À medida que os painéis fotovoltaicos envelhecem, existem várias causas potenciais para um desempenho insuficiente dos sistemas. Algumas podem ser expectáveis, como perdas por sujidade ou a degradação dos painéis a longo prazo. Outras podem ser inesperadas, como a falha de um díodo de derivação, módulos fissurados, etc. Uma vez que os localizadores de curvas I-V captam todos os pontos de funcionamento da corrente e da tensão de uma fonte fotovoltaica, estes possuem uma capacidade única de identificar sintomas de desempenho insuficiente em sistemas fotovoltaicos.
Cada folha de dados do módulo disponibiliza um modelo de curva I-V que representa todas as combinações de corrente e tensão nas quais é possível utilizar ou carregar o módulo sob as condições de teste padrão (STC). Quando uma curva I-V medida difere significativamente em altura, largura ou forma da curva I-V prevista, que tem por base o modelo de curva I-V, mas está ajustada para as condições reais de irradiância e temperatura, a natureza do desvio proporciona pistas sobre potenciais problemas de desempenho. Os localizadores de curvas I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, são fundamentais para detetar estes sintomas de desempenho insuficiente.
Kit de analisador fotovoltaico Fluke Solmetric PVA de 1500 V com Fluke SolSensor
Considerações de segurança na resolução de problemas de sistemas fotovoltaicos
Quando se trabalha com sistemas elétricos, a segurança é fundamental. É essencial compreender a construção e o funcionamento do sistema fotovoltaico, utilizar equipamentos de teste com a classificação correta e respeitar as normas de segurança, como a NFPA 70E. A utilização de localizadores de curvas I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, pode aumentar a segurança em comparação com outros métodos de teste, uma vez que permite efetuar testes sem a necessidade de colocar os circuitos sob a carga do inversor.
Procedimento de teste básico
Em sistemas fotovoltaicos comerciais e à escala do serviço público, as localizações das curvas I-V são normalmente medidas em quadros "combiner box" isolados eletricamente. Por exemplo, se a monitorização ao nível da zona ou a termografia aérea indicarem um desempenho insuficiente num quadro "combiner box", este pode ser sinalizado para inspeção. Uma vez isolado, as inspeções visuais acompanhadas pela localização de curvas I-V podem identificar circuitos de fontes com desempenho insuficiente. As medições de desempenho calibradas envolvem a instalação de um sensor de irradiância no plano do painel e de um sensor de temperatura na parte traseira de um módulo. Cada circuito da fonte fotovoltaica é testado individualmente, sendo que o processo demora apenas 10 a 15 segundos por circuito, e os dados são guardados eletronicamente.
Forma e desempenho normais
Para identificar problemas de desempenho no terreno, é necessário existir um padrão de comparação. Em situações de resolução de problemas, é possível utilizar medições efetuadas em circuitos de fontes fotovoltaicas nas imediações para comparação. No entanto, os dados da placa de identificação do módulo são geralmente a base da comparação, especialmente quando se efetuam testes de referência do desempenho ao longo do tempo.
Antes de efetuar os testes de curvas I-V, é necessário especificar qual o módulo que está a ser testado e quantos módulos estão ligados em série ou em paralelo. Com base nestas e noutras entradas de configuração, o software calcula as caraterísticas de desempenho esperadas, como ISC, IMP, VOC, VMP e PMP, em condições de teste padrão. Uma vez que as condições no terreno diferem invariavelmente das condições de teste de fábrica, os localizadores de curvas I-V utilizam modelos matemáticos para ter em conta as condições reais de irradiância e temperatura no terreno e gerar uma curva I-V prevista e um valor de potência máxima para o circuito ou módulo da fonte fotovoltaica em teste.
Se um circuito ou módulo da fonte fotovoltaica estiver a funcionar normalmente, a respetiva curva I-V terá uma forma normal. Além disso, a potência máxima de saída, que o localizador de curvas calcula a partir dos dados I-V, aproximar-se-á da potência máxima prevista. Neste contexto, utilizamos o fator de desempenho (PF) para quantificar o grau de concordância entre uma curva I-V medida e uma curva prevista. Este é indicado em percentagem e calculado utilizando a potência máxima medida e prevista (PMP), conforme indicado na Equação PF = (PMP medida ÷ PMP prevista) × 100. Uma forma de curva normal e um fator de desempenho entre 90% e 100% indicam que um circuito ou módulo da fonte fotovoltaica está a funcionar corretamente e não se encontra seriamente obscurecido ou sujo.