Sistemele fotovoltaice convertesc energia solară în energie electrică și au devenit o componentă esențială a surselor de energie regenerabilă. Monitorizarea corectă și analiza parametrilor acestora sunt esențiale pentru menținerea performanței și durabilității sistemului.
Parametrii principali ai unui sistem fotovoltaic sunt: tensiunea modulului, curentul generat, puterea instantanee, energia totală produsă, temperatura modulului și radiația solară incidentă. Acești parametri trebuie comparați constant cu valorile nominale pentru a identifica eventualele abateri, care pot indica probleme tehnice sau condiții neoptime de funcționare.
Parametrii nominali ai sistemului fotovoltaic. Fiecare modul fotovoltaic are specificații tehnice indicate de producător, denumite parametri nominali, care includ: tensiunea la circuit deschis (Voc) – tensiunea maximă măsurată la bornele modulului fără sarcină; curentul de scurtcircuit (Isc) – curentul maxim care apare dacă bornele sunt scurtcircuitate; puterea nominală (Pmax) – puterea maximă produsă în condiții standard (STC: 1.000 W/m², 25°C); tensiunea și curentul la punctul de putere maximă (Vmp și Imp) – valorile corespunzătoare maximului de putere. Aceste valori oferă un reper pentru analiza performanței reale a modulului sau a sistemului în ansamblu.
Tipuri de abateri și cauzele lor. Identificarea abaterilor de la valorile nominale se face prin compararea parametrilor monitorizați cu valorile specificate de producător. Cele mai frecvente abateri sunt:
Scăderea puterii generate. Cauze posibile: murdărie pe panouri, umbrire, degradarea celulelor, conexiuni slabe. Tensiune sau curent anormal. Tensiune mai mică decât nominalul: cabluri deteriorate, modul defect; curent mai mic: panou parțial umbrit, celule degradate, pierderi de conexiune.
Fluctuații bruște ale parametrilor. Cauze: schimbări rapide de radiație solară, defecte ale invertorului, întreruperi de rețea.
Diferențe între modulele din același șir. Cauze: modul defect, panou contaminat, cabluri cu rezistență ridicată.
Metode de identificare a abaterilor. Există mai multe metode de identificare și analiză a abaterilor parametrilor:
- Monitorizarea în timp real unde sistemele moderne sunt dotate cu echipamente de monitorizare care colectează date despre tensiune, curent și putere.
- Utilizarea sistemelor SCADA sau a platformelor de monitorizare online pentru a urmări parametrii. Aceste date sunt vizualizate prin grafice și alerte automate atunci când parametrii depășesc limitele normale.
Analiza comparativă cu valorile nominale se realizează prin tabele cu datele monitorizate și se compară cu valorile nominale.
Definiția abaterilor parametrilor. În domeniul sistemelor fotovoltaice (SFV), abaterile parametrilor reprezintă diferența dintre valorile reale măsurate ale parametrilor unui sistem și valorile nominale specificate de producător.
Abaterile se exprimă, de regulă, în procente pentru a putea compara mai ușor performanța diferitelor module sau șiruri:
Abaterile pot indica: funcționarea normală sub condiții variabile; subperformanță a modulelor sau a întregului sistem; defecte tehnice care necesită intervenție. Această metodă ajută la cuantificarea exactă a deviațiilor și la identificarea modulului sau parametrului problematic.
Analiza trendurilor și diagrame de performanță. Se analizează graficele zilnice, săptămânale și lunare ale puterii și energiei generate; fluctuațiile constante în timp indică probleme de întreținere sau degradare.
Diagnosticarea prin teste specifice
Test de tensiune la circuit deschis și curent de scurtcircuit: identifică celulele defecte.
Termografie: detectează zonele supraîncălzite, indicând celule defecte sau cabluri cu rezistență ridicată.
Exemplu practic: Sistem fotovoltaic de 5 kWp. Date nominale ale unui modul
|
Parametru |
Valoare nominală |
|---|---|
|
Putere maximă Pmax |
500 W |
|
Tensiune la Pmax Vmp |
32 V |
|
Curent la Pmax Imp |
15,6 A |
|
Tensiune la circuit deschis Voc |
38 V |
|
Curent de scurtcircuit Isc |
16,5 A |
Sistemul fotovoltaic: număr de module: 10; putere totală nominală: 10 × 500 W = 5 kWp; configurație: șir de 10 module conectate în serie/paralel după necesar (presupunem 2 șiruri de 5 module pentru invertor 5 kW)
|
Modul |
Putere măsurată (W) |
Tensiune (V) |
Curent (A) |
Abatere putere (%) |
|---|---|---|---|---|
|
|
490 |
31,5 |
15,6 |
-2% |
|
485 |
31,2 |
15,5 |
-3% |
|
|
480 |
31,0 |
15,5 |
-4% |
|
|
400 |
30,5 |
13,1 |
-20% |
|
|
495 |
31,6 |
15,7 |
-1% |
|
|
492 |
31,4 |
15,6 |
-1,6% |
|
|
488 |
31,3 |
15,6 |
-2,4% |
|
|
475 |
30,9 |
15,4 |
-5% |
|
|
490 |
31,5 |
15,6 |
-2% |
|
|
493 |
31,5 |
15,6 |
-1,4% |
Interpretarea abaterilor
Modulele 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10: Abateri între -1% și -4% → normal, pot fi cauzate de o mică umbrire, temperaturi ușor ridicate sau variații de radiație solară.
Modulul 4: Abatere de -20% → problemă semnificativă. Posibile cauze: umbrire puternică, murdărie, celule defecte, conexiune slabă.
Modulul 8: Abatere de -5% → mică subperformanță, de monitorizat, poate fi murdărie sau temperatură mai mare.
Pași de intervenție:
- Inspectarea vizuală a modulului 4 (urmărirea umbririi, murdăriei, fisurilor).
- Verificarea cablurilor și conectoarelor modulelor 4 și 8. Curățarea panourilor dacă este necesar.
- Test de tensiune și curent pentru modulul 4 pentru a confirma eventuale defecte interne.
- Compararea datelor după remediere pentru a confirma recuperarea performanței.
Verificare
Întrebări pentru autoevaluare
- Ce înseamnă abaterea parametrilor unui modul fotovoltaic față de valorile nominale și cum se calculează procentual?
- Care sunt parametrii nominali principali ai unui sistem fotovoltaic și de ce sunt importanți pentru monitorizare?
- Care sunt principalele cauze ale abaterilor parametrilor în funcționarea unui sistem fotovoltaic?
- Cum pot fi identificate modulele sau șirurile cu abateri semnificative prin monitorizare și tabelare a datelor?
- De ce este importantă analiza abaterilor pentru performanța și întreținerea sistemelor fotovoltaice?