Gestionarea efectului de punct fierbinte în modulele fotovoltaice
Efectul de punct fierbinte în modulele fotovoltaice este o problemă comună cauzată de mai mulți factori, existând măsuri preventive corespunzătoare care pot fi luate:
Cauzele efectului de punct fierbinte
- UmbrireCând o parte a celulelor modulului fotovoltaic este umbrită (de frunze, praf, excremente de păsări etc.), acele celule pot intra într-o stare de polarizare inversă, consumând energie și provocând creșteri localizate ale temperaturii. Această căldură acumulată poate duce la puncte fierbinți, putând deteriora celulele sau materialele de încapsulare.1118
- Defecte interneProblemele de calitate din interiorul celulelor, cum ar fi defectele interne sau lipirea deficitară, pot duce, de asemenea, la efectul de punct fierbinte. Aceste probleme creează o rezistență anormal de mare în timpul funcționării, ceea ce duce la creșterea consumului de energie și la încălzire localizată.4
- Design slab al modululuiDacă proiectarea modulelor fotovoltaice este inadecvată, cum ar fi celulele apropiate sau aranjamentul necorespunzătoare, acest lucru poate duce la umbrire și apariția punctelor fierbinți.111819
Impactul efectului de punct fierbinte
- Performanță redusă a modululuiEfectul de punct fierbinte reduce semnificativ puterea de ieșire a celulelor umbrite, afectând performanța generală a modulului fotovoltaic. Datele experimentale arată că efectele de punct fierbinte pot reduce puterea de ieșire maximă cu aproximativ 10¹TP³T.2
- Pericole de siguranțăEfectele prelungite ale punctelor fierbinți accelerează îmbătrânirea modulelor și pot declanșa incendii, prezentând riscuri de siguranță pentru centralele fotovoltaice.19
Măsuri preventive
- Instalați diode de bypass
- Principiul de funcționareO diodă de bypass este conectată în paralel la ambele capete ale fiecărui șir de celule. Când o celulă umbrită intră într-o stare de polarizare inversă, dioda conduce, scurtcircuitând partea umbrită și reducând curentul care trece prin ea, reducând astfel generarea de căldură.123
- Verificarea efectelorSimulările și testele practice arată că instalarea diodelor de bypass poate reduce considerabil tensiunea pe ambele părți ale celulelor umbrite, prevenind fluxul excesiv de curent și controlând eficient efectele punctelor fierbinți. Datele experimentale indică faptul că, odată cu instalarea diodelor de bypass, reducerea curentului este semnificativă, iar degradarea maximă a puterii de ieșire nu depășește 5%.2
- Proiectați sistemele fotovoltaice cu atenție
- Spațierea dintre matriciLa proiectarea instalațiilor fotovoltaice, este esențial să se stabilească o distanță adecvată între panouri pentru a evita umbrirea reciprocă.23
- Înălțimea suportuluiProiectați corect înălțimea cadrelor de susținere, în special în zonele cu vegetație. Întreținerea regulată este necesară pentru a preveni creșterea excesivă a plantelor care provoacă umbrire.3
- Mediul înconjurătorÎn timpul proiectării și construcției centralelor fotovoltaice, luați în considerare mediul înconjurător pentru a preveni ca clădirile să umbrească panourile solare.2
- Managementul Operațiunilor și Întreținerii
- Curățenie regulatăCurățați suprafețele modulelor fotovoltaice în mod regulat pentru a îndepărta praful și excrementele, reducând apariția punctelor fierbinți.23
- Detectarea defecțiunilorFolosiți detectarea în infraroșu și măsurătorile electrice pentru a verifica periodic starea de funcționare a modulelor fotovoltaice, identificând și remediind prompt problemele legate de punctele fierbinți. Detectarea în infraroșu poate observa cu precizie punctele fierbinți și poate susține generarea automată de rapoarte, ajutând personalul de întreținere în procesul decizional.
- Strategii inovatoare de prevenire
- Rezistoare în serieIntroducerea rezistențelor în șirurile de celule poate partaja tensiunea inversă experimentată de celulele punctului fierbinte, reducând atât pierderile de putere, cât și temperatura. Circuitul de prevenire proiectat include comparatoare de tensiune, MOSFET-uri de putere, diode și rezistențe divizoare de tensiune pentru a controla eficient efectele punctului fierbinte.7
- Optimizarea topologiei panoului fotovoltaicPrin optimizarea topologiei panourilor fotovoltaice, cum ar fi conectarea în serie a modulelor solare compatibile sau restructurarea configurației panourilor prin intermediul circuitelor de comutare, se pot atenua efectele punctelor fierbinți de umbrire.4
Concluzie
Pentru a preveni și controla eficient efectul de punct fierbinte, este necesară o abordare multifațetată. Producătorii ar trebui să își gestioneze cu strictețe procesele de producție pentru a asigura celule și module de înaltă calitate; utilizatorii ar trebui să aleagă producători de celule fiabili în timpul achizițiilor; în proiectarea instalației ar trebui stabilită o amplasare rezonabilă pentru a evita umbrirea; iar curățarea și monitorizarea regulată ar trebui efectuate în timpul gestionării întreținerii pentru a remedia prompt defecțiunile.
Strategiile inovatoare, cum ar fi rezistențele în serie și topologiile optimizate ale panourilor fotovoltaice, deși mai costisitoare, pot controla mai eficient efectele punctelor fierbinți, sporind eficiența generării și fiabilitatea sistemelor fotovoltaice.
