Gestión del efecto de punto caliente en módulos fotovoltaicos
El efecto de punto caliente en los módulos fotovoltaicos es un problema común causado por varios factores y existen medidas preventivas correspondientes que se pueden tomar:
Causas del efecto de punto caliente
- SombreadoCuando una parte de las celdas del módulo fotovoltaico queda a la sombra (por hojas, polvo, excrementos de aves, etc.), estas pueden entrar en un estado de polarización inversa, consumiendo energía y provocando aumentos localizados de temperatura. Este calor acumulado puede generar puntos calientes, potencialmente dañando las celdas o los materiales de encapsulamiento.1118
- Defectos internosProblemas de calidad en las celdas, como defectos internos o soldaduras deficientes, también pueden provocar el efecto de punto caliente. Estos problemas generan una resistencia anormalmente alta durante el funcionamiento, lo que resulta en un mayor consumo de energía y un calentamiento localizado.4
- Diseño deficiente del módulo:Si el diseño de los módulos fotovoltaicos es inadecuado, como por ejemplo celdas muy espaciadas o una disposición incorrecta, puede producirse sombra y aparición de puntos calientes.111819
Impactos del efecto de punto caliente
- Disminución del rendimiento del móduloEl efecto de punto caliente reduce significativamente la potencia de salida de las celdas sombreadas, lo que afecta el rendimiento general del módulo fotovoltaico. Los datos experimentales muestran que el efecto de punto caliente puede reducir la potencia pico de salida en aproximadamente 101TP³T.2
- Peligros de seguridad:Los efectos prolongados de puntos calientes aceleran el envejecimiento de los módulos y pueden provocar incendios, lo que supone riesgos de seguridad para las plantas de energía fotovoltaica.19
Medidas preventivas
- Instalar diodos de derivación
- Principio de funcionamientoUn diodo de derivación se conecta en paralelo en ambos extremos de cada cadena de celdas. Cuando una celda sombreada entra en polarización inversa, el diodo conduce, cortocircuitando la parte sombreada y reduciendo la corriente que fluye a través de ella, lo que disminuye la generación de calor.123
- Verificación de efectosSimulaciones y pruebas reales demuestran que la instalación de diodos de derivación puede reducir considerablemente la tensión en ambos lados de las celdas sombreadas, lo que previene el flujo excesivo de corriente y controla eficazmente los puntos calientes. Los datos experimentales indican que, con la instalación de diodos de derivación, la reducción de corriente es significativa y la degradación máxima de la potencia de salida no supera los 5%.2
- Diseñe sistemas fotovoltaicos cuidadosamente
- Espaciado entre matrices:Al diseñar plantas fotovoltaicas, es esencial establecer un espaciamiento apropiado entre los paneles para evitar el sombreado mutuo.23
- Altura de soporteDiseñe correctamente la altura de los marcos de soporte, especialmente en zonas con vegetación. Es necesario un mantenimiento regular para evitar que la vegetación excesiva cause sombras.3
- Entorno circundante:Durante el diseño y la construcción de plantas fotovoltaicas, tenga en cuenta el entorno circundante para evitar que los edificios hagan sombra a los paneles solares.2
- Gestión de Operaciones y Mantenimiento
- Limpieza regular:Limpie periódicamente las superficies de los módulos fotovoltaicos para eliminar el polvo y los excrementos, reduciendo la aparición de puntos calientes.23
- Detección de fallosUtilice la detección infrarroja y las mediciones eléctricas para verificar periódicamente el estado operativo de los módulos fotovoltaicos, identificando y solucionando rápidamente los problemas de puntos calientes. La detección infrarroja permite observar con precisión los puntos calientes y generar informes automáticamente, lo que facilita la toma de decisiones del personal de mantenimiento.
- Estrategias innovadoras de prevención
- Resistencias en serieLa introducción de resistencias en las cadenas de celdas permite compartir la tensión inversa experimentada por las celdas de punto caliente, reduciendo así la pérdida de potencia y la temperatura. El circuito de prevención diseñado incluye comparadores de tensión, MOSFET de potencia, diodos y resistencias divisoras de tensión para controlar eficazmente los efectos de punto caliente.7
- Optimizar la topología del sistema fotovoltaico:Al optimizar la topología de los sistemas fotovoltaicos, por ejemplo, conectando módulos solares compatibles en serie o reestructurando la disposición del sistema mediante circuitos de conmutación, se pueden mitigar los efectos de los puntos calientes de sombreado.4
Conclusión
Para prevenir y controlar eficazmente el efecto de punto caliente, se requiere un enfoque multifacético. Los fabricantes deben gestionar rigurosamente sus procesos de producción para garantizar celdas y módulos de alta calidad; los usuarios deben elegir fabricantes de celdas confiables durante la adquisición; se debe establecer una distribución razonable en el diseño de la planta para evitar el sombreado; y se debe realizar una limpieza y supervisión periódicas durante la gestión del mantenimiento para solucionar las fallas con prontitud.
Las estrategias innovadoras, como las resistencias en serie y las topologías optimizadas de paneles fotovoltaicos, si bien son más costosas, pueden controlar de manera más efectiva los efectos de puntos calientes, mejorando la eficiencia de generación y la confiabilidad de los sistemas fotovoltaicos.
