Τι προβλήματα λύνει η θερμογράφηση των φωτοβολταϊκών πάνελ • Case study θερμογράφησης με drone

Πρόσφατα η TUV Rheinland δημοσίευσε μελέτη σχετικά με τα στατιστικά των βλαβών που παρουσιάζονται σε μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση.

Οι βλάβες χωρίστηκαν σε κατηγορίες αναλόγως της αιτίας που τις προκάλεσε.

Είχαμε έτσι:

1.   Βλάβες λόγω καλωδιώσεων

2.   Βλάβες λόγω συνδέσεων και πινάκων διανομής

3.   Βλάβες λόγω συστήματος στήριξης

4.   Βλάβες λόγω inverter

5.   Βλάβες λόγω κακών ισοδυναμικών συνδέσεων και συστήματος γείωσης

6.   Βλάβες λόγω περιβαλλοντικών συνθηκών

Το κυριότερο συμπέρασμα είναι ότι οι βλάβες που οφείλονται σε προβλήματα των πάνελ, ενώ κατά το 2012/2013 αποτελούσαν το 19% όλων των βλαβών μιας φ/β εγκατάστασης, το 2014/2015 έφτασαν να αποτελούν το 48% του συνόλου των βλαβών.

Η αύξηση της συχνότητας εμφάνισης βλαβών στα πάνελ εξηγείται εν μέρει από το γεγονός ότι τα εγκατεστημένα πάνελ εισέρχονται πλέον στο δεύτερο μισό της 1^ης δεκαετίας της διάρκειας ζωής τους, και έχουν ήδη καταπονηθεί από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως υγρασία, χιόνι, υψηλές θερμοκρασίες, χαλάζι κλπ, αλλά και από ζητήματα ποιότητας κατασκευής που εμφανίζονται σε αυτό το στάδιο της ηλικίας τους.

Η  πτώση της απόδοσης οφείλεται:

1.   Στη γήρανση των πάνελ,  κίτρινη – κόκκινη – γαλάζια γραμμή

2.   Σε βλάβες των πάνελ κατά το ενδιάμεσο στάδιο της διάρκειας ζωής τους

3.   Σε βλάβες των πάνελ στο αρχικό στάδιο της διάρκειας ζωής τους

Η σημαντικότητα της τόσο εντυπωσιακής αύξησης των βλαβών στα πάνελ χρόνο με το χρόνο έγκειται στο ότι τα φ/β πάνελ είναι αυτά που παράγουν την ενέργεια. Αν πχ. παρουσιαστεί βλάβη στα καλώδια ή στον inverter, αυτή δεν έχει τόσο άμεση συνέπεια στην παραγωγή, σε σύγκριση με το μέρος της εγκατάστασης που παράγει, μιας και τα πάνελ δεν μεταφέρουν ενέργεια ούτε μετατρέπουν, αλλά αποτελούν το ζωτικό κομμάτι της εγκατάστασης που παράγει την ενέργεια.

Το θετικό στην υπόθεση είναι ότι βλάβες όπως καμένη δίοδος στο πάνελ, φαινόμενο PID, hot cells κλπ οι οποίες εμφανίζονται σε ένα πάνελ, μπορούν να διαγνωσθούν έγκαιρα και έτσι το πάνελ να επανέλθει στη φυσιολογική του κατάσταση. Αντίθετα, αν δεν διαγνωσθούν έγκαιρα τότε μπορεί από κάποιο σημείο και μετά να είναι μη αναστρέψιμες και να μεταδοθούν στα υπόλοιπα πάνελ.

Είναι κρίσιμο λοιπόν ο κάθε ιδιοκτήτης φωτοβολταϊκής εγκατάστασης να παρακολουθεί την κατάσταση της υγείας των πάνελ του με ένα τρόπο που να ανιχνεύει όλα τα προβλήματα, όσο γίνεται πιο νωρίς και πιο κοντά χρονικά στη στιγμή της εμφάνισης τους.

Αυτό επιτυγχάνεται με τον καλύτερο τρόπο αν διενεργηθεί θερμογράφηση στα φωτοβολταϊκά πάνελ.

Θα ωφεληθεί έτσι με διάφορους τρόπους:

1.   Θα γνωρίζει ακριβώς τι περιθώρια βελτίωσης υπάρχουν στη φωτοβολταϊκή του εγκατάσταση

2.   Θα αντιμετωπίσει τα προβλήματα στο πολύ αρχικό στάδιο, καθώς η θερμογράφηση εντοπίζει και το παραμικρό πρόβλημα που εμφανίζεται, χωρίς επιπλέον απώλειες στην παραγωγή του

3.   Το κόστος αποκατάστασης θα μειωθεί σημαντικά, αφού η βλάβη δεν θα επεκταθεί σε άλλα πάνελ.

4.   Τεκμηριώνει εύκολα τυχόν απαιτήσεις σε εγγυήσεις κατασκευαστών ή σε ασφαλιστικές εταιρίες.

Παράδειγμα θερμογράφησης με drone σε βιομηχανική στέγη φωτοβολταϊκών, στα Οινόφυτα – Case Study

Τον περασμένο Απρίλιο στα Οινόφυτα έγινε εναέρια θερμογράφηση σε φωτοβολταϊκό σταθμό εγκατεστημένο σε βιομηχανική στέγη εργοστασίου από την εξειδικευμένη εταιρία εναέριων θερμογραφήσεων Thermal Drones. Η ισχύς του Φ/Β σταθμού ανέρχεται σε 1,2 ΜWp ονομαστικής ισχύος εγκατεστημένων πάνελ.

Για την ορθή διεξαγωγή της θερμογράφησης επιλέχθηκε η χρήση drone εξοπλισμένου με θερμοκάμερα.

Έτσι λύθηκαν τα παρακάτω προβλήματα:

1.   Σε ένα μεγάλο φωτοβολταϊκό έργο η θερμογράφηση πρέπει να γίνεται σε συγκεκριμένη ώρα της ημέρας. ώστε να προσπίπτει το σωστό ποσό ηλιακής ακτινοβολίας. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να γίνει γρήγορα σε ένα συγκεκριμένο χρονικό περιθώριο της ημέρας και η χρήση drone προσφέρει την ιδανική λύση

2.   Σε κάθε θερμογράφηση η θερμοκάμερα πρέπει να στοχεύει στα πάνελ υπό τη σωστή γωνία. Στην περίπτωση μας αυτή η γωνία ρυθμίστηκε πριν την πτήση, στην ιδανική τιμή που σύμφωνα με τους κανονισμούς πρέπει να έχει

3.   Η πρόσβαση στη βιομηχανική στέγη είναι επικίνδυνη, αν όχι αδύνατη, για τα πάνελ της εγκατάστασης  αλλά κυρίως για τον πεζό θερμογράφο. Η χρήση drone ασφαλισμένου για ζημίες κατά τρίτων, όπως απαιτεί η νομοθεσία ενδείκνυται ως η ασφαλέστερη λύση (ανεξαρτήτως του μεγέθους της θερμογραφούμενης εγκατάστασης).

4.   Η θέση των προβληματικών πάνελ και το είδος του προβλήματος καταγράφηκαν σε μία και μόνο εικόνα, όπου απεικονίζεται η θερμογραφημένη κάτοψη της καλυμμένης με φωτοβολταϊκά στέγης. Σε μία αχανή έκταση είναι πολύ δύσκολο και χρονοβόρο να σημειωθεί κατά τη θερμογράφηση από το έδαφος η ακριβής θέση του προβλήματος, κάτι κρίσιμο για την μετέπειτα επίσκεψη και επισκευή του συγκεκριμένου πάνελ.

Η πτήση διήρκεσε 10 λεπτά και η συνολική διαδικασία προετοιμασίας εξοπλισμού και μέτρων ασφαλείας, ελέγχου πριν την απογείωση, πτήσης πάνω από προκαθορισμένα σημεία, προσγείωσης, ελέγχου μετά την προσγείωση είχε διάρκεια περίπου 45 λεπτά. Δείτε παρακάτω την εικόνα της θερμογράφησης.

Στη συγκεκριμένη εγκατάσταση παρατηρήθηκαν συνολικές απώλειες εκτιμώμενες στο 3,3% της παραγωγής και έγιναν κάποιες επιπλέον παρατηρήσεις. Συγκεκριμένα:

1.   Βρέθηκαν 6 συστοιχίες (string) πάνελ (περίπου 125 πάνελ) που ήταν εκτός λειτουργίας και οι οποίες αντί να παράγουν κατανάλωναν ρεύμα προερχόμενο από άλλες συστοιχίες λόγω της παράλληλης σύνδεσης με αυτές.

2.   Εντοπίστηκαν 6 πάνελ που λειτουργούσαν στο 66% λόγω καμένης διόδου στο junction box. Αυτά επηρέαζαν και τα συνδεδεμένα με αυτά πάνελ αναγκάζοντας τα να λειτουργούν σε χαμηλότερα επίπεδα παραγωγής από τα κανονικά. Ο έγκαιρος εντοπισμός της βλάβης συνετέλεσε στην αποκατάσταση της παραγωγής στα κανονικά επίπεδα και επίσης στην αποφυγή μελλοντικών βλαβών στα υπόλοιπα πάνελ λόγω της μη σωστής λειτουργίας τους.

3.   Εντοπίστηκαν επιπλέον συνολικά 130 πάνελ με θερμά σημεία. Στην πλειοψηφία τους θερμή ήταν η νοτιοανατολική (κάτω δεξιά) γωνία των πάνελ. Αυτό σημαίνει πιθανότατα, πως λόγω κλίσης της στέγης η σκόνη κατά το πλύσιμο συσσωρεύεται στο συγκεκριμένο σημείο, όταν στεγνώσει το νερό. Έγινε υπόδειξη ότι κατά το πλύσιμό θα πρέπει να δίνεται προσοχή στον πλήρη καθαρισμό του συγκεκριμένου σημείου, ώστε να αποφευχθεί μόνιμη βλάβη στα πάνελ. Σημειώνεται ότι με γυμνό μάτι αυτό πολύ δύσκολα γίνεται αντιληπτό.
Για τα υπόλοιπα πάνελ που δεν είχαν θερμό σημείο στην κάτω δεξιά γωνία, προτάθηκε να γίνουν επιπλέον έλεγχοι και επιτόπιες μετρήσεις, ώστε να αποφασιστεί ο τρόπος δράσης

4.   Εντοπίστηκαν περιοχές ομάδων των 30 πάνελ περίπου η κάθε μία, που λόγω της λειτουργίας μηχανημάτων παραγωγής κάτω από τη στέγη παρουσίαζαν υπερθέρμανση. Αυτό έχει αποτέλεσμα τη μειωμένη απόδοση των αναφερθέντων πάνελ. Αν κριθεί από τον ιδιοκτήτη εφικτή τεχνικά-οικονομικά η μόνωση της στέγης σε αυτές τις περιοχές, τα πάνελ θα απαλλαχτούν από επιπλέον θερμικές καταπονήσεις.

5.   Ένα πάνελ εκτός λειτουργίας που είχε αστοχήσει και χρειάστηκε αντικατάσταση.

Δείτε παρακάτω το video της ανωτέρω θερμογράφησης.

Συμπεράσματα

Με τη διεξαγωγή θερμογράφησης εξοικονομείται πολύτιμος χρόνος. Ειδικά στα φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής και πώλησης ενέργειας ο χρόνος μεταφράζεται με πολύ συγκεκριμένο τρόπο σε οικονομικό όφελος. Η πρόληψη σοβαρών βλαβών στα πάνελ και ο εντοπισμός εν τη γενέσει τους, καθώς τα πάνελ προχωρούν προς το μέσον της διάρκειας ζωής τους, γίνονται όλο και πιο σημαντικά θέματα. Διαπιστώθηκαν στην πράξη συγκεκριμένα οφέλη που αφορούν όχι μόνο την παραγωγή ενέργειας, αλλά γενικότερα την ορθολογικότερη διαχείριση ενός φωτοβολταϊκού σταθμού. Συγκεκριμένα:

1.   Με αποδοτικό σε χρόνο και κόστος τρόπο, ο ιδιοκτήτης και ο συντηρητής του Φ/Β σταθμού είχαν πλήρη και κοινή εικόνα της κατάστασης των πάνελ, του μέρους της εγκατάστασης που παράγει την ενέργεια. Η λήψη αποφάσεων για την ανάληψη δράσης διευκολύνθηκε και επιταχύνθηκε.

2. Εντοπίστηκαν προβλήματα, που ο συντηρητής επισκέφθηκε και επισκεύασε στοχευμένα. Όταν αυτά επισκευάστηκαν αύξησαν αισθητά την παραγωγή ενέργειας.

3.   Προλήφθησαν μόνιμες βλάβες σε πάνελ λόγω της επί συνεχούς βάσεως συσσώρευσης σκόνης σε συγκεκριμένα σημεία των πάνελ. Αυτό μεταφράζεται σε κέρδος λόγω αποφυγής μελλοντικών δαπανών για εντοπισμό και αντιμετώπιση της βλάβης.

4.  Δεν επηρεάστηκε καθόλου η λειτουργία της εγκατάστασης κατά τη διεξαγωγή της θερμογράφησης. Δε χρειάστηκε να τεθεί εκτός λειτουργίας για τη διεξαγωγή μέτρησης και έτσι δεν χάθηκε παραγωγή ενέργειας.

5. Με την έγκαιρη αποκατάσταση των προβλημάτων που εντοπίστηκαν, προκύπτει βελτίωση εσόδων €23.000 ετησίως στα έσοδα της εγκατάστασης

πηγή:b2green.gr