V posledních letech se výrazně zlepšily technologie, které nám umožňují vytvářet elektrickou energii ze slunka. Dnes se fotovoltaické systémy těší velkému zájmu potenciálních investorů, kteří plánují výstavbu jak malých domácích mikroinstalací, tak i velkých elektráren, kterých kapacita přesahuje několik stovek kilowattů. Předpovědi poradenských společností ukazují, že v následujících 4 letech klesne cena fotovoltaických panelů o 27 % na úroveň 0,45 $/W. Vzhledem k tomu, že ceny technologií klesají a pro instalace těchto typů můžeme získat státní dotace, můžeme i nadále očekávat zvyšování instalací s obnovitelnou energií.
Fotovoltaické elektrárny musí být bez ohledu na jejich velikost pravidelně kontrolované, aby se udržela efektivita a spolehlivost výroby elektrické energie. Udržování fotovoltaické elektrárny v dobrém technickém stavu, který zaručuje nejefektivnější provoz, se může stát novou prioritou provozovatelů i kvůli plánovanému zavedení aukčního systému zákonodárcem. V tomto článku popíšeme zkušenosti spojené s použitím tepelných kamer Fluke pro testování fotovoltaických polí.
Fotovoltaické panely, stejně jako ostatní části instalace, jako jsou připojení rozvaděčů nebo měniče napětí, jsou vystaveny drsným povětrnostním podmínkám.
Termovize je jednou z možností, kterou lze použít pro testování fotovoltaických panelů. Měření rozložení teploty jednotlivých fotovoltaických článků umožňuje zjistit poškození křemíkových desek, jejichž teplota je podstatně vyšší, než teplota desek, které pracují správně (viz obr. 1). Takzvané horké části jsou způsobeny poškozením, které nastalo během výrobního procesu nebo převozu nebo poškozením, které nastalo kvůli toku zpětného proudu přes stíněné fotovoltaické články. Takové horké části zhoršují efektivitu provozu celého fotovoltaického panelu nebo můžou v extrémním případě vést ke vznícení modulu (teplota horkých částí může dosahovat až 250 °C). Ztráty způsobené horkou částí na fotovoltaickém panelu se odhadují mezi 5-25 %.
Termografické testy fotovoltaických panelů by se měly vykonávat během provozu v relativně konstantních podmínkách. Měření začněte nastavením příslušného faktoru zářivosti, který koresponduje s faktorem zářivosti skla a zadáním příslušné venkovní teploty v nastavení kamery. Infračervené záření nemůže být odraženo od povrchu fotovoltaických panelů, proto je správná poloha kamery velmi důležitá. Pokud termograf nemůže být z důvodu odraženého záření správně znázorněný, přesuňte kameru do zadní části fotovoltaického panelu. Osoba zodpovědná za vykonání testu by měla mít na paměti, že nesmí testované moduly stínit vlastním tělem. Termovizi doporučujeme také použít pro testování následujících částí fotovoltaických elektráren:
- rozváděcí skříňky
- nulové diody
- elektrické spínače pro AC a DC
- měniče napětí
- elektrické motory, které pohánějí snímače
Parametry tepelné kamery, které jsou kritické pro testování fotovoltaických elektráren, zahrnují mimo jiného citlivost NETD a rozlišení infračerveného obrazu. Ze zkušeností víme, že použitím kamery s rozlišením
200 x 150 px a citlivostí NETD = 0,05 °C můžeme dosáhnout dostatečnou kvalitu termogramu. Tepelné kamery značky Fluke profesionální řady jsou vybaveny výše uvedenými vlastnostmi. Uživatelé dostanou díky technologii automatického ostření LaserSharp termogramy velmi vysoké kvality. Každý model je vybaven řešením Fluke Connect, a tak je každý termogram odeslán do datového cloudu a tam je uložen. A co víc, díky funkci EquipmentLog jsme schopni přiřadit naše měření k zařízení v konkrétní fotovoltaické elektrárně -
a všechna data tak mohou být uložena na jednom jednoduše dostupném místě.
Připravit hlášení po dokončení termografického testu velké fotovoltaické elektrárny, kdy se musí určit zjištěné anomálie na termogramu, se může jevit jako náročný úkon. Snímky pořízené během testu nemusí být dostatečným materiálem pro přesné umístění anomálie, protože všechny obrázky jsou si velmi podobné. Mějte tohle na paměti, a proto by hlášení mělo být vypracováno během testování - nerovnosti bychom měli označovat na plánu elektrárny. Funkce hromadného úložiště Fluke Cloud tento proces usnadňuje. Poskytuje bezpečné a nepřetržité připojení k datům uloženým v cloudu, bezkonkurenční elektronickou ostrahu, ovládací systém několika úrovní, vestavěné firewally a šifrování uložených dat.
Musíme poznamenat, že v tepelných kamerách nemůžeme používat klasické objektivy ze skla používané ve videokamerách. Tavený křemen propouští viditelné záření, avšak není vhodný pro tepelné záření. Objektiv tepelné kamery musí mít dobrý přenos infračervených vln. Běžně používané materiály pro objektivy tepelných kamer jsou: germanium (Ge), chalkogenidové sklo, selenid zinku (ZnSe) a sulfid zinečnatý (ZnS). Objektivy s proměnnou ohniskovou vzdáleností se v tepelných kamerách nepoužívají. Pokud se v kameře vymění objektiv, kameru musíme nechat znovu kalibrovat. Existují i řešení s automatickou kalibrací. V takových případech objektiv obsahuje vestavěný mikročip se softwarem, který kalibruje nastavení objektivu kamery (obr. 2).
Při výběru tepelné kamery se musí vzít do úvahy výše uvedené řešení. Kamery s automatickou kalibrací se těší zájmu profesionálů, kteří vykonávají měření elektrického vedení a elektrických spínačů instalovaných v malých místnostech, kde je nutno použít širokoúhlé objektivy.
Během inspekce fotovoltaických elektráren je velice užitečná funkce MultiSharp. Byla vyvinuta společností Fluke. Díky této funkci se termogramy vytváří automaticky během pořizování tepelných snímků. Poté jsou rychle zpracované pomocí algoritmů vestavěných v kameře. Spojením několika tepelných snímků s různým nastavením ostrosti do jednoho získáme jeden termogram, ve kterém jsou všechny předměty ostré bez ohledu na jejich vzdálenosti od pozorovatele (obr. 3).
Data nasbíraná během měření by měla operátorovi poskytnout informace, na základě kterých může vykonat přesné úkony ve smyslu výměny poškozených fotovoltaických panelů nebo jiných součástí systému.
Karol Bielecki