Gerenciando o efeito de ponto quente em módulos fotovoltaicos
O efeito de ponto quente em módulos fotovoltaicos é um problema comum causado por vários fatores, e há medidas preventivas correspondentes que podem ser tomadas:
Causas do efeito Hot Spot
- Sombreamento: Quando parte das células do módulo fotovoltaico é sombreada (por folhas, poeira, excrementos de pássaros, etc.), essas células podem entrar em um estado de polarização reversa, consumindo energia e causando aumentos localizados de temperatura. Esse calor acumulado pode resultar em pontos quentes, potencialmente danificando células ou materiais de encapsulamento.1118
- Defeitos Internos: Problemas de qualidade dentro das células, como defeitos internos ou soldagem ruim, também podem levar ao efeito de ponto quente. Esses problemas criam alta resistência anormal durante a operação, levando ao aumento do consumo de energia e aquecimento localizado.4
- Projeto de módulo ruim: Se o projeto dos módulos fotovoltaicos for inadequado, como células muito próximas ou arranjos inadequados, isso pode resultar em sombreamento e ocorrência de pontos quentes.111819
Impactos do efeito Hot Spot
- Desempenho do módulo diminuído: O efeito de ponto quente reduz significativamente a saída de energia das células sombreadas, impactando o desempenho geral do módulo fotovoltaico. Dados experimentais mostram que os efeitos de ponto quente podem reduzir a saída de energia de pico em aproximadamente 10%.2
- Riscos de segurança: Os efeitos prolongados dos pontos quentes aceleram o envelhecimento do módulo e podem causar incêndios, representando riscos à segurança das usinas fotovoltaicas.19
Medidas preventivas
- Instalar diodos de bypass
- Princípio de funcionamento: Um diodo de bypass é conectado em paralelo em ambas as extremidades de cada sequência de células. Quando uma célula sombreada entra em um estado de polarização reversa, o diodo conduz, causando um curto-circuito na parte sombreada e reduzindo a corrente que flui, diminuindo assim a geração de calor.123
- Verificação de Efeitos: Simulações e testes reais mostram que a instalação de diodos de bypass pode reduzir notavelmente a tensão em ambos os lados das células sombreadas, prevenindo o fluxo excessivo de corrente e controlando efetivamente os efeitos de ponto quente. Dados experimentais indicam que com diodos de bypass instalados, a redução de corrente é significativa, e a degradação máxima da potência de saída não excede 5%.2
- Projete sistemas fotovoltaicos com cuidado
- Espaçamento entre matrizes:Ao projetar usinas fotovoltaicas, é essencial definir um espaçamento adequado entre os conjuntos para evitar sombreamento mútuo.23
- Altura do suporte: Projete adequadamente a altura das armações de suporte, especialmente em áreas com vegetação. Manutenção regular é necessária para evitar que o crescimento excessivo cause sombreamento.3
- Ambiente ao redor: Durante o projeto e a construção de usinas fotovoltaicas, considere o ambiente ao redor para evitar que os edifícios façam sombra aos painéis solares.2
- Gestão de Operações e Manutenção
- Limpeza regular: Limpe as superfícies dos módulos fotovoltaicos regularmente para remover poeira e fezes, reduzindo a ocorrência de pontos quentes.23
- Detecção de falhas: Empregue detecção infravermelha e medições elétricas para verificar regularmente o status operacional dos módulos fotovoltaicos, identificando e abordando prontamente problemas de pontos quentes. A detecção infravermelha pode observar pontos quentes com precisão e dar suporte à geração automática de relatórios, auxiliando na tomada de decisões da equipe de manutenção.
- Estratégias inovadoras de prevenção
- Resistores em série: A introdução de resistores em sequências de células pode compartilhar a voltagem reversa experimentada pelas células de ponto quente, reduzindo tanto a perda de potência quanto a temperatura. O circuito de prevenção projetado inclui comparadores de voltagem, MOSFETs de potência, diodos e resistores divisores de voltagem para controlar efetivamente os efeitos de ponto quente.7
- Otimizar a topologia do conjunto fotovoltaico:Ao otimizar a topologia de painéis fotovoltaicos, como conectar módulos solares compatíveis em série ou reestruturar o layout do painel por meio de circuitos de comutação, os efeitos de pontos quentes de sombreamento podem ser mitigados.4
Conclusão
Para prevenir e controlar efetivamente o efeito de ponto quente, uma abordagem multifacetada é necessária. Os fabricantes devem gerenciar rigorosamente seus processos de produção para garantir células e módulos de alta qualidade; os usuários devem escolher fabricantes de células confiáveis durante a aquisição; um layout razoável deve ser estabelecido no projeto da planta para evitar sombreamento; e limpeza e monitoramento regulares devem ser conduzidos durante o gerenciamento de manutenção para resolver prontamente as falhas.
Estratégias inovadoras, como resistores em série e topologias otimizadas de matrizes fotovoltaicas, embora mais caras, podem controlar com mais eficácia os efeitos de pontos quentes, aumentando a eficiência de geração e a confiabilidade dos sistemas fotovoltaicos.
