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Überschreitung der Grenzwerte bei Elektrolumineszenz (EL)-Tests in Solarmodulen

Wie sollte der manuelle Test durchgeführt werden? Wie viel Detail brauchen wir auf dem EL-Foto? Wenn wir die Fotos so aufnehmen, dass wir sehen können, welche Details wir sehen können, können wir feststellen, ob sie den Richtlinien für die Qualität bei der Panelproduktion entsprechen.

Die Reise zu den EL-Tests war auch mit vielen Versuchen, Fehlern und Lernprozessen verbunden.

Um EL-Fotos zu machen, müssen Sie zunächst lernen, was EL ist. EL ist nicht nur ein Foto, das Sie mit einem Gerät machen können; Sie müssen das Solarmodul in eine Elektrolumineszenzquelle (EL) verwandeln. Mit anderen Worten: Sie setzen das Solarpanel unter Strom und verwandeln es in eine UFO-Heizung. „Was meinen Sie?“, höre ich Sie fragen. Ja, wir schalten das Solarmodul als Lampe ein, um dieses Foto zu machen.

Da es sich bei dem Foto um eine Langzeitbelichtung handelt, legen Sie diese Spannung etwa 10 Sekunden lang an, so dass das Panel in Ordnung ist, aber wenn Sie die Spannung während der Testphase über einen längeren Zeitraum anlegen, verbrennen Sie das Panel. Versuchen Sie das also nicht zu Hause 🙂

Nachdem wir uns gründlich mit der Technik vertraut gemacht hatten, richteten wir unsere eigene kleine Teststation ein und begannen mit unseren ersten Tests.

Düşük çözünürlüklü ve net olmayan elektrolüminesans EL fotoğrafı — Unsere ersten EL-Tests (Erstes Foto auf dieser Seite)

Obwohl dieses EL-Foto nicht scharf war und nicht genügend Pixeldetails aufwies, war es ein Hinweis darauf, dass wir auf dem richtigen Weg waren. Wir gingen sofort ins Feld und führten unseren ersten Test durch.

Sahada ilk Elektrolüminesans EL testi çalışmalarımız — Erste Feldarbeit

Eines Abends führten wir unsere ersten Feldtests auf dem Gelände eines Unternehmens durch, in dem wir regelmäßig O&M-Prozesse durchführen. Das Ziel war es, mit dem RaspberryPi Dateien in die Cloud zu übertragen und dort zu verarbeiten.

Raspberry Pi ile EL testi cihazı haberleşmesi — Das Vergnügen, einen Wi-Fi-Hotspot auf dem Raspberry Pi einzurichten und ihn auf dem iPad zu nutzen, indem man sich mit SSH verbindet 🙂

Zu diesem Zeitpunkt waren die Technologien für Kommunikation und maschinelles Lernen einsatzbereit. Die Infrastruktur war vorhanden, aber die Bilder waren nicht von ausreichender Qualität. Wie definieren wir also Qualität? Wie hoch sollte die Qualität der EL-Fotografie sein?

Als Vergleichsmaßstab dienten uns die Aufzeichnungen einer Fabrik, die in der Lage ist, hochwertige EL-Fotos zu produzieren.

Örnek bir fabrika EL test cihazının görüntüsü — Bild eines EL-Testers aus einer Testfabrik

Unser Ziel war es, mindestens diese Qualität von Bildern im Feld zu erfassen. Aus diesem Grund begann für uns eine ernsthafte Sensor-/Zieljagd. Welchen Sensor sollten wir mit welchen Einstellungen verwenden? Welche Funktion welches Objektivs sollten wir verwenden? Welche Filter wurden benötigt? Wir begaben uns auf eine sehr lange Reise. Bei jedem EL-Foto, das ich machte, suchte ich nach dem nächsten Schritt und ich glaube, ich war irgendwann so weit. Aber die Lösung war nicht nur hardwarebasiert.

Zusätzlich zu den auf dem Markt erhältlichen EL-Hardwarelösungen ist auch eine Nachbearbeitung erforderlich, um die gewünschten Werte auf dem Foto zu sehen, es ist also ebenso sehr ein Hardware- wie ein Softwareproblem.

Wo sollen wir also ansetzen? Eine gute Frage. Sehen Sie unten das erste und letzte Foto desselben Panels.

İlk EL test fotoğrafımız — Erstes Foto des Testpanels im Büro (dasselbe wie das erste Foto auf dieser Seite)

Güneş Panelleri İçin Elektrolüminesans (EL) Testi — Jüngstes EL-Foto, aufgenommen mit dem Solarian EL-Tester (Klicken Sie, um die Originalversion zu sehen)

Ist der Unterschied nicht enorm? Wir sind heute an einem Punkt angelangt, an dem wir die optische Qualität und die Software optimiert haben. Wir verfügen über eine fotografische Technik, mit der wir selbst die feinsten Details auf der Zelle erkennen können.

Darüber hinaus kann unser Raspberry-Gerät im System diese Daten empfangen und an die Cloud senden; ein Python-Code in der Cloud analysiert und interpretiert sie. Heute haben wir das Gerät, das Sie oben sehen, entwickelt, wir haben den Code geschrieben, um die Fotos zu bearbeiten, und wir entwickeln Anwendungen in der Cloud. Vor 5 Jahren waren das vielleicht noch Träume. Woher kam die Technologie?

Beschädigen Sie das Panel nicht, wenn Sie es montieren. Alles wird sich zeigen, wenn wir zum EL-Test kommen 🙂

Sie können das untenstehende Formular ausfüllen, um Informationen über unsere EL-Tests zu erhalten.

Solarmodul-Typen und Vorteile

Solarmodule, die am häufigsten in kommerziellen oder privaten Anlagen verwendet werden, werden in drei Typen unterteilt: monokristallines Silizium, multikristallines Silizium und Dünnschicht. Hier finden Sie eine kurze Beschreibung der einzelnen Typen:

(1) Einkristallines Silizium: Am effizientesten

Monokristalline Solarmodule werden oft als die effizienteste Option für große Energiesysteme auf Gewerbe- und Wohnimmobilien angepriesen. Die Größe der Paneele kann jedoch variieren; daher können Einkristalle auch für kleine Anlagen verwendet werden.

Vorteile:

– Da sie aus hochreinem Silizium hergestellt sind, erhöht sich ihre Effizienz um 15 bis 22 Prozent.

– Sie benötigen keine größeren Flächen als polykristalline und Dünnschichtmodule.

– Aufgrund der stabilen und inerten Eigenschaften von Silikon können Einkristallplatten mehr als 25 Jahre lang verwendet werden.

Nachteilig:

– Aufgrund seiner komplexen Struktur und seines hohen Preises.

– Schneefall kann die Solarzellen beschädigen und zu Systemausfällen führen, so dass es keine geeignete Option für kalte Klimazonen ist.

(2) Polykristallines Silizium: Am wirtschaftlichsten

Wie der Name schon sagt, bestehen multikristalline Solarmodule aus mehreren reinen Siliziumkristallen, die aufeinander gestapelt sind. Mehr Kristalle bedeuten jedoch nicht immer besser.

Multikristalline Module sind tatsächlich weniger effizient als monokristalline Module. Die Leistungsoptionen von 5W bis 250W und höher sind jedoch ideal für kleine und große Installationen.

Vorteile:

Sie sind billiger als Einkristalle, weil der Herstellungsprozess einfacher ist.
Das Schmelzverfahren erzeugt weniger Abfall und ist umweltfreundlich.
Langlebig und eine gute Option für preisbewusste Hausbesitzer wie monokristalline Solarmodule.

Nachteilig:

Niedriger Wirkungsgrad (13% bis 17%), da das verwendete Silizium von geringer Reinheit ist.
Sie benötigt den gleichen Platz wie eine Einkristallbatterie, um die gleiche Leistung zu erzeugen.

(3) Dünner Film: Empfohlen für die Bereitstellung von Energie für den Transport

Obwohl sie leicht und einfach zu transportieren sind, sind siliziumfreie Dünnschicht-Photovoltaikzellen der ineffizienteste Typ von Solarmodulen. Verwenden Sie sie nur für Anlagen, die nicht viel Strom erzeugen müssen. Flexibilität und Tragbarkeit sind zwei Schlüsselfaktoren dieses Typs.

Vorteile:

– Leichtere Produktion und niedrigere Kosten.

– Ideal für solarbetriebene Transportanwendungen, wie z.B. auf Busdächern montierte Paneele oder Kühlfahrzeuge, die zur Kühlung eingesetzt werden.

Nachteilig:

– Dächer sind keine gute Option, da sie zu viel Platz benötigen, um genügend Solarenergie zu erzeugen.

– Sie sind schwächer als kristalline Paneele und haben daher eine schnellere Ausfallzeit. Die Installation von Membranpaneelen bietet nur eine kurzfristige Garantie. Hausbesitzer sollten dies berücksichtigen, insbesondere je nachdem, wie lange sie im Haus bleiben werden.

Wie vermeidet man Schweißbandabweichungen bei der Produktion von Solarmodulen?

Das Problem der Durchbiegung des Schweißbandes beim Schweißen von Photovoltaik-Zellen kann nicht ignoriert werden; dies ist ein Problem, das die Bediener bei ihrer Arbeit beachten müssen.

Die Schweißposition des Verbindungsstreifens sollte gerade und nicht gebogen sein. Andernfalls kann es leicht zu einer Abweichung des Schweißstreifens kommen, was dazu führt, dass der Schweißeffekt nicht wie gewünscht ausfällt.

Daher sollten die Bediener während des normalen Betriebs das Schweißband vor Beginn des Schweißvorgangs begradigen, sicherstellen, dass das Schweißband flach ist und die Schweißspannungslinie der Solarzelle vollständig abdeckt, und es sollte keine Exposition entstehen.

Zu beachtende Punkte, um eine Durchbiegung des Schweißbandes zu verhindern (Exposition):

Abweichung zwischen der Positionierung des Verbindungsstreifens beim Schweißen und der Position der Schweißspannungslinie der Solarzelle;

Eine zu hohe Temperatur führt zu einer Verbiegung des Schweißbandes und damit zu einer Verbiegung der Solarzelle nach Abschluss des Schweißvorgangs;

Dabei weicht der Anfangspunkt des Verbindungsstreifens ab, was dazu führen kann, dass die Schweißnaht schief ist und Biegungen in der Mitte oder eine falsche Ausrichtung an beiden Enden verursacht.

Es können Maßnahmen ergriffen werden, um eine Ablenkung der Schweißnaht (Exposition) wirksam zu verhindern. Die Position der Solarzellen auf der Grundplatte muss stabilisiert werden, um eine Ablenkung zu verhindern.

Das Hauptgitter des für Solarzellen verwendeten Rohmaterials führt dazu, dass der Schweißstreifen nach dem Schweißen vom Hauptgitter abweicht.

Achten Sie beim Schweißen darauf, dass Sie keine abnormal verformten Verbindungsstreifen des Schweißbandes verwenden.

Die Betriebsnormen müssen strikt eingehalten werden, Routinearbeiten müssen gemäß den vorgegebenen Anforderungen durchgeführt werden, und bei der Auswahl der Verbindungsstreifen muss sorgfältig vorgegangen werden.

Fotovoltaik – Frage und Antwort

Frage: Was ist das Prinzip der photovoltaischen Stromerzeugung?

Antwort: Das Grundprinzip der photovoltaischen Stromerzeugung besteht darin, Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln, indem der photovoltaische Effekt von Solarzellen, d.h. der photoelektrische Effekt von Halbleitern, genutzt wird.

Wenn Sonnenlicht auf ein Metall oder einen Stein trifft, der Halbleitermaterialien wie Silizium enthält, verwandeln sich die Elektronen im Siliziumkristall in freie Elektronen, nachdem sie das Sonnenlicht absorbiert haben. Wenn die von den Elektronen absorbierte Energie groß genug ist, um die innere Schwerkraft des Objekts zu übersteigen, verrichtet sie Arbeit, entweicht von der Oberfläche des Objekts und verwandelt sich in Photoelektronen.

Wenn Atome mit einer unterschiedlichen Anzahl von Außenelektronen in reines Silizium dotiert werden, können P-Typ-Halbleiter und N-Typ-Halbleiter gebildet werden. Wenn P-Typ und N-Typ kombiniert werden, bildet die Kontaktfläche eine Potentialdifferenz und wird zu einer Solarzelle.

Wenn das Sonnenlicht auf den P-N-Übergang trifft, bewegen sich Löcher vom P-Polar-Bereich zum N-Polar-Bereich und Elektronen vom N-Polar-Bereich zum P-Polar-Bereich. An diesem Punkt wird Strom erzeugt, und das ist das Prinzip der photovoltaischen Stromerzeugung.

Wie Sie hieraus ersehen können, sind N-Typ Silizium und P-Typ Silizium tatsächlich die grundlegenden Komponenten von photovoltaischen Solarmodulen. In der Praxis werden Photovoltaikmodule aus N-Typ-Silizium und P-Typ-Silizium in zentralen oder dezentralen Solarkraftwerken installiert und werden zu einem kleinen Auffangbehälter, der das Sonnenlicht auffängt und kontinuierlich elektrische Energie liefert.

Frage: Kennen Sie den Zusammenhang zwischen Solarstromerzeugung und photovoltaischer Stromerzeugung?

Antwort: Es gibt eigentlich zwei Arten der solaren Stromerzeugung, zum einen die solarthermische Stromerzeugung und zum anderen die photovoltaische Stromerzeugung. Bei der solarthermischen Stromerzeugung wird die Sonnenenergie mit Hilfe von Wasser oder anderen Geräten in Wärmeenergie umgewandelt. Anschließend wird die Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt, um Strom zu erzeugen, was als solarthermische Stromerzeugung bezeichnet wird.

Die photovoltaische Stromerzeugung ist eine Methode der Stromerzeugung, bei der Lichtenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird, ohne dass thermische Prozesse erforderlich sind. Dazu gehören die photovoltaische Stromerzeugung, die photochemische Stromerzeugung, die photoinduzierte Stromerzeugung und die photobiologische Stromerzeugung.

Die photovoltaische Stromerzeugung steht stellvertretend für die solare photovoltaische Stromerzeugung. Im Vergleich zur solarthermischen Stromerzeugung sind photovoltaische Stromerzeugungsgeräte einfacher.

Im Allgemeinen hat die photovoltaische Stromerzeugung, die Teil der solaren photovoltaischen Stromerzeugung ist, mehr Vorteile als die solarthermische Stromerzeugung.

Abmessungen von Solarmodulen

Es gibt zwei gängige Konfigurationen von herkömmlichen Solarmodulen: 60 Solarzellen und 72 Solarzellen . Abhängig davon sind ihre Abmessungen:

Fotovoltaikmodul mit 60 Solarzellen: 1.635 Quadratmeter (1,65 Meter x 0,991 Meter)

Fotovoltaikmodul mit 72 Solarzellen: 1.938 Quadratmeter (1.956 Meter x 0,991 Meter)

Hinweis: Größere und effizientere Photovoltaikmodule sind derzeit auf dem Markt erhältlich. In diesem Artikel werden ein Photovoltaikmodul mit nur 60 Solarzellen und ein Photovoltaikmodul mit 72 Solarzellen als Beispiele betrachtet.

Wenn Sie sich für die Installation einer Photovoltaikanlage entscheiden, ist eine der ersten Fragen: „Wo soll ich die Anlage installieren?„. Solarmodule beanspruchen viel Fläche und nicht jedes Dach hat genug Platz, um sie unterzubringen.

Dieser Artikel befasst sich mit den Standardgrößen von Solarmodulen und erklärt, wie Sie ermitteln können, wie viele Solarmodule Sie für Ihre Photovoltaikanlage benötigen. Die Photovoltaik-Kapazität kann dann berechnet werden, um die jährliche Energieproduktion und den Ertrag abzuschätzen.

Solarzellen sind die kleinste Einheit der photoelektrischen Umwandlung und werden im Allgemeinen mit Abmessungen von 156mm x 156mm verwendet. Die Betriebsspannung von Solarzellen liegt bei etwa 0,5 V und kann im Allgemeinen nicht allein verwendet werden. Nachdem die Solarzellen in Reihe und parallel geschaltet sind, werden sie zu Photovoltaik-Modulen.

Eine einzelne Solarzelle ist 156 mm x 156 mm groß. Ein Panel mit 60 Solarzellen besteht aus einem 6 × 10 Raster. Ein Paneel mit 72 Solarzellen besteht aus einem 6 × 12 Raster und hat eine Höhe von etwa 3-4 Zentimetern.

Hinweis: Die derzeit auf dem Markt gebräuchlichen Solarzellengrößen sind 166, 182, 210 und andere Spezifikationen.

Wie viele Solarmodule kann ich auf meinem Dach anbringen?

Gegenwärtig werden auf dem heimischen Photovoltaikmarkt in der Regel Hochleistungs-Solarmodule wie 490W, 535W, 550W verwendet.

Die Verwendung von Hochleistungs-Solarmodulen auf einer begrenzten Dachfläche erhöht die Nutzungseffizienz und steigert den Ertrag der Energieproduktion pro Flächeneinheit.

Die verfügbare Fläche Ihres Daches bestimmt die maximale Kapazität einer Photovoltaik-Anlage, die Sie installieren können. Ausgehend von der verfügbaren Leistung der Photovoltaikmodule benötigt eine 1KW-Anlage etwa 8 Quadratmeter Fläche;

Wenn Sie eine 15KW-Photovoltaikanlage installieren möchten, werden etwa 100 Quadratmeter Dachfläche benötigt.

Wenn wir ein 15KW-Photovoltaik-Kraftwerk für einen Haushalt bauen wollen, können wir die Solarmodule mit hoher Leistung und die Solarmodule mit niedriger Leistung wie folgt einsetzen:

15000W/490W ≈ 30 Stück

15000W/330W ≈ 45 Stück

Im Folgenden vergleichen wir die von der Photovoltaikanlage bedeckte Dachfläche zwischen Solarmodulen mit geringer Leistung (330W) und Solarmodulen mit hoher Leistung (490W):

330W Solarmodul Größe: 1855*1092*40mm

490W Solarmodul Größe: 2187*1102*35mm

In der Regel deckt eine Standard-Solaranlage für Privathaushalte 100-200 Quadratmeter Dachfläche ab. Die Anlage kann auf Ihrem Dach oder auf einer Bodenhalterung an einer anderen Stelle Ihres Grundstücks (z.B. einem Bungalow oder Wohnwagen) installiert werden. Die genaue Größe hängt von der Wattzahl der Solarmodule und der Anordnung der Anlage ab.

Wie viel Volt Leistung hat das tragbare Solarmodul?

Wenn Sie in Zukunft ein Boot oder einen Wohnwagen kaufen, wird die Wahl eines geeigneten Solarpanels Ihre Freizeit erheblich verlängern. Während einige Solarmodule in Standardgröße auf einzelnen Fahrzeugen oder Schiffen installiert werden, haben die meisten Fahrzeuge und Schiffe nicht den Platz, um sie zu installieren, so dass kleinere Solarmodule benötigt werden. Diese kleineren Solarmodule haben in der Regel eine Standardleistung von 12 Volt oder 24 Volt.

Wie hoch ist das Gewicht des Solarmoduls?

Neben der Größe von Solarmodulen wird oft auch nach dem Gewicht von Solarmodulen gefragt. Solarmodule können schwer sein und das Heben auf das Dach kann eine Herausforderung sein, besonders wenn Sie alleine arbeiten. Erfahrungsgemäß liegt das Gewicht von Solarmodulen in der Regel zwischen 18 und 35 kg.

Elektrolumineszenz (EL) Bildgebung in Solarmodulen

Elektrolumineszenz Imaging, Elektrolumineszenz (EL), ein optisches und elektrisches Phänomen, bezieht sich auf den Zustand der Lichtemission als Reaktion auf den elektrischen Strom oder ein sehr starkes elektrisches Feld, das durch das Material fließt.

Sie ist unter den Qualitätstests für Photovoltaikmodule von großem Interesse, da sie schwerwiegende Defekte aufdeckt, die für das Auge unsichtbar sind und von der Wärmebildtechnik nicht erkannt werden können. Sie wird durchgeführt, um Schäden, die bei der Herstellung, der Montage oder dem Transport von Solarmodulen auftreten, Zelle für Zelle zu erkennen.

Mechanismus der Überprüfung;

Die Elektrolumineszenz hat das gleiche Konzept wie eine Leuchtdiode (LED). Dieser Test, bei dem es sich um eine Röntgenuntersuchung von Solarmodulen handelt, ermöglicht eine frühzeitige Erkennung von Teilen, die einen Stromwiderstandseffekt aufweisen, und von Defekten, die in Zukunft Probleme verursachen werden.

Wie in der Abbildung oben zu sehen ist, wird in einem geschlossenen und dunklen Bereich eine Stromversorgung an das Solarpanel angeschlossen, die die entsprechende Spannung liefert, um den Kurzschlussstrom zu erreichen. Dann wird das Panel mit einer Kamera in einem festen Abstand zum Solarpanel fotografiert und das Bild wird mit einem speziellen Programm analysiert.

Welche Defekte und Probleme können wir mit Elektrolumineszenz erkennen?

Mikrofrakturen
Produktionsmängel.
Durch den Versand verursachte Defekte.
PID.
Korrosion
LETID.

Die Dicke der heute hergestellten Zellen beträgt weniger als 200 Mikrometer (µm= ^1*10-6). Daher sind diese Zellen von Natur aus zerbrechlich. Sie müssen mit Sorgfalt und Präzision behandelt werden.

Es gibt viele Gründe für die Bildung von Mikrorissen in Photovoltaikzellen.

Was ist also die Ursache für diese mit dem bloßen Auge nicht sichtbaren Frakturen?

In der Phase der Herstellung von Solarmodulen;

Mikrobrüche können in vielen Phasen auftreten, z.B. beim Schneiden der Zellen, beim Aufziehen der Zellen und beim Löten.

Die Hersteller von Solarmodulen prüfen mit Elektrolumineszenz-Bildgebung, um diese Risse in zwei Stufen zu erkennen, und zwar vor und nach dem Laminierungsprozess als Teil ihrer Qualitätssicherungsverfahren. Anhand der Prüfergebnisse klassifizieren sie die Paneele nach ihren internen Qualitätsstandards.

Neben Mikrofrakturen können auch andere Defekte erkannt werden. In der folgenden Tabelle sind die häufigsten Arten von Defekten zusammengefasst.

Schäden am Solarpanel Schwache Lötstelle Schwache Lötstelle Riss eingedrungen Kratzer — Schadenstypen bei Solarmodulen

Während Versand und Transport;

Es kann zu Mikrobrüchen kommen, wenn die Paneele von den Produktionsbetrieben zum Projektstandort transportiert werden. Der Grund dafür ist, dass die Platten mit falschen Verpackungsmethoden verpackt werden oder die Anweisungen im Transporthandbuch des Herstellers nicht befolgt werden.

Schäden durch Gabelstapler beim Transport von Solarmodulen — Schäden, die durch Gabelstapler beim Transport verursacht werden

Beschädigung beim Transport von Solarmodulen — Solarmodule in der Transportphase

EL-Bilder von während des Transports beschädigten Solarmodulen — EL-Bilder von während des Transports beschädigten Panels

Während der Installationsphase;

Sie können beim Entladen der Platten oder bei der Montage der Platten am Projektstandort auftreten.

Beschädigung der Solarmodule während der Installationsphase

Die El-Bilder, die bei der von uns nach der Installation durchgeführten Inspektion entstanden sind, sehen wie folgt aus. Wie Sie sehen können, gibt es viele verzweigte / aktive Risse in den Platten, die einen Leistungsabfall verursachen können.

EL-Bilder von bei der Installation beschädigten Solarmodulen — Handbilder von während der Installation beschädigten Platten

Wartungs- und Betriebsphase;

Es gibt viele Faktoren, wie z.B. die Anwendung ungeeigneter Reinigungsmethoden für die Platten, Wartungs- und Betriebspersonal, das auf den Platten steht/geht, oder andere Umweltbedingungen.

Hohe Windgeschwindigkeit.
Hart fallender Hagel
Hohe Schneelast
Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht (thermischer Zyklus)

Probleme, die durch Mikrofrakturen verursacht werden

Die Bestimmung der durch Mikrobrüche verursachten Probleme, der Gründe für ihr Auftreten, der Auswirkungen auf die Effizienz der Paneele oder des Projekts insgesamt ist eine der komplexen Fragen bei SPP-Projekten, da sie von vielen Details und technischen Fragen abhängt.

Aus Sicht des Herstellers bedeutet das Vorhandensein eines Mikrorisses in einer Platte nicht unbedingt, dass die gesamte Platte beschädigt oder ungeeignet ist.

Die Hersteller der Paneele bewerten die Paneele nach internen Qualitätsstandards und berücksichtigen dabei den Verlauf (die Form) und die Anzahl der Mikrobrüche sowie die Frage, ob diese Brüche den Stromdurchgang in einigen Teilen der Zelle verhindern und ob die beschädigten Teile von der Solarzelle isoliert werden sollten.

Mikrobrüche, die zu inaktiven Bereichen führen, haben direkte Auswirkungen auf die Produktion der Zelle und damit auf die Produktivität des gesamten Panels. Darüber hinaus führen sie zu Fehlanpassungsverlusten zwischen den Arrays (Mismatch Loss).

Mikrobrüche, die zur Isolierung eines Teils der Zelle führen, verursachen das Auftreten von Hot Spots, was bedeutet, dass die Temperatur des isolierten Teils der Zelle auf hohe Temperaturen ansteigt und

Verschlechterung der Rückseitenfolie
Delamination
Verschlechterung der Leistung

wird zu vielen verschiedenen Problemen geführt haben.

Mikrorisse können sich ausdehnen und ausbreiten, abhängig von den Betriebsbedingungen der Paneele im Feld, der Wind-/Schneelast, den mechanischen Spannungen der Paneele und den Temperaturunterschieden zwischen den Paneelen.

Globale Standards in der Elektrolumineszenz-Bildgebung

IEC TS 60904-13:2018

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Wärmebildtechnik in Solarmodulen (PV)

PV-WÄRMEBILDTECHNIK

Photovoltaische Solarmodule machen einen großen Teil der Investitionssumme für Solarkraftwerke aus. Gleichzeitig werden diese Solarmodule von den zuständigen Labors zahlreichen Leistungs- und Sicherheitstests unterzogen, da es viele Arten von Defekten gibt, die mit dem Auge nicht erkennbar sind.

Im Gegensatz zu vielen anderen Inspektionsmethoden ermöglicht der Einsatz der Wärmebildtechnik bei Photovoltaikanlagen die Identifizierung von Paneelen und Zellen, die Probleme aufweisen, während das System in Betrieb ist. Da die Wärmebildtechnik unter normalen Betriebsbedingungen durchgeführt werden kann, ist es nicht erforderlich, das System oder einen Teil davon abzuschalten. Darüber hinaus kann die Wärmebildinspektion im Vergleich zu anderen Inspektionsmethoden in kurzer Zeit durchgeführt werden.

Was sind die Vorteile der thermischen Untersuchung?

Qualitätssicherung bei der Installation von Photovoltaikmodulen

Die Qualität von Photovoltaikmodulen kann von Hersteller zu Hersteller oder sogar von Charge zu Charge desselben Werks variieren. Es kann sein, dass die Photovoltaikmodule das Werk ohne Mängel und Probleme verlassen, aber selbst beim Transport zum Einsatzort können aufgrund unsachgemäßer Beladung der Transportfahrzeuge Probleme und Mängel auftreten.

Die Qualität der Installation hängt auch von den Fähigkeiten und der Kompetenz des EPC-Teams ab, das der Auftragnehmer einsetzt. Kurz gesagt, die Wärmebildtechnik ist eine der einfachsten Möglichkeiten, die produzierten, ausgelieferten und installierten Paneele zu verfolgen.

Verhindern von Effizienzverlusten bei der Stromversorgung

Bei der Erstellung der finanziellen Machbarkeitsstudien für SPP-Projekte wird von einer Projektlebensdauer von 20-25 Jahren ausgegangen und die allmähliche Abnahme der Effizienz der Paneele wird in solchen Studien berücksichtigt. Wie wir bereits ausführlich erwähnt haben, ist es jedoch schwierig, Probleme vorherzusagen, die während des Transports und der Installation der Paneele auftreten können, oder verschiedene Probleme, die während des Betriebs und der Wartung der Paneele auftreten können.

Aus diesem Grund sollte die thermische Inspektion der Stationen in der Regel in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Stationen effizient arbeiten und frei von Fehlern sind. Zum Beispiel alle 6 Monate oder einmal im Jahr. Diese Überprüfung gehört zu den Routinekontrollen, die vom Betriebs- und Wartungsteam (O&M) durchgeführt werden.

Reduzierung des Brandrisikos

Die Wärmebildtechnik bei SPP-Projekten ist nicht auf Photovoltaikmodule beschränkt. Mit Hilfe der Wärmebildtechnik kann jeder Temperaturanstieg in jeder Komponente des Systems erkannt und bestimmt werden. Mit der Wärmebildtechnik für elektrische Schalttafeln kann beispielsweise jedes Problem aufgedeckt werden, das zu hohen Temperaturen in Kabelverbindungen oder zu elektrischen Funken führt, die einen Brand auslösen können.

*Ein Wärmebild, das die hohe Temperatur der elektrischen Verkabelung im Inneren des Gehäuses zeigt.*

Schnelle Erkennung von Problemen

Die Wärmebildtechnik ermöglicht eine schnelle Erkennung und Untersuchung von Problemen, ohne dass ein Kontakt erforderlich ist. Die meisten modernen Wärmebildkameras zeichnen zwei Bilder auf, ein thermisches und ein visuelles.

Welche Art von Defekten können wir mit der thermischen Inspektion erkennen?

Die Wärmebildtechnik zielt darauf ab, Orte zu identifizieren, an denen anormale Temperaturen herrschen, d.h. an denen ein deutlicher Temperaturunterschied zwischen einer Region und einer anderen Region mit denselben Merkmalen besteht. Bereiche mit hohen Temperaturen in Photovoltaikmodulen werden als „Hot Spots“ bezeichnet.

Wie entstehen also diese Hot Spots?

Hot Spots können einfach durch den Schatten, der auf die Solarmodule und Zellen fällt, oder durch Herstellungsfehler verursacht werden.

Zerbrochenes Glas

Brüche im Glas des Photovoltaik-Panels führen zu einer Überhitzung der Zellen.

Auswirkungen von zerbrochenem Glas in Solarmodulen

Beschatten:

Abschattung ist die häufigste Ursache für hohe Betriebstemperaturen der Module. Zum Beispiel: Gras, Bäume, Vogelkot, hohe Gebäude und Masten in der Umgebung, usw.

Hot-Spot-Ausfälle aufgrund von Abschattung bei Solarmodulen

Probleme, die durch die Produktion verursacht werden:

Einer der Gründe für die hohen Temperaturen von Photovoltaikmodulen sind Fehler in der Produktionsphase. Zum Beispiel die Verwendung von Zellen mit unterschiedlichem Wirkungsgrad im selben Panel, aktive und inaktive Brüche im Panel, schlechtes Löten der Bänder. All diese Fehler führen langfristig zu heißen Stellen in Photovoltaik-Paneelen.

Produktionsbedingte Hot-Spot-Probleme bei Solarmodulen

Überhitzung von Bypass-Dioden

Anschlussdosen von PV-Modulen sind etwas heißer als der Rest des Moduls. Diese Temperatur wird durch überhitzte Bypass-Dioden im Inneren der Anschlussdose verursacht. Um die Auswirkungen der Abschattung auf die Module zu verringern, wird eine Bypass-Diode mit paralleler und entgegengesetzter Polarität an eine Reihe von Solarzellen angeschlossen. Unter normalen Betriebsbedingungen sind die Bypass-Dioden im Verpolungsmodus, d.h. sie sind inaktiv. Wenn jedoch eine Fehlanpassung zwischen den Zellen oder eine Teilabschattung des PV-Panels vorliegt, schaltet die Bypass-Diode in den Vorwärtspolaritätsmodus und wird aktiv. Sie lässt zum Beispiel Strom durch sie und nicht durch die verschattete Zelle fließen. Daher ist die Temperatur der Diode, wenn sie aktiv ist, höher als die der inaktiven Dioden.

Durch Bypass-Dioden induzierte Fehler in Solarmodulen

Überhitzung der Anschlüsse der elektrischen Schalttafel

In großen SPPs werden in der Regel DC-Sammelkästen und Zentralwechselrichter eingesetzt. Sammelkästen werden verwendet, um einzelne Gleichstromstränge zu sammeln und sie mit einem einzigen größeren Kabel zu verbinden. Diese Sammelboxen leiden oft unter thermischen Problemen aufgrund unsachgemäßer Verkabelung, interner Kreuzungen und loser Verkabelung.

Überhitzung von Anschlüssen in elektrischen Schalttafeln

Globale Standards in der Wärmebildtechnik

Die Norm IEC 62446-3 legt viele Umgebungsbedingungen und Spezifikationen fest, wie z.B. die Ausrüstung (Wärmebildkamera), die minimale Strahlung und die maximale Windgeschwindigkeit, die bei thermischen Untersuchungen zu verwenden sind.

Die Norm IEC 60904-12-1 deckt die Besonderheiten der thermischen Inspektion von Photovoltaikmodulen in Labors oder Produktionslinien ab, befasst sich aber nicht mit der Inspektion von netzgekoppelten installierten SPP-Systemen.

Können wir mit der Wärmebildtechnik alle Probleme in Paneelen erkennen?

Die Wärmebildtechnik spürt nur Probleme auf, die hohe Temperaturen verursachen. Defekte, die noch keinen Temperaturanstieg verursacht haben, können jedoch nicht mit der Wärmebildtechnik erkannt werden.

Bei diesen unentdeckten Defekten handelt es sich in der Regel um Mikrofrakturen in Photovoltaik-Paneelen. Die Elektrolumineszenz-Bildgebung kann diese Brüche aufspüren, bevor sie zu Hot Spots werden. Wir werden in einem neuen Artikel ausführlich über solche Untersuchungen sprechen.

Quellen:

IEC 62446-3

Bericht IEA-PVPS T13-10:2018

Autor:

Ein Artikel über die Integration von Stromspeichersystemen in Solar- und Windkraftanlagen

Der Hauptzweck dieses Artikels besteht darin, einen Speicher einzurichten und das Netzwerk zu unterstützen. Die GES/RES-Integration ist die Motivation dafür, aber in Wirklichkeit lässt sie sich in die GES/RES-Produktion integrieren und kann dazu gebracht werden, mehr von dieser Produktion zu profitieren. Wie geht das? Lassen Sie uns die technischen Parameter festlegen und mit der Analyse fortfahren.

Zunächst einmal: Einheiten und Grenzen;

„bis zur installierten Leistung“: Hier gehen wir davon aus, dass das Speichersystem auf MWe (d.h. Ausgangsleistung) basiert. Mit anderen Worten, die Summe der Ausgangsleistungen der Anzahl der Wechselrichter im Speichersystem oder die Netzgrenze.
MWh: Energie des Speichersystems. In diesen Produkten ist eine Energie aus Leistung *Zeit gespeichert. Da diese Einheit nicht genannt wurde, können wir sie bestimmen.
MWp: Gesamtleistung der in SPP-Projekten verwendeten Solarmodule. Das ist eine Einheit, mit der jeder, der diesen Artikel liest, bereits vertraut ist.
„bis zur installierten Leistung“: Auch hier gehen wir davon aus, dass der MWe-Wert des SPP gemeint ist.
Die Ladeleistung der Batterien (MWp-MWe oder einfach MWe) sollte die gesamte MWh-Kapazität nicht in weniger als 1,5 Stunden füllen. Eigentlich werden mindestens 3-4 Stunden empfohlen. Wenn wir das berücksichtigen, sollten wir eine maximale Ladeleistung von 666kWe für einen 1MWh-Speicher haben. Der empfohlene Bereich liegt bei 250kWe-300kWe für einen 1MWh-Speicher.
Die Entladeleistung der Batterien sollte nicht kürzer als 1 Stunde sein. Das bedeutet ein Maximum von 1MWe für eine 1MWh-Anlage, aber das ist die Grenze. Damit das System langlebig ist, sollte dieser Wert bei 3-4 Stunden liegen, also im Bereich von 250kWe-300kWe.
Nutzbare Energie (DOD): Batterien werden beschädigt, wenn sie vollständig geladen und vollständig entladen sind. Mehr als 20% Entladung, mehr als 80% Ladung wird für Lithiumbatterien nicht empfohlen (60%DOD). Bei LFP-Batterien (Lithium-Eisen-Phosphat) ist es immer noch nicht empfehlenswert, unter 20% zu gehen, aber sie können während des Ladevorgangs bis zu 95% (75%DOD) erreichen.

Nach den Einheiten und Grenzwerten gibt es noch zwei weitere Parameter, die sich auf den finanziellen Teil des Entwurfs auswirken werden;

Wie viel Energie würden wir verlieren, wenn die Batterien voll geladen wären (nicht speicherbare Energie)?
Wenn wir die Batteriegruppe zu groß wählen, wird die Menge der gespeicherten kWh überhaupt nicht genutzt, aber wir müssen dies im Finanzmodell auf die Investitionskosten stützen (inaktive Speicherinvestition).

Wenn wir mit einer SPP-Anlage mit installiertem Speicher in Burdur in der Türkei arbeiten,

Betrachten wir eine 1MWe-Speicheranlage. Diese Anlage benötigt etwa 4MWh Speicher, um sich ordnungsgemäß aufzuladen/zu entladen. In Anbetracht der Tatsache, dass wir eine Anlage mit 80% DOD (15%-95%) errichtet haben, müssen wir tatsächlich 5MWh installieren, um 4MWh zu liefern. Aus diesem Grund nehmen wir unsere installierte Speicherkapazität als 5 MWh an.

Wenn wir also ein Solarkraftwerk mit einer Ausgangsleistung von 1MWe bauen, wie viele MWp Gleichstrom wären dann die richtige Wahl für uns? Das können wir mit ein paar Simulationen herausfinden.

1MWe:1MWp = Speicherung wird überhaupt nicht genutzt

1MWe:2MWp (2x Überlast) = 18,4% der Jahresproduktion wird gespeichert. Außerdem geht 0,05% der Energie verloren, weil das Speichersystem voll ist.

1MWe:3MWp (3x Überlast) = 23,5% der Jahresproduktion wird gespeichert. 14,56% gehen verloren, bevor sie gespeichert werden.

1MWe:4MWp (4-fache Überlastung) = 20% der Jahresproduktion wird gespeichert (Beachten Sie den Rückgang im Vergleich zur vorherigen Überlastung). 30,69% sind träge Energie und gehen vor der Speicherung verloren.

Wie Sie in diesem technischen Scan sehen, kann die installierte Leistung von SPP in Speicheranlagen sehr hohe Werte erreichen. Natürlich sind die technischen Parameter allein nicht ausreichend für Investitionen. Die zu berücksichtigenden Werte sind immer die finanziellen Renditen (IRR, RoE usw.).

Wie lässt sich also die finanzielle Rendite optimieren? In diesem Stadium kommen viele weitere Parameter ins Spiel, zum Beispiel die Alterungsrate der Batterien, die wir „State of Wear“ nennen. Die AC-Leistung, die maximale Ladeleistung der Batterie und die maximale Entladeleistung der Batterie werden immer wieder untersucht und als CapEx/OpEx in den Finanzmodellen berücksichtigt, je nach den Parametern des Batterieverhaltens und der Anzahl der Zyklen, die Sie vom Batteriehersteller und dem Verteidigungsministerium erhalten. In diesem Stadium wird die PV-Leistung erneut entsprechend diesen Erwartungen optimiert. In dieser Phase werden technische Optimierungen innerhalb des PV-Teils selbst durchgeführt und Sensitivitätsanalysen erstellt.

Für eine korrekte integrierte PV/Speicher-Lösung müssen mehr als 50.000 verschiedene Simulationen mit den richtigen Parametern durchgeführt und in das Finanzmodell eingefügt werden. Nur auf diese Weise kann eine genaue Dimensionierung und Projektierung realisiert werden.

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