17,6 volți (în loc de 18 volți) pentru diodele nedeteriorate. Curentul va trebui să curgă înapoi prin celulele solare la dioda deteriorată. ATENTIE ! Pentru un sub-sir de 24 de celule, tensiunea „punctului de rupere” este de aproximativ 336 volți (24celule x 14 Volti) , ceea ce înseamnă că este nevoie de aproximativ 400 volți pentru un curent de 2,5 amperi. Acest curent va încălzi celulele afectate relativ repede, iar căldura va fi vizibilă cu o cameră termografică. Deoarece funcționarea la punctul lor de rupere este “foarte dură” pentru  celule, asigurați-vă că testul nu durează prea mult timp. Diferența de temperatură în comparație cu panourile neîncălzite este suficientă pentru a găsi rapid panoul afectat. Dacă mai multe diode sunt defecte într-un șir, lucrurile devin puțin mai complicate, deoarece tensiunea crește întotdeauna cu aproximativ 340 volți (în exemplul de mai sus). Aparatul pvServe poate fi utilizat pentru a detecta până la trei diode în șiruri de panouri care nu sunt prea lungi (tensiune maximă: 1.000 volți). Dacă chiar și mai multe diode sunt defecte, singura dvs. opțiune este să împărțiți șirul în mai multe șiruri parțiale și să le inspectați separat.

 Folosind procesul de electroluminiscență, puteți obține informații mai detaliate despre reteaua de panouri solare. Și aici avem un curent specific trimis in panourile solare. Spre deosebire de termografie, această tehnică poate fi utilizată și în întuneric total. De îndată ce un curent invers este aplicat modulului, acesta începe să strălucească în regiunea infraroșie. Această strălucire poate fi capturată cu o cameră specială capabilă să producă imagini foarte detaliate. Această metodă poate dezvălui chiar fisuri foarte fine ale liniei părului în celulele solare. Puteți efectua procesul ca parte a fazei finale de acceptare / testare a unei instalații solare, în timpul întreținerii regulate sau pentru depanarea problemelor specifice. 

 2. DIODE DE BYPASS IN SCURTCIRCUIT

În capitolul  anterior privind verificarea diodelor de bypass din panourile solare, am descris în detaliu care sunt defecțiunile la diodele de bypass și cum să detectam diodele lipsă sau intrerupte. O altă problemă care ar putea apărea, mai ales după cazuri de supratensiune, este un scurtcircuit prin intermediul diodelor de bypass. Acest capitol se concentrează pe această defecțiune și metodele de detectare a acestor defecte. Ca și capitolul anterior, aceasta descriere este stric pentru specialistii din domeniu.

În conformitate cu standardul german VDE 0126-23, inspecțiile periodice ale tablourilor fotovoltaice ar trebui să includă si măsurători ale tensiunii circuitului deschis al panourilor fotovoltaice. Aici, asigurați-vă că nivelurile de tensiune pentru șirurile individuale sunt similare. Diodele de bypass defecte care scurtcircuitează partea panoului afectat sunt o defecțiune care poate fi detectată dacă aceste măsurători de tensiune sunt efectuate cu atenție.

Din păcate, tensiunea în circuit deschis a unui panou solar depinde de câțiva factori diferiți: temperatura panoului și nivelurile de insolație disponibile la momentul masuratorii.

În plus, două panouri solare au rar aceeași tensiune în circuit deschis; toleranțele de producție duc la ușoare diferențe de nivel de tensiune între stringuri. Înainte de a efectua o măsurare, luați în considerare ce defecțiune căutați de fapt. Va trebui să știți câte panouri sunt în fiecare string și câte diode de bypass sunt în fiecare panou - de obicei trei pentru panourile cristaline. Apoi, împărțiți tensiunea în circuit deschis pentru șirul cu cel mai înalt nivel la numărul de diode de bypass. Tensiunea rezultată este diferența maximă admisă de tensiune între două șiruri cu același număr de panouri. Dacă diferența de tensiune între două șiruri este mai mare, nu se poate exclude o defectiune a diodelor de bypass.

 Dacă comparați tensiunea pentru două șiruri cu un număr diferit de panouri, atunci va trebui să vă convertiți mai întâi cifrele. Se recomandă cea mai mare atenție atunci când se efectuează aceste măsurători și se analizează rezultatele, deoarece o diodă de bypass defectă nu este singura problemă care poate afecta tensiunea în circuit deschis; diferențele de temperatură dintre șirurile de panouri individuale, nivelurile fluctuații de insolație în timpul măsurătorilor și umbrirea parțială a unui string de panouri pot avea toate efecte similare.

 Dacă stabiliți că există o diferență semnificativă de tensiune între două șiruri cu același număr de panouri, următorul pas este să aflați dacă una dintre diodele de bypass este defectă și, dacă da, care panou este afectat.

 Există două opțiuni aici:

 Termografie (de preferință termografie cu curent invers)

Electroluminiscență în aer liber

Când efectuați termografie în timpul zilei, aveți nevoie de cel puțin 400 W / m² de iradiere pentru a vă asigura că curent suficient curge prin panouri. În cazul unui panou cu o diodă de bypass scurtcircuitată, curentul de scurtcircuit de la cele mai bune celule va circula în partea afectată a șirului (1/3 din panou). Aici, celulele „mai proaste” consumă electricitate, rezultând modelul tipic de tablă de șah al celulelor fotovoltaice.

Este chiar mai ușor să depistați diodele bypass scurtcircuitate cu termografie cu curent invers, în care un curent invers este trimis prin panouri. Această metodă poate fi utilizată în orice condiții meteorologice și pe timp de noapte, precum și în timpul zilei. Curentul invers încălzește uniform celulele solare prin care trece, în timp ce partea panoului cu dioda de bypass defect, scurtcircuitată rămâne rece și este ușor identificată cu camera termografică.

 Un curent invers este, de asemenea trimis prin panouri pentru a detecta o electroluminiscență în aer liber, dar această metodă poate fi utilizată doar noaptea. Panourile prin care trece curentul emit radiații infraroșii care pot fi înregistrate cu o cameră specială. Dioda de bypass defectă scurtcircuitează o parte a panoului afectat, care nu emite nicio radiație și poate fi astfel ușor identificată.