Odpowiadamy na potrzeby otaczającej nas rzeczywistości. Ochrona środowiska oraz rosnące koszty energii elektrycznej sprawiają, że nasza firma wychodzi naprzeciw oczekiwaniom klientów poprzez szereg usług.
Instalacje fotowoltaiczne to zaawansowane systemy, które wymagają regularnego monitorowania, aby zapewnić ich optymalną wydajność i bezpieczeństwo. Jednym z najskuteczniejszych narzędzi w diagnostyce stanu technicznego paneli fotowoltaicznych jest audyt termowizyjny. Dzięki tej technologii, możliwe jest wykrycie problemów, które są niewidoczne gołym okiem, a które mogą poważnie wpłynąć na wydajność instalacji oraz bezpieczeństwo jej użytkowania.
Dlaczego tradycyjna kontrola wizualna nie wystarcza?
Podczas standardowej inspekcji wzrokowej, technik może zidentyfikować tylko problemy, które są bezpośrednio widoczne, takie jak pęknięcia szkła, uszkodzenia ramy czy zabrudzenia paneli. Niestety, wiele krytycznych usterek, takich jak przegrzewające się ogniwa czy hot spoty, nie są dostrzegalne podczas takiej kontroli. Co więcej, usterki te mogą rozwijać się przez długi czas, a ich skutki często ujawniają się dopiero w momencie poważnych problemów, jak spadek wydajności, pożar czy uszkodzenie modułów.
W dalszej części artykułu zaprezentujemy realne zdjęcia z audytu termowizyjnego, które ukazują ukryte usterki, takie jak przegrzewające się diody bocznikujące oraz hot spoty, które mogłyby prowadzić do poważnych strat finansowych i zagrożenia dla bezpieczeństwa użytkowników instalacji fotowoltaicznych.
Audyt termowizyjny fotowoltaiki to zaawansowana technologia służąca do diagnozowania stanu instalacji PV za pomocą kamery termowizyjnej. Dzięki tej metodzie możliwe jest wykrycie problemów, które nie są widoczne gołym okiem, a które mogą negatywnie wpływać na wydajność systemu lub nawet prowadzić do jego uszkodzenia.
Podstawowym narzędziem wykorzystywanym w audycie termowizyjnym jest kamera termowizyjna – specjalistyczne urządzenie, które mierzy temperaturę powierzchni paneli fotowoltaicznych. Kamery te tworzą obraz na podstawie różnic w temperaturze, co pozwala wykryć miejsca przegrzewania się ogniw, diod bocznikujących, połączeń czy puszek przyłączeniowych, które mogą wskazywać na usterki w instalacji.
Inspekcja może być przeprowadzona na dwa sposoby:
Inspekcja naziemna – technik przeprowadza pomiary z ziemi, skanując poszczególne panele z odpowiedniej odległości.
Inspekcja z drona – dron wyposażony w kamerę termowizyjną wykonuje pomiary z powietrza, co pozwala na szybkie skanowanie dużych powierzchni instalacji, a także na dotarcie do trudniej dostępnych miejsc, np. dużych farm fotowoltaicznych.
Podczas audytu termowizyjnego analizuje się szereg parametrów, które mają kluczowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania instalacji:
Rozkład temperatury – Jednym z głównych celów jest zbadanie równomierności rozkładu temperatury na powierzchni paneli. Różnice w temperaturze mogą świadczyć o problemach, takich jak uszkodzenia ogniw czy niewłaściwa praca diod bocznikujących.
ΔT pomiędzy ogniwami – ΔT to różnica temperatur między poszczególnymi ogniwami w module fotowoltaicznym. Jeżeli ta różnica jest zbyt duża, może to oznaczać, że jedno z ogniw nie działa prawidłowo, na przykład jest uszkodzone lub częściowo zacienione.
Połączenia szeregowe i równoległe – Ważnym aspektem jest analiza temperatury połączeń między ogniwami, zwłaszcza w miejscach, gdzie dochodzi do kontaktu między modułami. Niewłaściwe połączenie lub jego zużycie może prowadzić do przegrzania, co z kolei może skutkować awarią systemu.
Puszki przyłączeniowe – Te elementy również są ważnym punktem w audycie. Przegrzanie w puszce przyłączeniowej może wskazywać na uszkodzenie przewodów, zwarcie lub nieprawidłowe połączenie, co może prowadzić do poważnych problemów.
Audyt termowizyjny warto przeprowadzać w kilku kluczowych momentach:
Przy spadkach wydajności – Jeżeli zauważysz, że instalacja produkuje mniej energii, niż powinna, audyt termowizyjny pozwoli zdiagnozować, które panele lub elementy instalacji mogą być przyczyną problemów.
Okresowo – Regularne audyty (np. co 1–2 lata) pozwalają wykryć wczesne oznaki uszkodzeń i przegrzewania się elementów, zanim staną się one poważnym zagrożeniem.
Po burzach lub innych ekstremalnych warunkach atmosferycznych – Po silnych burzach, wietrze, śniegu czy gradu, warto sprawdzić, czy nie doszło do uszkodzeń, zwłaszcza w kontekście potencjalnych mikropęknięć lub uszkodzeń paneli.
Po nowej instalacji – Warto przeprowadzić audyt termowizyjny krótko po montażu, aby upewnić się, że wszystkie połączenia zostały prawidłowo wykonane, a instalacja działa zgodnie z oczekiwaniami.
Audyt termowizyjny to kluczowy element dbania o efektywność i bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznych. Pomaga wykrywać nieprawidłowości na wczesnym etapie, co zapobiega kosztownym naprawom i utracie wydajności systemu.
Hot spoty to jedno z najpoważniejszych zagrożeń, które mogą wystąpić w instalacjach fotowoltaicznych. To obszary panelu, które przegrzewają się w wyniku różnych czynników, prowadząc do nierównomiernego rozkładu temperatury. Hot spoty są szczególnie niebezpieczne, ponieważ przez długi czas mogą pozostawać niezauważone, a ich skutki mogą być katastrofalne – od spadku wydajności systemu, przez uszkodzenia paneli, aż po ryzyko pożaru.
Hot spot to obszar na powierzchni panelu fotowoltaicznego, który osiąga znacznie wyższą temperaturę niż reszta modułu. Powstawanie hot spotów może być wynikiem różnych czynników:
Zacienienie – Częściowe zacienienie panelu, np. przez drzewa, budynki, kurz, śnieg czy inne przeszkody, powoduje nierównomierne nagrzewanie się ogniw. Zacienione ogniwa generują mniej energii, ale nadal produkują ciepło, co prowadzi do ich przegrzewania się, ponieważ ciepło nie jest efektywnie odprowadzane.
Uszkodzenia ogniw – Panele fotowoltaiczne mogą ulec uszkodzeniom mechanicznym, takim jak pęknięcia szkła czy uszkodzenia ogniw. Takie defekty powodują, że te części modułu stają się mniej wydajne, co skutkuje ich nadmiernym przegrzewaniem się.
Mikropęknięcia – Mikropęknięcia w ogniwach fotowoltaicznych mogą występować w wyniku uderzeń, wibracji lub nawet w procesie produkcji. Chociaż mogą być trudne do zauważenia gołym okiem, powodują one niewielkie uszkodzenia, które prowadzą do lokalnych przegrzewań i tworzenia się hot spotów.
Hot spoty mają poważny wpływ na funkcjonowanie całej instalacji fotowoltaicznej. Ich obecność może powodować szereg problemów:
Obniżenie sprawności – Gdy jedno ogniwo w module fotowoltaicznym ulega przegrzaniu, może to prowadzić do zmniejszenia efektywności całego panelu. W rezultacie, cała instalacja produkuje mniej energii, co obniża jej ogólną wydajność.
Ryzyko pożaru – Przegrzane obszary paneli mogą prowadzić do poważnych uszkodzeń elektrycznych, a w najgorszym przypadku do zapłonu. Jeśli hot spoty nie zostaną wykryte na czas, mogą stanowić poważne zagrożenie pożarowe, zwłaszcza jeśli przegrzanie wpływa na diody bocznikujące lub inne wrażliwe elementy systemu.
Degradacja modułu – Długotrwałe narażenie na wysoką temperaturę w wyniku hot spotów przyspiesza degradację materiałów paneli fotowoltaicznych. Może to prowadzić do uszkodzenia ogniw, zmniejszenia ich wydajności, a nawet całkowitego ich zniszczenia. W rezultacie konieczna może być kosztowna wymiana uszkodzonego panelu.
Podczas audytu termowizyjnego szczególnie istotne jest monitorowanie różnic temperatur między poszczególnymi ogniwami i obszarami paneli. Właściwe zarządzanie temperaturą jest kluczowe dla efektywności i bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznej.
Dopuszczalne różnice temperatur – Zwykle różnice temperatur między poszczególnymi ogniwami w module fotowoltaicznym do 10–15°C są akceptowalne i nie stanowią zagrożenia dla wydajności systemu.
Hot spoty powyżej 20°C różnicy – Jeśli różnica temperatur w obrębie tego samego panelu wynosi powyżej 20°C, wymaga to interwencji. Taka temperatura wskazuje na problem, który może prowadzić do uszkodzenia panelu, a także obniżenia sprawności całego systemu. W takim przypadku zaleca się natychmiastową diagnostykę, aby zapobiec dalszym uszkodzeniom i potencjalnemu ryzyku.
Diody bypass to kluczowy element w budowie paneli fotowoltaicznych, który zapewnia ich prawidłową pracę w przypadku, gdy jedno z ogniw przestaje działać lub zostaje zacienione. Ich główną rolą jest umożliwienie przepływu prądu w alternatywnej drodze, omijając uszkodzone ogniwo, co zapobiega dalszym uszkodzeniom innych części panelu. Jednak, jak każda inna część instalacji, diody bypass mogą ulec awarii, zwłaszcza gdy są narażone na nieprawidłowe warunki pracy.
Diody bypass znajdują się w panelu fotowoltaicznym i są połączone szeregowo z ogniwami. Ich zadaniem jest „omijanie” uszkodzonego ogniwa, kiedy to dochodzi do zacienienia lub innych problemów, które mogą prowadzić do jego nieprawidłowego działania. Bez diody bypass energia w systemie mogłaby zostać zatrzymana w uszkodzonym ogniwie, co mogłoby doprowadzić do przegrzewania się i dalszych uszkodzeń całego panelu.
Diody bypass, podobnie jak inne elementy w panelu, mogą ulec przegrzaniu, co prowadzi do ich uszkodzenia i nieprawidłowego działania całej instalacji. Przegrzewająca się dioda może prowadzić do kilku problemów:
Zwarcie – Przegrzanie może prowadzić do zwarcia w samej diodzie, co z kolei może powodować uszkodzenie innych elementów w panelu.
Wady fabryczne – W niektórych przypadkach diody bypass mogą zostać uszkodzone już w procesie produkcji. Uszkodzone diody, nawet przy normalnym użytkowaniu, mogą ulec przegrzaniu.
Przeciążenie – Dioda bypass może zostać przeciążona, jeśli w panelu dochodzi do nadmiernego przepływu prądu, co jest szczególnie powszechne w przypadku dużych, zróżnicowanych instalacji.
Zły montaż – Błędy montażowe, takie jak niewłaściwe połączenie lub zły dobór komponentów, mogą powodować, że dioda bypass będzie pracować w warunkach, w których nie powinna, co prowadzi do jej przegrzania.
W audycie termowizyjnym często pojawia się charakterystyczny obraz przegrzanej diody bypass. Jedna dioda „świeci” w kamerze termowizyjnej, a inne elementy panela są chłodne lub wykazują prawidłową temperaturę. Takie przegrzewanie może wynikać z awarii diody, która nie pełni już prawidłowo swojej funkcji, a więc nie omija uszkodzonego ogniwa, powodując nadmierne nagrzewanie w tym miejscu.
Podczas audytu termowizyjnego szczególną uwagę należy zwrócić na temperatury, które mogą wskazywać na uszkodzenie lub niewłaściwą pracę diody bypass:
Puszka przyłączeniowa – Zwykle pracuje w temperaturze do 60–70°C. Wartości te są akceptowalne i nie stanowią zagrożenia. Jednak wyższe temperatury mogą wskazywać na problem.
Przegrzanie powyżej 100°C – Jeśli dioda bypass lub puszka przyłączeniowa osiąga temperaturę powyżej 100°C, oznacza to realne ryzyko pożaru i uszkodzenia modułu. W takim przypadku należy niezwłocznie przeprowadzić diagnostykę, wymienić uszkodzoną diodę lub podjąć inne odpowiednie działania naprawcze.
Przegrzewanie diod bypass i obecność hot spotów to nie tylko lokalne problemy w obrębie pojedynczego panelu. Każde takie uszkodzenie ma wpływ na całą instalację fotowoltaiczną, ponieważ fotowoltaika działa na zasadzie połączeń szeregowych i równoległych modułów. Pojedyncze awarie w systemie mogą prowadzić do poważnych strat w wydajności i bezpieczeństwie całej instalacji.
W instalacjach fotowoltaicznych panele są często połączone w tzw. stringi (ciągi), co oznacza, że prąd produkowany przez każdy moduł jest sumowany. Jeśli jeden panel w stringu ma problem, np. przez przegrzewanie lub uszkodzenie diody bypass, cały string może funkcjonować z niższą wydajnością. Przy połączeniu szeregowym, obniżona wydajność jednego modułu oznacza, że cały ciąg paneli zostaje ograniczony do poziomu najmniej wydajnego ogniwa.
To oznacza, że nawet mała awaria w jednym panelu może obniżyć efektywność całej instalacji, prowadząc do znaczących strat w produkcji energii.
Jeśli problemy z przegrzewaniem w instalacji fotowoltaicznej nie zostaną rozwiązane na czas, może to prowadzić do dalszej degradacji materiałów paneli fotowoltaicznych. Ciągłe narażenie na wysokie temperatury powoduje przyspieszoną degradację:
Degradacja materiałów – Wysokie temperatury wpływają na zmniejszenie wydajności ogniw, uszkodzenie powłok ochronnych oraz przyspieszenie procesów starzenia się paneli. Z czasem może to prowadzić do zmniejszenia zdolności produkcji energii, a w konsekwencji do konieczności wymiany uszkodzonych modułów.
Potencjalny pożar – Przegrzewające się panele, zwłaszcza te z uszkodzoną diodą bypass, mogą stać się źródłem zapłonu. W ekstremalnych przypadkach może dojść do pożaru, który nie tylko uszkodzi instalację, ale również stworzy zagrożenie dla bezpieczeństwa budynku i jego mieszkańców.
Skrócenie żywotności systemu – Panele fotowoltaiczne mają określoną żywotność, która wynosi zazwyczaj około 25–30 lat. Jednak niewłaściwa praca systemu z powodu przegrzewania może skrócić ten okres, prowadząc do konieczności wcześniejszej wymiany paneli oraz innych komponentów instalacji.
Przegrzewanie i inne problemy związane z hot spotami i diodami bypass mogą prowadzić do poważnych strat w wydajności całej instalacji. Nawet jedno uszkodzone ogniwo w panelu może skutkować spadkiem wydajności całego panelu o 10–30%. W dłuższej perspektywie czasowej może to prowadzić do poważnych strat finansowych, ponieważ mniej energii oznacza niższe przychody z produkcji energii elektrycznej.
Mniejsze przychody – W instalacjach fotowoltaicznych, które są źródłem dochodu, np. poprzez sprzedaż nadwyżek energii do sieci, każda utrata efektywności oznacza niższy zysk. Straty w wydajności mogą sięgać nawet 10–30% z jednego panelu, co w przypadku dużych instalacji może prowadzić do znacznych niedoborów energii i mniejszych zysków.
Wyższe koszty utrzymania – Długotrwałe problemy z przegrzewaniem mogą prowadzić do konieczności kosztownych napraw i wymiany uszkodzonych paneli. Dodatkowo, konieczność częstszych inspekcji oraz napraw może podnieść koszty eksploatacji systemu.
Regularne audyty termowizyjne stanowią kluczowy element w utrzymaniu optymalnej pracy instalacji fotowoltaicznych. Pozwalają one na wczesne wykrywanie problemów, co znacząco obniża koszty napraw i poprawia bezpieczeństwo systemu. Oto najważniejsze korzyści, które płyną z przeprowadzania takich audytów:
Dzięki regularnym audytom termowizyjnym możliwe jest wczesne wykrycie problemów, takich jak przegrzewające się ogniwa, uszkodzone diody bypass, czy obecność hot spotów. Wczesne zidentyfikowanie tych problemów oznacza możliwość ich szybkiej naprawy, zanim staną się poważnym zagrożeniem. Diagnozowanie awarii na wczesnym etapie pozwala uniknąć kosztownych i czasochłonnych napraw, które mogłyby obejmować wymianę uszkodzonych paneli czy systemu okablowania.
Regularne monitorowanie temperatury oraz stanu technicznego paneli fotowoltaicznych przy użyciu kamery termowizyjnej pozwala na optymalizację pracy instalacji. Wczesne wykrycie problemów, takich jak przegrzewanie, minimalizuje ryzyko degradacji materiałów paneli i innych komponentów systemu. Dzięki temu instalacja działa sprawniej i dłużej, co przekłada się na wydłużenie jej żywotności o kilka lat. Takie podejście pozwala maksymalnie wykorzystać potencjał systemu, zanim będzie konieczna jego wymiana.
Audyt termowizyjny dostarcza solidną dokumentację, która może być niezwykle przydatna w przypadku roszczeń ubezpieczeniowych, gwarancyjnych lub serwisowych. Przeprowadzenie audytu i zebranie dowodów w postaci zdjęć termowizyjnych dokumentujących stan techniczny instalacji stanowi cenny materiał dowodowy. Tego typu raporty mogą być wymagane przez ubezpieczycieli przy wnioskowaniu o odszkodowanie w przypadku uszkodzenia instalacji, a także przez producentów paneli czy firmy serwisowe przy wykonywaniu napraw w ramach gwarancji.
Audyty termowizyjne są również niezbędnym narzędziem przy serwisowaniu instalacji fotowoltaicznych, szczególnie w przypadku przejęcia lub zakupu używanego systemu. Inspekcja termowizyjna pozwala na dokładną ocenę stanu technicznego instalacji przed podpisaniem umowy leasingowej czy zakupu. Pozwala to na wyeliminowanie potencjalnych ukrytych wad, które mogłyby wpłynąć na wydajność systemu. W przypadku instalacji używanych audyt termowizyjny pozwala na ocenę, czy system nadal spełnia wymagania i nie ma ukrytych usterek, które mogą prowadzić do dalszych problemów.
Wydaje się, że panele fotowoltaiczne, które wyglądają na dobrze działające, mogą nie zawsze w pełni funkcjonować w optymalny sposób. Nawet jeśli wizualnie nie wykazują oznak uszkodzenia, mogą skrywać groźne usterki, takie jak hot spoty, uszkodzone diody bypass czy mikropęknięcia ogniw. Takie problemy mogą stopniowo obniżać wydajność systemu, prowadząc do większych strat w produkcji energii oraz ryzyka poważniejszych uszkodzeń.
Termowizja to najskuteczniejsza metoda diagnozowania problemów w instalacjach fotowoltaicznych „od środka”. Dzięki kamerom termowizyjnym jesteśmy w stanie zobaczyć, czego nie widać gołym okiem – przegrzewające się ogniwa, uszkodzenia diod czy ukryte hot spoty, które mogą stanowić zagrożenie dla całej instalacji.
Jeśli zauważysz jakiekolwiek spadki produkcji lub nietypowe zachowanie falownika, nie warto czekać z reakcją. Audyt termowizyjny to pierwszy krok, który pomoże szybko zidentyfikować źródło problemu i zapobiec dalszym stratom. Regularne audyty termowizyjne to inwestycja, która pozwoli uniknąć kosztownych napraw i zapewni bezpieczeństwo oraz długowieczność Twojej instalacji fotowoltaicznej.
Copyright © 2023. ATC Solutions