Apesar da grande engenharia, nenhum sistema é à prova de falhas. É aí que entra o comissionamento, estabelecendo uma linha de base de desempenho para aceitação do cliente e manutenção para este fim. O comissionamento é importante não apenas para o desempenho do sistema fotovoltaico (PV), mas também para a longevidade do equipamento, segurança, ROI e garantias.
Etapa 1: Projetar e produzir sistema fotovoltaico
Para encontrar a produção esperada em seu local, determine seu recurso solar e leve em consideração o sombreamento que pode ocorrer sobre os painéis. O recurso solar é medido nas horas de pico do sol, que é o número de horas que sua instalação atinge 1.000 watts por metro quadrado por dia. Por exemplo, em muitas partes da Califórnia, o recurso solar é ótimo: 6.000 watts por metro quadrado, ou 6 horas de sol de pico. Use o medidor de irradiância solar Fluke IRR-1 para determinar a irradiância solar real (watts/m2) e sombreamento em seu local para desenvolver uma linha de base.
Digamos que você tenha um painel fotovoltaico de 10kW. Você pode calcular a produção anual esperada multiplicando o painel de 10kW x 6 horas de pico do sol x 365 dias por ano x 0,85 (redução de 15% devido às perdas de energia na fiação e no inversor). Essa matriz deve produzir 18,615 kWh de energia para nós por ano, ou 51kWh por dia.
Etapa 2: Medindo o desempenho do painel fotovoltaico
Depois que o sistema estiver instalado, certifique-se de que esteja operando conforme projetado, medindo suas características elétricas e a saída de energia real da matriz.
O desempenho de uma matriz fotovoltaica é baseado em sua curva de corrente-tensão (IV). O conversor não apenas converte CC em CA, mas também maximiza sua saída de energia capturando a corrente e a tensão, uma vez que a energia é tensão x corrente, na qual a linha está produzindo mais energia. A corrente de curto-circuito (Isc) é a corrente máxima de uma célula e nenhuma energia será produzida porque não há diferença de voltagem, os fios positivo e negativo estão se tocando. A tensão de circuito aberto (Voc) é a tensão máxima de uma célula e nenhuma energia será produzida porque o circuito está aberto. O ponto em que o módulo produz mais potência é chamado de ponto de potência máxima (mpp).
Para saber se uma matriz está funcionando conforme projetado, você precisa saber o Voc e o Isc, que estão listados na folha de dados do módulo, meça o Voc e o Isc antes e depois da instalação.
O Voc é medido usando o alicate amperímetro Fluke 393 FC CAT III para determinar a tensão entre os terminais positivo e negativo. O 393 FC é classificado como CAT III 1500 V/CAT IV 600V, tornando-o seguro e confiável para fazer medições em ambientes CAT III, como instalações solares. Use o termômetro Fluke 64 MAX IR para determinar a temperatura do módulo para considerar o efeito da temperatura no Voc (quanto menor a temperatura, maior a tensão e vice-versa). O 393 FC fornece aviso de polaridade de áudio durante o teste de Voc. Se estiver invertido, a caixa combinadora ou outros circuitos podem ser acidentalmente conectados em série, resultando em tensões acima da tensão máxima de entrada do inversor.
Para testar o Isc, desconecte todos os circuitos paralelos e coloque o circuito em curto com segurança. Meça a corrente entre os terminais positivo e negativo por meio de um multímetro. Ajuste o seletor para uma corrente maior que a esperada. Registre os valores de Isc e Voc no aplicativo Fluke Connect™ e salve-os para análise de tendências e desenvolvimento de relatórios
Verifique a resistência de isolamento dos condutores, as conexões entre os módulos e entre os módulos e o suporte, e a resistência ao aterramento. Use o alicate de aterramento Fluke 1630-2 FC para medir a resistência do aterramento para garantir uma resistência de menos de 25 ohms.
Etapa 3: Diagnosticando variações
Mesmo quando instalado corretamente, um sistema fotovoltaico pode não atender à produção elétrica esperada. É muito importante que um módulo tenha as características elétricas especificadas, pois um conversor tem uma corrente de entrada mínima e máxima, abaixo e acima do qual não terá saída de energia.
Situação 1: Tensão de circuito aberto ou corrente de curto-circuito é maior ou menor do que na folha de dados
Neste caso, seu cabo tem um ou mais módulos cujas características não atendem às especificações. Tensão de circuito aberto fora da faixa significa que seu inversor pode não produzir energia. Corrente de curto-circuito fora do intervalo indica que você pode ter incompatibilidade de módulo, o que pode degradar gravemente o desempenho do sua matriz porque a corrente de uma cadeia é limitada pelo módulo com a corrente mais baixa. Identificar e substituir os módulos.
Situação 2: Saída de energia baixa
Se você perceber que a saída de energia é menor do que o esperado, pode haver um problema. Embora alguma flutuação na saída seja esperada, uma saída consistentemente menor do que a prevista pode ser um sinal de uma linha com defeito, uma falha de aterramento ou sombreamento.
Um dos motivos pode ser os pontos quentes, o acúmulo de corrente e calor em uma célula em curto-circuito, resultando em desempenho reduzido e possível incêndio. Os termovisores como a câmera infravermelha Fluke Ti480 PRO ou a câmera térmica TiS75+ podem identificar rapidamente os pontos quentes.
Asfalhas de aterramento são outra, mas são mais difíceis de diagnosticar e exigem o teste da tensão e da corrente de cada condutor e do Condutor de Aterramento do Equipamento (EGC), que transporta a corrente extraviada para o aterramento. A tensão e a corrente no EGC indicam uma falha de aterramento. As falhas de aterramento podem ocorrer devido ao isolamento do condutor danificado, instalação inadequada, fios presos e água, o que pode criar uma conexão elétrica entre um condutor e o EGC. Encontre a origem do problema e substitua os fios danificados ou melhore as condições.
Outros motivos para a baixa potência de saída podem ser sombreamento e inclinação e direção da bússola inadequadas (ângulo de azimute) para sua localização. Use um guia solar para encontrar novas fontes de sombreamento e remova-as, se possível. Embora possa não ser viável alterar a inclinação e a direção da bússola da matriz para apontar os painéis mais diretamente para o sol, você deve saber os ângulos de inclinação e azimute para estabelecer uma linha de base para referência futura.
Em sistemas fotovoltaicos de grande escala, a energia de um sistema solar passa por transformadores depois de ser invertida para aumentar a tensão e, em seguida, para painéis e cabos de média tensão, onde a resistência de isolamento diminuída é um problema comum. Para cabos de média e alta tensão, use o medidor de isolamento Fluke 1555 FC 10 kV, que pode testar até 10.000 volts.
Para sistemas com baterias, compare a tensão esperada da bateria e o estado de carga com o real usando o analisador de bateria Fluke Série 500.