SOLARIAN - Akredite Güneş Enerjisi Mühendislik Hizmetleri

PV TERMAL GÖRÜNTÜLEME

Fotovoltaik sistemlerde termal görüntülemenin kullanılması, diğer birçok muayene yönteminden farklı olarak, sistem çalışır haldeyken sorun yaşayan panel ve hücrelerin tanımlanmasına olanak sağlar; termal görüntüleme normal çalışma koşullarında yapılabileceğinden, sistemin veya herhangi bir parçasının bağlantısının kesilmesini gerektirmez. Ayrıca termal muayene diğer muayene yöntemlerine göre kısa sürede yapılabilmektedir.

Peki Termal Muayenenin Avantajları Nelerdir?

Fotovoltaik Panel Kurulumunun Kalite Güvencesi

Fotovoltaik panellerin kalitesi üreticiden üreticiye değişebileceği gibi aynı fabrika için partiden partiye dahi değişebilmektedir. Fotovoltaik paneller fabrikadan hatasız ve sorunsuz da çıkabilir, ancak nakliye araçlarına yanlış yüklenmesi sebebiyle sahaya sevki aşamasında dahi sorunlar ve kusurlar oluşmaktadır.

Kurulumun kalitesi aynı zamanda yüklenici tarafından görevlendirilen EPC ekibinin becerisine ve yetkinliğine de bağlıdır. Kısaca termal görüntüleme, üretilen, sevk edilen ve montajı yapılan panellerin kaydını tutmanın en kolay yollardan biridir.

Elektriksel Verim Kayıplarını Önleme

GES projelerinin finansal fizibilite çalışmaları hazırlanırken proje ömrünün 20-25 yıl arasında varsayılır ve bu tür çalışmalarda panellerin verimliliğindeki kademeli düşüş dikkatte alınır. Ancak daha önce detaylı olarak bahsettiğimiz gibi nakliye ve kurulum sırasında panellerde oluşabilecek sorunları veya işletme ve bakım sürecine panellerde oluşabilecek çeşitli sorunları önceden tahmin etmek zordur.

Bu nedenle istasyonların verimli çalışmasını ve hatasız olmasını sağlamak için genellikle düzenli aralıklarla istasyonların termal muayenesi yapılmalıdır. Örneğin 6 ayda bir veya yılda bir. Bu kontrol, işletme ve bakım (O&M) ekibi tarafından gerçekleştirilen rutin kontrollerden biri olarak kabul edilir.

Yangın Riskini Azaltma

GES projelerinde termal görüntüleme sadece fotovoltaik panellerle sınırlı değildir. Sistemin herhangi bir bileşenindeki herhangi bir sıcaklık artışını algılamak ve belirlemek termal muayene ile mümkündür. Örneğin elektrik panolarının termal görüntülenmesi ile kablo bağlantılarında yüksek sıcaklıklara yol açabilecek veya yangına sebep elektrik kıvılcımlarına neden olabilecek herhangi bir sorun tespit edilebilir.

*Pano içindeki elektik kablo bağlantısının yüksek sıcaklığını gösteren bir termal görüntü.*

Sorunları Hızlı Tespit Etme

Termal görüntüleme, temas gerektirmeden sorunların hızlı tespiti ve incelenme olanağını sağlar. Çoğu modern termal kamera iki görüntü kaydeder biri termal diğeri ise görsel görüntü.

Termal muayene ile ne tür kusurları tespit edebiliriz?

Termal görüntüleme, anormal sıcaklıkların olduğu, yani bir bölge ile aynı özelliklere sahip başka bir bölge arasında net bir sıcaklık farkının olduğu yerleri belirlemeyi amaçlar. Fotovoltaik panellerde yüksek sıcaklığa sahip alanlara “Hot Spots” denir.

Peki bu hot spotlar nasıl oluşuyor?

Hot spotlar yani sıcak noktalar basitçe, güneş panellerine ve hücrelere düşen gölgeden veya üretim kaynaklı hatalardan olabilir.

Kırık cam:

Fotovoltaik panelin camındaki kırıklar hücrelerin aşırı ısınmasına yol açar.

Gölgelenme:

Gölgelenme, panellerin yüksek çalışma sıcaklığının nedenlerinden en yaygınıdır. Örneğin; otlar, ağaçlar, kuş pislikleri, etraftaki yüksek binalar ve direkler vb.

Güneş Panellerinde Gölgelenme Kaynaklı Hot-Spot Hataları

Üretim kaynaklı sorunlar:

Fotovoltaik panellerin yüksek sıcaklıklarının nedenlerinden biri, üretim aşamasındaki kusurlardır. Örneğin aynı panelde kullanılan farklı verimlilikte hücreler, paneldeki aktif ve inaktif kırıklar, ribbonların zayıf bir şekilde lehimlenmesi. Bu tür kusurların hepsi uzun vadede fotovoltaik panellerde hot spotlara neden olacaktır.

Güneş Panellerinde Üretim Kaynaklı Hot-Spot Sorunları

By- Pass Diyotların Aşırı Isınması

PV modüllerinin bağlantı kutuları (Junction Box), modülün geri kalanından biraz daha sıcaktır. Bu sıcaklık bağlantı kutusunun içinde bulunan aşırı ısınmış baypas diyotlardan kaynaklanır. Panellerdeki gölgelenmenin üretime etkisini azaltmak için, bir dizi güneş piline paralel ve zıt kutuplu bir baypas diyotu bağlanır. Paneller normal çalışma koşulları altında, baypas diyotları ters polarite modunda yani etkisiz haledir. Ancak hücreler arasında bir uyumsuzluk veya FV panelini etkileyen kısmi gölgelenme varsa baypas diyotu ileri polarite moduna geçer ve aktif durumda olur. Örneğin gölge alan hücreden değil, akımın içinden akmasına izin verir. Bu nedenle, diyotun aktif olduğu zamanki sıcaklığı, aktif olmayan diyotlardan daha yüksektir.

Güneş Panellerinde By-pass Diyodu Kaynaklı Hatalar

Elektrik pano bağlantıların aşırı ısınması

Büyük ölçekli GES’lerde genellikle DC toplama kutuları ile merkezi eviriciler kullanılır. Toplama kutuları tek tek DC dizilerini toplamak ve bunları daha büyük tek bir kabloya bağlamak için kullanılır. Bu toplama kutularında çoğu zaman uygun olmayan kablo bağlantılarından, iç çapraz ve gevşek kablo bağlantısından kaynaklanan termal sorunlar görülür.

Elektrik Panolarındaki Bağlantıların Aşırı Isınması

Termal Görüntülemedeki Küresel Standartlar

Termal muayenedeki kullanılacak ekipman (termal kamera), minimum ışınım, maksimum rüzgar hızı gibi bir çok ortam koşulu ve spesifikasyonu belirleyen standart IEC 62446-3 standardıdır.

IEC 60904–12-1 standardı ise laboratuvarlar veya üretim hatlarındaki fotovoltaik panellerin termal muayenesinin özelliklerini kapsar fakat şebekeye bağlı kurulu GES sistem muayenelerini ele almamaktadır.

Termal Görüntüleme ile Panellerdeki Tüm Sorunları Tespit Edebilir Miyiz?

Termal görüntüleme, yalnızca yüksek sıcaklıklara neden olan sorunları tespit ediyor. Ancak henüz sıcaklık artışına neden olmayan kusurları termal muayene ile tespit edemezsiniz.

Tespit edilmeyen bu kusurlar genellikle fotovoltaik panellerdeki mikro kırıklardır. Elektrolüminesans görüntüleme ile bu kırıklar hot spotlar haline gelmeden önce tespit edilebilir. Bu tür muayenelerden yeni bir yazımıza detaylı olarak bahsedeceğiz.

Kaynaklar:

IEC 62446-3

Report IEA-PVPS T13-10:2018

Yazar:

Fotovoltaik güneş panelleri güneş enerjisi santral yatırım tutarının büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Aynı zamanda bu güneş panellerine gözle görülemeyecek çok fazla kusur çeşidi olduğu için ilgili laboratuvarlar tarafından birçok performans ve güvenlik testi uygulanmaktadır. IEC 61215 standardı güneş panellerinde performansı etkileyecek asgari tasarım kriterlerini içerirken, IEC 61730 standardı ise güneş panellerinde santral güvenliğini etkileyecek tasarım kriterlerine yoğunlaşmaktadır. Teknolojinin hızla gelişmesi, ürün çeşitliliğini de beraberinde getirmektedir. Bu sebeple Uluslararası Standard Komisyonu her geçen gün test kapsamlarını ve test çeşitliliğini geliştirmektedir. IEC TS 63209-1:2021 standardı bu kapsamda oluşturulmuş ilk standarttır ve güneş panellerinin uzun dönem performansı hakkında yorum yapabilmek adına oluşturulmuş geniş kapsamlı güneş paneli testlerini içermektedir.

Güneş panelleri; IEC 61215 ve IEC 61730 standartlarına göre girdiği testleri başarı ile geçerse sertifika almaya hak kazanır. Standartta yazan tüm güneş paneli testleri önemli olmakla birlikte bazı testlerin tanımı aşağıdaki gibidir.

İlk olarak; IEC 61215 standardına uygun performans testleri ile fotovoltaik güneş paneline ait gücün, sıcaklık katsayılarının, izolasyon direncinin, termal ölçümlerin kontrolü yapılmaktadır. Yapılan performans testleri sonrası güneş panelleri belirli koşullarda yaşlanma testlerine sokulur. Aşağıda güneş paneli testlerine örnekler verilmiştir.

Termal Çevrim Testi: Güneş panelinden -40°C ile +85°C arasında akım geçirilerek fotovoltaik güneş panellerinin değişken sıcaklıklardaki performansları üst üste test edilir. Test tekrarına bağlı olarak güneş panellerinde oluşan hasar aşağıdaki gibidir.

Nem Donması Testi: Yüksek nemde ortam sıcaklığı ilk olarak +85°C’ye getirilir ve daha sonra -40°C’ye indirilir. Bu test üst üste tekrarlanır. Bu sayede donan nemdeki performans değerlendirilmiş olur.

Nemli Isı Testi: Fotovoltaik güneş panelleri 1000 saat boyunca +85°C sıcaklıkta ve %85 nem oranında tutulur. Test tekrarına bağlı olarak güneş panellerinde oluşan hasar aşağıdaki gibidir.

Mekanik Yükleme Testi: Minimum 2400Pa’da güneş panelinin ön ve arka yüzeyine üst üste basınç uygulanır.

Fotovoltaik güneş panelleri yukarıda bahsedilen yaşlandırma testleri sonrası tekrar performans testlerine tabii tutulur. Bu sayede güneş panellerinin uzun dönem performans kabiliyeti ve degredasyon miktarı ortaya çıkmış olur ve geçer not alırlarsa sertifikalanırlar.

Yukarıdaki testlere ek olarak güneş panellerine PID testi uygulanması gerekir. Güneş panelleri çalıştıkça iletken tabakası ile cam yüzeyinde oluşan potansiyel ile sodyum iyonları tepkimeye girer ve panel yüzeyinde pozitif yük birikir. Bu etkileşime PID, oluşturduğu kayba ise PID kaybı denir.

Sırasıyla güneş paneli kalite kontrol süreci aşağıdaki gibidir.

Üretim Öncesi Sertifika ve Eklerinin Kontrolü

Bir fabrikadan çıkan farklı teknolojiye ve güce sahip her bir güneş paneli standartlarda belirtilen güneş paneli testlerine tabii tutulmalıdır. Bir güneş paneli için alınmış sertifika başka güneş paneli için kullanılamaz. Bu sebeple güneş panelleri sahaya gelmeden önce üretim hattında da uzman mühendisler tarafından kontrol edilmelidir. Bu kontrol ilk olarak kullanılacak güneş paneline ait sertifikanın ve eklerinin kontrolü ile başlar. Sertifika, sertifika ekleri ve hammadde listesinde belirtilen tüm ham maddelerin geçerli ve birbiriyle tutarlı olması gerekmektedir. Eğer bu dokümanlar arasında tutarsızlık varsa güneş paneli sertifikalı olmama ihtimali vardır.

Üretim Aşamasında Fabrika Kontrolü

Fotovoltaik güneş paneli üretimi esnasında yapılması gereken birçok kontrol vardır. Bunlar sırasıyla ham madde deposu, iklimlendirme, üretim hattı ve sevkiyat kontrolleridir.

Aynı zamanda güneş paneli fabrika testlerine de eşlik edilir. EL görsel ve güneş paneline ait güç değerini veren Flash Test sonuçlarının kontrolü oldukça önemlidir. Tüm güneş panellerine ait EL ve Flash Test sonuçları kontrol edilir. Bu kontroller ve müdahaleler güneş paneli ömrünü uzattığı gibi güneş panellerinin taahhüt edilen güçte olup olmadığının fabrikada tayin edilmesini sağlar.

Güneş panellerinin standardlara ve sertifikaya uygun şekilde üretimi kontrol edildikten sonra sahaya sevkine onay verilir.

Fotovoltaik Güneş Panellerinin Santraldeki Kontrolü

Fotovoltaik güneş panellerinin performansını santralde yapılan testler ile ölçümlemek mümkündür. Bu testler; IV curve ölçümü, drone ve el termali ile hot-spot ölçümü – IEC 62446, güneş panellerin el (elektrolüminesans) testi – IEC 61215 / IEC 61646, izolasyon (hipot) testleri – IEC 62446, topraklama değeri ölçümüdür. IEC standartlarına göre güneş enerjisi santrallerine uygulanan ölçüm hizmetleri ile ilgili detaylı paylaşımımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Akredite Bir Firma Tarafından Yapılacak GES Denetiminin Faydaları

Solarian Enerji A.Ş., AB-0649-M dosya numarası ile TÜRKAK akreditasyonu bulunan bir A tipi muayene kuruluşudur. Akreditasyon kapsamında; IEC 62446, IEC 61215, IEC 62730 gibi yukarıda bahsedilen tüm standartlar bulunmaktadır. Kapsamın tamamına buradan ulaşabilirsiniz. TÜRKAK akreditasyonuna sahip firmamıza güneş panellerinizi denetleterek güneş panellerinizin durumu hakkında bilgi sahibi olabilir, tüm dünyada geçerli akredite bir denetim raporuna sahip olabilirsiniz. Bizimle iletişime geçmek için aşağıdaki formu doldurun.

Güneş Panellerinde (PV) Termal Görüntüleme