PiD / microcracs / hot-spot

Zpět

1. 10. 2016

vady FV panelů

Během doby kdy jsou fotovoltaické panely v činnosti tj. jsou aktivní součásti fotovoltaické elektrárny dochází k působení přírodních jevů jako je teplota, mráz,  na panely jaksi z podstaty věci. Nelze se tudíž domnívat, že výkon fotovoltaického/ých panelů instalovaných v externích podmínkách bude po 8mi letech stejný jako prvních pár let po instalaci. Stejně tak se nelze domnívat, že fotovoltaická instalace v jakémkoliv režimu provozu nebo zapojení bude zcela bezúdržbová. Nejprve je nutno uvědomit si, že pokud jsme předchozí dvě vět považovali za fakt pak jsme vinou vlastní pohodlné mysli žili v omylu. Poté co jsme uvedeného omylu zbavili přistupme k důkladné údržbě, kterou doporučujeme provádět aspoň jednou za 4 roky stejně jako elektrorevizi, která je povinná. O údržbě však jindy. Dnešní pojednání bude o vadách vzniklých provozem/užíváním fotovoltaických panelů. Prosolar s.r.o. provádí opravy FV panelů a proto máme zpětnou vazbu z bitevního pole, kterému se květnatě říká  přírodní podmínky.
Použité sousloví "bitevní pole" není nijak expresívní pokud si uvědomíme, že fotovoltaické panely jsou vystaveny:
-  UV záření, každodenně po dobu několika hodin na FV panel  dopadají doslova devastující dávky fotonů a zejména pak jejich neviditelným ultrafialovým délkám budeme nyní věnovat pozornost. Zmíněné UV záření od svítání do západu každodenně "prověřuje" - nikoliv cíleně - veškeré části FV panelu. V kratších časových úsecích můžeme pozorovat změny na lepených spojích mezi sklem a hliníkovým rámem. Zde dochází k PID(Potential Induced Degradation) . Elektrony emitované solárními články se přes zdegradovanou vrstvu lepidla/tmelu v níž je vlhkost dostanou na rám a stečou/cestou nejmenšího odporu do země. Výkon dodávaný FV panelem poklesne cca o 20-30%. Zde doporučujeme nechat panel u nás opravit. V delších časových úsecích jsou znatelné změny na krycím solárním skle, které nemá UV filtr pro vyšší průnik slunečních paprsků - tím je docíleno vyšší výtěžnosti výkonu z fotovoltaického panelu. Změny na krycím skle označujeme za korozi skla k níž pomalu a jistě dochází-panel šedne a matní. Ve vykorodovaných úžlabích na skle se usazuje prach, který snižuje účinnost a dodávaný výkon. Proto doporučujeme mytí - více .
- šokovému a cyklickému tepelnému namáhání za letních dnů, představme si třeskutý letní den za něhož přikvačí letní bouřka, fotovoltaický panel s aktuální teplotou 120° je šokově během pár vteřin zchlazen dešťovou vodou na teplotu cca 20° - pokles teploty -100°. Bouřka se přežene. Objeví se azůro obloha a nejen IR(infračervené) záření počně zchlazený panel opět zahřívat na předchozí teplotu 120° - nárůst teploty +100°. Pouhým okem lze před bouřkou pozorovat prohnutí skla u fotovoltaických panelů směrem k zemi/střešní krytině. Během bouřky a bezprostředně po ní pak prohnutí skla "do lavoru" zmizí. Po zahřátí panelu se prohnutí skla opět projeví-zde si představme jakému intenzivnímu mechanickému namáhání jsou vystaveny krystalické křemíkové články. Nelze se divit, že některé ze solárních článků mechanické namáhání nevydrží a prasknou-v solárním článku vznikne mikrotrhlina. Mikrotrhlina nemusí propojit strany článku, ale může být znatelná jako defekt v ploše článku. V obou případech se solární článek oproti jiným v panelu nadměrně zahřívá a na panelu je termokamerou detekováno horké místo tzv.hot-spot.
- nehomogennímu tepelnému namáhání dochází za zimních dnů kdy například 2 horní řady solárních článků v panelu jsou již bez sněhové vrstvy, která však spočívá na zbývající části panelu. Na ploše panelu dochází k teplotním rozdílům v hodnotách kolem 50° stupňů. Fatální je pak situace kdy sníh přimrzne ke sklu a polovina řady solárních článků je osluněná a druhá polovina je zastíněná přimtzlým ledem. Důsledkem je vznik mikrotrhlin a vizuálně neznatelné rozdělení solárního článku prasknutím kdy ani fixace solárního článku stávajícím zatavením v EVA folii nepomůžeje. V současné době oblíbená termokamera "ohlásí" vznik hot-spotu...... nebo dojde k prasknutí krycího skla. Na krycí sklo pohlížejme jako na přírodní materiál v němž jsou nehomogenity okem neviditelné a velmi těžko změřitelné. Podobně se chová dřevo nebo dřevěná deska, která se může zkroutit nebo prasknout stejně jako zmíněné sklo.
- mechanickému namáhání, délková roztažnost střešní dřevěné konstrukce je zanedbatelná. Avšak konstrukce na níž jsou FV panely je s nevyšší pravděpodobností z hliníku stejně jako rám fotovoltaických panelů a proto dochází ke kolizi v délkové roztažnosti dvou materiálů tj. dřeva a hliníku.
- mechanickým atakům, může docházet během přepravy, montáže nebo demontáže a provozu zde zmíním pouze to, že pro solární článku v panelu zapouzdřené je doslova vandalským útokem chůze po krycím skle-lze slyšet jemné křupání jak při došlapu tak při odrazu chodidla - křupání znamená popraskání/vznik mirkotrhlin v solárním článku. Mikrotrhliny vznikají též při dopadu. Prasknutí solárních článků má za následek opět vzniku horkého místa (hot-spot). Rozsah a způsob poškození solárního článku odhalí až elektroluminiscence(fotky šedé nebo zlaté barvy v galerii).
- elektromechanickému namáhání bleskem. Kdy živnou "půdou" vzniku blesku je separace kladně a záporně nabitých částic. V okamžiku kdy se setkají jinak nabité proudy vzduchu dochází k mžikovému uvolnění nahromaděné energie v podobě viditelného vybití elektrického náboje s opožděnou zvukovou kulisou nazývanou hrom. Vzduch se v místě vybití skokově ohřeje na cca 30.000° což má za následek "výbuchu"/expanze tepla do okolí-což je již zmíněný hrom. Z pohledu elektrických veličin může blesk disponovat proudem až 100tisíc ampér a několik miliard voltů. Tyto přepěťové okamžiky se ve fotovoltaickém panelu mohou projevit buď přímým nebo nepřímým zásahem. V případě přímého zasahu bleskem(viditelný blesk má neviditelné bratříčky ! viz. fotbalový zápas při němž najednou klesli k zemi myslím 4 fotbalisté) je sklo na FV panelu popraskáno. Na skle je patrno jedno nebo více hnědočerných ohnisek-panel expandoval zevnitř. V případě nepřímého zásahu může dojít k protavení letovaných spojů na zadní straně panelu. Také v případě nepřímého zásahu bleskem dochází ke vzniku studeného spoje uvnitř FV panelu. Obě popsaná místa byla v okamžiku vzniku přepětí bleskem namáhána jak proudově tak pochopitelně teplotně protože spoje ve FV panelu jsou dimenzovány na cca 10A. Místo jež bylo namáháno popsaným způsobem se na snímku z termokamery projeví opět jako hot-spot.
- únavovému tepelnému namáhání fotovoltaický panel je prostě přes den rozehřátý na teploty kolem 110° a posléze se díky rotaci země octne v nočním stínu tj. na straně odvrácené slunci. Tato sitace se opakuje 365x ročně. Například po 8mi letech se tato opomíjená situace zopakuje 2920x..... 

Závěrem: Jak patrno k poškození solárních článků uvnitř FV panelů dochází jejich provozem tj. "nepochopitelnému" každodennímu vystavování slunci, přírodním podmínkám a nádhernému střídání ročních období v našem mírném pásmu. Příčin poškození může být několik a prokázat zda-li je za poškození zodpovědný všudypřítomný blesk s rázovou vlnou, kroupy nebo teplotní roztažnost nebo člověk není v lidských silách. Úplný závěr pak může být i to, že snímky z termokamery zobrazující teplejší solární články uvnitř fotovoltaického panelu neznamenají, že daný panel je výkonově horší. Měření mohlo probíhat za jiných irradičních podmínek a proudové rozdíly mezi jendotlivými články jejichž výkon je totožný prostě fyzikálně existují. Stručně řečeno teplejší bude právě ten solární článek, který dokáže generovat nižší proud a nemusí mít cejch jménem microracks. Zde je potřeba brát v potaz znalost z fyziky na základní škole, že elektrický výkon(P) je součin napětí(U) a proudu(I). Vzorec:  P=U.I
Pragmaticky vzato pokud se na instalaci FVE nachází vadné panely a víte o nich pak je buď vyměňte za panely o stejném rozměru i výkonu a nebo je nechejte opravit. Každopádně však vadné panely co nejdříve vypojte nebo nechejte vypojit. Nebude vám narůstat finanční ztráta a ani frustrace útočící na vaši ješitnost ze zjištění, že nic není lenošivě zadarmo a překvapivě nic není na věky....