Pomiary instalacji PV - krzywe prądowo - napięciowe

Bardzo często kwestie pomiarów instalacji fotowoltaicznych są tematem pomijanym lub mocno ograniczanym. Niestety bez dokładnych i starannych pomiarów nie można powiedzieć czy dana instalacja pracuje odpowiednio wydajnie i prawidłowo. 

Dziś postaram się przybliżyć pomiary krzywych prądowo napięciowych ( I-U ), których pomiar jest praktycznie jedynym sposobem na stwierdzenie czy zainstalowane moduły połączone w łańcuchy pracują odpowiednio tzn. w danych warunkach pogodowych generują odpowiednią wartość prądu, napięcia oraz mocy. Bez takich pomiarów spadek wydajności na modułach nawet rzędu powyżej 10% jest nie do zauważenia w wynikach pracy falownika. Z tego powodu instalacja pracując przykładowo z jednym uszkodzonym modułem od początku użytkowania może generować moc niższą o kilka - kilkanaście procent o czym inwertor może nigdy się nie dowie.

Analiza charakterystyki prądowo napięciowej pozwala na zweryfikowanie poprawności działania łańcucha modułów PV. Podczas takiej analizy możliwe jest wykrycie uszkodzenia pojedynczego ogniwa lub grupy ogniw, wysokiej rezystancji łańcucha wynikającej z nieprawidłowych połączeń między modułami, niestarannego zlutowania ścieżek w samym module, zastosowania kabli o zbyt małym przekroju, degradacji PID, niedopasowania prądowo napięciowego połączonych modułów, zabrudzenia.

Aby pomiary krzywych prądowo napięciowych były pomocne w ocenie prawidłowej wydajności modułów PV konieczny jest równoległy pomiar parametrów środowiskowych takich jak temperatura modułu oraz natężenie promieniowania słonecznego. Przed przystąpieniem do pomiarów należy upewnić się, że urządzenie pomiarowe do mierzenia natężenia promieniowania słonecznego jest poprawnie ustawione tj. dokładnie w płaszczyźnie modułów a czujnik temperatury jest ustawiony, pod modułem i dokładnie przylega do jego powierzchni. Jeżeli pomiary parametrów środowiskowych odbywają się osobnym urządzeniem należy się upewnić, że urządzenia mają zsynchronizowany czas.

Czujnik natężenia promieniowania słonecznego przymocowany do ramki modułu.

Czujnik temperatury przymocowany do tylnej części modułu

Dokonując pomiarów krzywych prądowo napięciowych należy pamiętać, że natężenie promieniowania słonecznego w czasie testu musi być stabilne a jego wartość powinna być wyższa niż 600 W/m2. Zaleca się, aby testy były wykonywane przy natężeniu promieniowania słonecznego ponad 800 W/m2.

Urządzenia pomiarowe do wykonywania pomiarów krzywych prądowo napięciowych wymagają wprowadzenia parametrów badanego modułu z tego względu za pomocą dostarczanego przez producenta oprogramowania można porównać wygląd zmierzonej charakterystyki w odniesieniu do charakterystyki wzorcowej.

Wynik analizy krzywej I-U w programie PV Analyse

Zaburzenia krzywej I-U w przypadku braku zabrudzenia i zacieniania na łańcuchu modułów jednoznacznie wskazują na nieprawidłową pracę jednego lub kilku modułów. W omawianym przypadku przegięcie (1) na krzywej wskazuje na silne niedopasowanie prądowe jednego z ogniw wynikające z jego uszkodzenia. Z kolei przesunięcie (2) niebieskiej krzywej wskazuje na zwarcie na diodzie obejściowej, czego objawem jest niższe o ok 10V napięcie na łańcuchu w stosunku do wartości nominalnej.

Nieprawidłowe wygląd krzywych I-U może mieć wiele przyczyn.Niezbędne jest też doświadczenie osoby wykonującej pomiary. Z techniką wykonywania pomiarów instalacji PV można zaznajomić się min. na akredytowanym szkoleniu SOLAR+