Charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V)

Jak zaoszczędzić sobie trudu wspinania się po dachu w celu przetestowania modułów PV? Z pomocą przychodzi charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V), którą możemy diagnozować przy pomocy inwerterów fotowoltaicznych Growatt.

Moduły fotowoltaiczne pochłaniają największą część całkowitych kosztów w instalacji fotowoltaicznej. Panele fotowoltaiczne są zarazem również jej najważniejszym elementem determinującym wydajność systemu. Moduły fotowoltaiczne instalujemy na otwartej przestrzeni, w związku z czym zwiększa się ich podatność na czynniki atmosferyczne.

Według statystyk największy wpływ na wydajność instalacji mają:

• kurz,
• liście (i inne zanieczyszczenia na modułach),
• tolerancja zacienienia,
• diody bypass,
• wafle krzemowe,
• efekty degradacji indukowanym napięciem.

Awaria modułu PV w małych instalacjach domowych jest zwykle stwierdzana poprzez bezpośrednie oględziny instalacji. Natomiast w średnich i dużych instalacjach charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V) badana jest za pomocą specjalistycznego urządzenia (analizatora) do wykrywania usterek.

Wraz z wieloletnim doświadczeniem zdobytym przy instalacjach, firma Growatt zgromadziła ogromne zasoby informacji o różnych potencjalnych powodach awarii instalacji solarnych wywołanych anomaliami prądowo-napięciowymi modułów fotowoltaicznych. Growatt opracował również innowacyjne analizatory I/V. W nowej generacji trójfazowego falownika ciągów solarnych serii MAX, MIN, MOD oraz MID Growatt dołączył do swoich produktów funkcję analizatora charakterystyki prądowo-napięciowej. W porównaniu do kontroli wizualnej jest ona dokładniejsza i nie wymaga sprawdzania każdego z modułów osobno. Do tego, w przeciwieństwie do specjalistycznego analizatora I/V, dzięki tej funkcji możemy osiągnąć identyczne rezultaty, przy czym wymaga o wiele mniejszych nakładów finansowych. Dodatkowo nie wiąże się z koniecznością odłączania modułów PV, co z kolei gwarantuje większą wygodę użytkowania instalacji.

Charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V) – możliwości

Charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V) to inaczej relacja pomiędzy prądem wyjściowym a napięciem wyjściowym modułów fotowoltaicznych. Gdy moduł fotowoltaiczny zostanie zacieniony, uszkodzony lub źle połączony, charakterystyka I/V modułu fotowoltaicznego i ciągu paneli znacząco się zmieni. Różne rodzaje usterek powodują różne rezultaty analizy I/V. Dzięki tej prawidłowości zgodnie z otrzymaną charakterystyką możemy wstępnie określić jakiemu rodzajowi awarii uległ moduł PV, dzięki czemu podejmiemy odpowiednie kroki w celu jej naprawy.

1. Zmierz napięcie obwodu otwartego (Voc) i prąd zwarciowy (Isc).
2. Określ napięcie (Vmpp), natężenie prądu (Impp) w punkcie mocy maksymalnej oraz moc szczytową (Mmax).
3. Zidentyfikuj problemy takie jak: uszkodzenia modułów/układów PV czy utraty mocy z powodu zacienienia, kurzu, temperatury, etc.

Wykresy charakterystyk prądowo-natężeniowych

Wykres charakterystyki I/V (rezultat jej analizy) modułu PV jest zwykle taki jak ten pokazany poniżej. Krzywa składa się z trzech gładkich segmentów. Pierwszy odcinek to “linia pozioma” (prawie pozioma, tylko nieznacznie opadająca), drugi to “linia kolano” (zgięta w łuk), a trzeci “linia ściana” (prawie pionowa).

Kiedy moduł PV ulega usterce, krzywa charakterystyki I/V ulega zniekształceniu. Poniżej znajduje się krzywa I/V dla kilku typowych anomalii.

Krzywa wielostopniowa lub wklęsła

Zagłębienia na krzywej wskazują na niespójną pracę różnych części instalacji lub modułu, co może być spowodowane:

• częściowym zacienieniem lub zanieczyszczeniem ciągu, lub modułu (np. przez śnieg),
• uszkodzeniem panelu/modułu,
• zwarciem diody bypassowej.

Zbyt niskie napięcie

Prawdopodobne przyczyny zbyt niskiego napięcia:

• duże zanieczyszczenie powierzchni modułu PV lub spadek mocy modułu (np. poprzez utlenianie taśmy lutowniczej,
• żółknięcie folii EVA,
• pękanie paneli czy tzw. “hot spot”.

Zbyt niski prąd

Powodem niskiego prądu może być:

• przerwanie lub zwarcie diody bypassowej modułu PV,
• niewłaściwa liczba modułów,
• słaba izolacja uziemienia dla elektrody dodatniej lub ujemnej modułu PV,
• potencjalna degradacja indukowanym napięciem (PID),
• widoczne i równomierne zacienienie całego panelu/modułu/ciągu
• wzrost temperatury modułu PV.

Charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V) – procedura analizy

W celu skorzystania z inteligentnego systemu diagnostycznego możemy użyć lokalnego narzędzia do debugowania USB-WIFI lub zdalnego systemu zarządzania OSS.

Charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V) – test zacieniania

Inwerter fotowoltaiczny połączono sześcioma trackerami MPPT za pomocą modułów 285Wp. Przy czym trackerami MPPT od pierwszego do piątego z 24 modułami/ciąg, a szósty tracker MPPT z 20 modułami/ciąg.

Przykryj 6 modułów podłączonych do pierwszego trackera MPPT. Przeprowadź analizę krzywej I/V i porównaj ją z krzywą I/V bez zacieniania. W rezultacie powinieneś otrzymać wynik podobny do poniższego:

Charakterystyka prądowo-napięciowa (I/V) – podsumowanie

Konkluzje z analizy: Krzywe I/V modułów PV 1, 2, 3, 4 i 5 MPPT są bardzo zbliżone, w rezultacie kształt krzywej jest prawie taki sam. W przypadku przykrycia (zacienienia) modułów fotowoltaicznych podłączonych do pierwszego trackera MPPT , w wyniku czego krzywa pierwszego trackera znacząco opada w porównaniu z pozostałymi krzywymi czterech innych trackerów MPPT.

W porównaniu z innymi, szósty tracker MPPT, z uwagi na to, że połączono z czterema modułami mniej, ma oczywiście niższe napięcie w układzie otwartym. Analizując charakterystykę kształtu krzywej I/V modułu PV, można nie tylko stwierdzić, czy moduły PV pracują poprawnie, ale także zidentyfikować wadliwe moduły. Ta funkcja falowników Growatt sprawia, że ich użytkownicy mogą szybko i wygodnie wykryć usterki modułów PV, oszczędzając tym samym wysiłek, czas i pieniądze.