г. Москва, ул. Ленинская слобода, д. 19,
БЦ "Omega Plaza", 3й эт., оф. №3024-3

Оценку устойчивости солнечных панелей к деградации упрощают стандарты МЭК 62804

Опубликовано: 08.04.2021

Обновлено: 08.04.2021


  • Оценку устойчивости солнечных панелей к деградации упрощают стандарты МЭК 62804
Чем продолжительнее массив солнечных батарей находится в эксплуатации, тем выше вероятность деградации подобного электрогенерирующего оборудования, влекущего потерю мощности. Данный момент надлежит учитывать производителям и установщикам солнечных панелей, а также владельцам соответствующих электрогенерирующих устройств. 

Оценить возможную деградацию под влиянием блуждающего (паразитного) тока / тока утечки помогают стандарты от Международной электротехнической комиссии (International Electrical Commission; IEC; МЭК). 

Деградация солнечных панелей под влиянием паразитного тока

Соответствующий термин описывает тип деградации, возникающий из-за электрического потенциала (напряжения) между ячейками внутри фотоэлектрического модуля (солнечной батареи) и землей.

Деградация из-за блуждающего тока (далее – ДБТ) – механизм полного / частичного отказа солнечных панелей. Панели, подвергшиеся данному эффекту, часто демонстрируют значительное снижение выходной мощности. Возможен полный отказ оборудования (падение выходной мощности до 0%).

Деградация типа ДБТ происходит, когда панели характеризуются высоким отрицательным электрическим потенциалом относительно земли. По сути, ионы в различных частях панели обретают способность свободно перемещаться, между фотоэлектрическими элементами и рамой модуля формируется линия тока, что, в свою очередь, ведет к утечке тока с модуля на землю.

Процесс ДБТ ускоряется при повышенных температурах, более высокой влажности и повышенных напряжениях в системе. Точный механизм деградации модуля остается предметом активных исследований, но ясно одно: существует множество путей разрушения оборудования. При этом многие эксперты полагают, что, по крайней мере, частично деградация связана с миграцией атомов натрия из стекла. Независимо от точной причины, результатом ДБТ является снижение выходной мощности системы.

Опасная внешняя среда

Ионная миграция способна оказаться основной причиной ДБТ. Но следует признать, что сочетание постоянного воздействия солнечных лучей, высокого напряжения и нахождения на открытом воздухе ускоряет старение различных продуктов, включая солнечные батареи. В случае фотоэлектрических модулей подобные изменения обычно приводят к снижению выходной мощности.

Солнечные панели работают в наиболее суровых условиях: подвергаются длительным высокотемпературным воздействиям, резким перепадам температуры (иногда происходящим в течение крайне коротких периодов времени), экстремальным погодным явлениям, сильному ультрафиолетовому излучению. Они также подвергаются воздействию высокого электрического потенциала. При этом производители, покупатели и установщики ожидают, что подобные устройства будут работать в течение десятилетий.

Доказательством значительного влияния внешней среды на состояние солнечных панелей является существование целого ряда признанных механизмов деградации. Помимо упомянутого выше ДБТ также существуют следующие механизмы: 
  • ДВС: деградация, вызванная светом; 
  • ДВСиПТ: деградация, вызванная светом и повышенной температурой. 

Насколько существенна проблема ДБТ?

Поскольку эффект ДБТ способен возникать в системах с напряжением выше 600 вольт, риску деградации под воздействием данного эффекта подвержены любые относительно крупные гелиоэлектростанции, включая бытовые крышные системы среднего размера.

Бытовые системы имеют два комплекта заземления. Во-первых, применяется защитное заземление корпусов модулей. Данный механизм – отличный вариант по соображениям безопасности. Он применяется практически во всех домашних / бытовых системах. Во-вторых, существует системное / функциональное заземление, формируемое с применением отрицательного / положительного полюса инвертора. 

Эффект ДБТ возникает лишь в панелях, находящихся под высоким отрицательным потенциалом. Следовательно, подобного можно полностью избежать, когда отрицательный полюс инвертора заземлен, позволяя обеспечить панелям положительный потенциал относительно земли. 

Деградация из-за блуждающего тока   
Последствия ДБТ способны оказаться катастрофическими. На данной диаграмме показаны результаты тестов панелей семи разных производителей на предмет выявления эффекта ДБТ, отражающие изменение выходной мощности со временем.

Заземление обычно выполняется в соответствии с рекомендациями конкретного поставщика солнечных панелей / производителя инвертора, завися от технических характеристик инверторной системы и технологии изготовления солнечных панелей. Во многих случаях подобное означает невозможность заземления отрицательного полюса инвертора.

В некоторых ситуациях эффект ДБТ может являться обратимым, но лишь если "симптомы" легкие и обнаруживаются на ранних стадиях. Большинство систем на крышах жилых домов не требуют достаточно сложного мониторинга для выявления связанных с ДБТ проблем.

Учитывая растущее ценовое давление на производителей солнечных батарей и вспомогательного оборудования, неудивительно, что иногда качество материалов и изготовления находятся на достаточно низком уровне. 

Однако качественные солнечные панели, несомненно, обладают способностью работать десятилетиями при корректной эксплуатации. Недавние исследования электростанции TISO на 10 кВт, работающей в Лугано, Швейцария, более трех с половиной десятилетий (система установлена в 1982, став первой гелиоэлектростанцией, подключенной к центральной электросети в Европе), показывают: некоторые солнечные панели все еще работают с мощностью 95% от изначальной.

Оценить качество и предсказать потенциальные проблемы помогает тестирование! 

Управление рисками в контексте ДБТ

Многие производители предлагают фотоэлектрические модули без эффекта ДБТ, но не все модули с соответствующей маркировкой действительно избавлены от негативного влияния данного эффекта. Надлежащее тестирование является обязательным этапом оценки качества. Проводить соответствующие испытания помогают стандарты из серии МЭК 62804:
  • МЭК 62804-1:2015 "Модули фотоэлектрических элементов - Методы испытаний для обнаружения деградации, вызванной блуждающим током - Часть 1: Кристаллический кремний".
  • МЭК ТС 62804-1-1:2020 "Модули фотоэлектрических элементов - Методы испытаний для обнаружения деградации, вызванной блуждающим током - Часть 1-1: Кристаллический кремний – Расслоение".
Данные стандарты охватывают два теста: тест с применением алюминиевой фольги и испытание в камере. Второй тест является наиболее эффективным из двух и проводится в камере с влажным нагревом. Стандарты требуют, чтобы тестируемая солнечная панель выдерживала температуру 60 ° C при влажности 85% и напряжении смещения 1000 / 1500 вольт (в соответствии со спецификациями модуля) в течение 96 часов. Фотоэлектрический модуль будет промаркирован как «не подверженный эффекту ДБТ», если после тестирования падение выходной мощности составит менее 5%. 

Многие производители предпочитают проводить более строгие испытания, доводя продолжительность теста до 600 часов и осуществляя тесты при температуре 85 ° C. Тем не менее, даже фотоэлектрический модуль с маркировкой «не подверженный эффекту ДБТ» не обязательно на 100% избавлен от воздействия данного эффекта. Во многих случаях требуется более глубокое понимание результатов тестирования. 

Эксперты надеются соответствующим образом доработать испытания уже в среднесрочной перспективе и положить наработки в основу усовершенствованных тематических добровольных стандартов МЭК. 

Поделиться с друзьями!

Теги: IEC МЭК деградация солнечных батарей паразитный ток блуждающий ток ток утечки МЭК 62804-1 МЭК ТС 62804-1-1 МЭК 62804


Подписка
Оставьте ваш e-mail, чтобы получать новости