Para analisar curvas I-V em sistemas fotovoltaicos, utilize um localizador de curvas I-V para comparar as curvas medidas com as curvas padrão ou previstas, considerando as influências ambientais como a sombra ou a temperatura.
O "Fluxograma de resolução de problemas de painéis fotovoltaicos" é um guia abrangente desenvolvido a partir de uma vasta experiência no terreno, de revisões da literatura sobre a fiabilidade dos módulos fotovoltaicos e de contributos de especialistas do National Renewable Energy Laboratory (NREL). Os localizadores de curvas I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, permitem obter informações detalhadas para identificar problemas de desempenho de hardware em sistemas fotovoltaicos. No entanto, fatores como a sombra, a sujidade, a irradiância, a temperatura e as técnicas de medição podem dificultar as medições do desempenho fotovoltaico.
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Cada um dos seis tipos de desvios das curvas I-V abordados neste artigo encontra-se aqui ilustrado. Os desvios estão numerados de acordo com a ordem em que são considerados no fluxograma.
Captura de uma curva I-V útil
Em primeiro lugar, verifique se o teste produz uma curva I-V útil. Se tal não acontecer, garanta que os cabos de teste estão ligados corretamente. Se isto se verificar, o circuito da fonte pode não estar completo. Verifique se está instalado um fusível em série; se assim for, verifique a continuidade do fusível. Se não forem detetados problemas com o fusível em série, o problema pode estar na cablagem do circuito da fonte. Antes de testar os módulos quantos a falhas, verifique se existem interligações de módulos abertas e procure sinais de danos, como marcas de queimaduras.
Em casos raros, os testes produzem uma curva I-V que apresenta quedas de tensão verticais estreitas ou picos descendentes. A causa pode residir numa interligação elétrica intermitente, como um cabo de teste movido ou uma união de topo cravada incorretamente. Se a ligação intermitente se encontrar no circuito da fonte fotovoltaica, isole-a e efetue as reparações necessárias.
Forma e desempenho normais
Para problemas de desempenho no terreno, é necessário um padrão de comparação, muitas vezes baseado nos dados da placa de identificação do módulo ou em medições de circuitos nas imediações. Os localizadores de curvas I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, utilizam software para prever as caraterísticas de desempenho em condições de teste padrão, ajustando-as às condições no terreno. Por norma, uma forma de curva I-V normal e um fator de desempenho entre 90% e 100% indicam um funcionamento correto do circuito ou módulo da fonte fotovoltaica.
Identificação de desvios das curvas I-V
Podem ocorrer vários tipos de desvios das curvas I-V, cada um com várias causas possíveis. Estes desvios podem incluir degraus ou entalhes na curva, indicativos de incompatibilidade de corrente devido a problemas como sombra ou células danificadas.
1. Curva I-V com degraus
Os entalhes ou degraus na curva I-V, o primeiro tipo de desvio, estão associados a uma incompatibilidade de corrente no circuito de teste. Os degraus na curva ocorrem quando os díodos de derivação são ativados e passam a corrente em torno das células mais fracas ou que recebem menos luz. O número e a largura dos degraus variam consoante a densidade e a extensão da sombra. Várias condições causam esta incompatibilidade de corrente, incluindo sujidade não uniforme, sombra parcial, células ou cadeias de células danificadas ou díodos de derivação em curto-circuito.
2. Corrente de curto-circuito baixa
Numa curva I-V normal, um valor de ISC inferior ao esperado pode resultar de um erro do operador, de uma medição incorreta da irradiância, de sombra ou sujidade ou de problemas de desempenho do módulo. Uma vez que pode ser possível resolver alguns destes problemas, o fluxograma de resolução de problemas aborda este segundo tipo de desvio numa fase inicial.
3. Tensão de circuito aberto baixa
O terceiro tipo de desvio no fluxograma de resolução de problemas é a tensão de circuito aberto (VOC) baixa. Uma medição incorreta da temperatura da célula é a causa mais provável de uma VOC baixa. Além disso, a sombra pode parecer reduzir a VOC em determinadas circunstâncias de teste. Os problemas de hardware também são possíveis causas para este problema. No entanto, uma vez que a tensão de circuito aberto apresenta uma das taxas de envelhecimento mais baixas de todos os parâmetros do módulo fotovoltaico, deve considerar outras causas antes de concluir que existe uma relação causal entre a degradação da célula e a VOC baixa.
4. Ângulo em forma de joelho mais arredondado
Um ângulo em forma de joelho mais arredondado do que o esperado carateriza o quarto tipo de desvio da curva I-V. Muitas vezes, é difícil determinar se uma região do ângulo em forma de joelho mais arredondada é uma alteração distinta da curva I-V ou se constitui uma ilusão causada por mudanças na inclinação da curva. O arredondamento do ângulo em forma de joelho, por si só, é provavelmente uma manifestação do processo de envelhecimento. Será necessário voltar a testar e monitorizar o circuito ao longo do tempo para identificar e acompanhar as tendências.
5. Relação de tensão baixa
Uma inclinação inferior ao esperado na parte vertical da curva I-V distingue o quinto desvio da curva I-V. É possível detetar esta condição comparando visualmente as curvas medidas e previstas ou comparando os valores da relação de tensão na população de medições da cadeia, com o pré-requisito de que as curvas não apresentem degraus resultantes de efeitos de incompatibilidade. O cálculo da relação de tensão deve ser efetuado da seguinte forma: VMP ÷ VOC. A relação de tensão é uma excelente métrica para identificar uma cadeia com uma inclinação atípica na parte vertical da curva I-V.
6. Relação de corrente baixa
Uma inclinação superior ao esperado na parte horizontal da curva I-V distingue o sexto e último desvio da curva I-V. É possível detetar esta condição comparando visualmente as curvas medidas e previstas ou comparando os valores da relação de corrente na população de medições da cadeia, desde que as curvas não apresentem degraus resultantes de efeitos de incompatibilidade. O cálculo da relação de corrente deve ser efetuado da seguinte forma: IMP ÷ ISC A relação de corrente é uma excelente métrica para identificar uma cadeia com inclinações atípicas na parte horizontal da respetiva curva I-V. Antes de verificar a existência de problemas de hardware, exclua os erros de medição da irradiância, a sujidade e a sombra.
Utilização de localizadores de curvas I-V na resolução de problemas
Os localizadores de curvas I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, têm uma importância crucial na resolução de problemas de sistemas fotovoltaicos. Estes não só disponibilizam dados detalhados para identificar problemas, como também ajudam a documentar e monitorizar o desempenho do sistema ao longo do tempo.
A resolução de problemas eficaz de sistemas fotovoltaicos requer uma compreensão abrangente dos fatores ambientais e de hardware. A utilização de ferramentas avançadas como o Fluke Solmetric PVA-1500 e a aplicação de metodologias estruturadas podem melhorar significativamente a exatidão e a eficiência do diagnóstico e da resolução de problemas de desempenho em sistemas fotovoltaicos.