Per analizzare le curve I-V nei sistemi fotovoltaici, è necessario utilizzare un tracciacurve I-V per confrontare le curve misurate con quelle standard o previste, tenendo conto delle influenze ambientali come l'ombreggiatura o la temperatura.
Il "diagramma di flusso per la risoluzione dei problemi degli array FV" è una guida completa sviluppata sulla base di un'ampia esperienza sul campo, di un'analisi della documentazione sull'affidabilità dei moduli FV e del contributo degli esperti del National Renewable Energy Laboratory (NREL). I tracciacurve I-V, come Fluke Solmetric PVA-1500, offrono informazioni dettagliate per identificare i problemi di prestazioni hardware nei sistemi fotovoltaici. Tuttavia, fattori quali ombreggiatura, sporcizia, irraggiamento, temperatura e le tecniche di misurazione possono complicare le misurazioni delle prestazioni FV.
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Ciascuno dei sei tipi di deviazioni della curva I-V descritti in questo articolo è illustrato qui. Le deviazioni sono numerate in base all'ordine in cui vengono considerate nel diagramma di flusso.
Acquisizione di una curva I-V valida
Prima di tutto, verificare che il test restituisca una curva I-V valida. In caso contrario, assicurarsi che i puntali siano collegati correttamente. Se lo sono, il circuito della sorgente potrebbe non essere completo. Assicurarsi che sia installato un fusibile in serie; in caso affermativo, controllarne la continuità. Se il fusibile in serie è in perfette condizioni, il problema potrebbe risiedere nel cablaggio del circuito della sorgente. Prima di testare i moduli guasti, è consigliabile verificare che non vi siano interconnessioni aperte tra i moduli e segni di danni, come segni di bruciatura.
In rari casi, i test restituiscono una curva I-V che presenta piccoli cali verticali o picchi verso il basso. La causa potrebbe essere un collegamento elettrico intermittente, come un puntale non correttamente posizionato o un giunto di testa crimpato in modo errato. Se il collegamento intermittente si trova nel circuito della sorgente FV, isolarlo ed eseguire le riparazioni necessarie.
Forma normale e prestazioni
Per i problemi di prestazioni sul campo, è necessario uno standard di confronto, spesso basato sui dati indicati sulla targhetta del modulo o sulle misurazioni dei circuiti adiacenti. I tracciacurve I-V come Fluke Solmetric PVA-1500 utilizzano un software per prevedere le caratteristiche prestazionali in condizioni di test standard, adattandole alle condizioni sul campo. Una forma normale della curva I-V e un fattore prestazionale compreso tra il 90% e il 100% indicano solitamente il corretto funzionamento del modulo o del circuito della sorgente FV.
Identificazione delle deviazioni della curva I-V
Possono verificarsi diversi tipi di deviazioni della curva I-V, ciascuna con diverse cause possibili. Queste deviazioni possono includere gradini o tacche nella curva, indicativi di un’incongruenza di corrente dovuto a problemi quali ombreggiatura o celle danneggiate.
1. Curva I-V a gradini
Le tacche o i gradini della curva I-V, ovvero il primo tipo di deviazione, sono associati a un’incongruenza della corrente nel circuito sottoposto a test. I gradini della curva si verificano quando i diodi di bypass si attivano e fanno fluire la corrente intorno alle celle più deboli o meno esposte alla luce. Il numero e la larghezza dei gradini variano in base alla densità e all'estensione dell'ombra. Molte condizioni causano un’incongruenza di corrente, tra cui sporcizia non uniforme, ombra parziale, celle o stringhe di celle danneggiate oppure diodi di bypass in corto.
2. Bassa corrente di cortocircuito
In una curva I-V normale, un valore Isc inferiore al previsto può essere dovuto a un errore dell'operatore, a una scadente misurazione dell'irraggiamento, all'ombreggiatura, alla sporcizia o a problemi di prestazioni del modulo. Poiché è possibile risolvere alcune di queste problematiche, il diagramma di flusso per la risoluzione dei problemi esamina innanzitutto questo secondo tipo di deviazione.
3. Bassa tensione a circuito aperto
Il terzo tipo di deviazione nel diagramma di flusso per la risoluzione dei problemi rappresenta un Voc basso. Una misurazione errata della temperatura della cella è la causa più probabile di un Voc basso. Inoltre, in determinate condizioni di test può sembrare che l'ombra riduca il Voc. Anche problemi hardware possono essere la causa di ciò. Tuttavia, poiché la tensione a circuito aperto ha uno dei tassi di deterioramento più bassi di tutti i parametri del modulo FV, è necessario considerare altre cause prima di concludere che vi sia un nesso causale tra la degradazione della cella e un valore Voc basso.
4. Vertice più tondeggiante
Un vertice più tondeggiante del previsto caratterizza il quarto tipo di deviazione della curva I-V. Spesso è difficile stabilire se una regione del vertice più tondeggiante rappresenti una chiara alterazione della curva I-V o se si tratti di un'illusione causata da variazioni nell'inclinazione della curva. L'arrotondamento del vertice di per sé è probabilmente una manifestazione del processo di invecchiamento. Sarà necessario ripetere il test e monitorare il circuito nel tempo per identificare e tracciare gli andamenti.
5. Basso rapporto di tensione
Un'inclinazione inferiore al previsto nel tratto verticale della curva I-V caratterizza la quinta deviazione della curva I-V. È possibile rilevare questa condizione confrontando visivamente le curve misurate e previste o confrontando i valori del rapporto di tensione nel gruppo di misurazioni della stringa, con il prerequisito che le curve siano prive di gradini dovuti a incongruenza. Per calcolare il rapporto di tensione: VMP ÷ VOC. Il rapporto di tensione è un dato eccellente per identificare una stringa con un'inclinazione atipica nel tratto verticale della curva I-V.
6. Basso rapporto di corrente
Un'inclinazione superiore al previsto nel tratto orizzontale della curva I-V caratterizza la sesta e ultima deviazione della curva I-V. È possibile rilevare questa condizione confrontando visivamente le curve misurate e previste o confrontando i valori del rapporto di corrente nel gruppo di misurazioni della stringa, purché le curve siano prive di gradini dovuti a incongruenza. Per calcolare il rapporto di corrente: IMP ÷ ISC Il rapporto di corrente è un dato eccellente per identificare una stringa con un'inclinazione atipica nel tratto orizzontale della curva I-V. Prima di andare alla ricerca di problemi hardware, escludere problemi quali ombreggiatura, sporcizia ed errori di misurazione dell'irraggiamento.
Uso dei tracciacurve I-V nella risoluzione dei problemi
I tracciacurve I-V, come Fluke Solmetric PVA-1500, svolgono un ruolo fondamentale nella risoluzione dei problemi dei sistemi FV. Non solo forniscono dati dettagliati per l'identificazione dei problemi, ma aiutano anche a documentare e monitorare le prestazioni del sistema nel tempo.
Una risoluzione efficace dei problemi relativi ai sistemi FV richiede una comprensione completa dell'hardware e dei fattori ambientali. L'uso di strumenti avanzati come Fluke Solmetric PVA-1500 e l'impiego di metodologie strutturate, possono migliorare significativamente la precisione e l'efficienza della diagnosi e della risoluzione dei problemi prestazionali dei sistemi fotovoltaici.