À medida que os conjuntos fotovoltaicos envelhecem, existem muitas possíveis causas para o mau desempenho do sistema. Algumas podem ser esperadas, como perdas por sujeira ou degradação da matriz a longo prazo. Outras podem ser inesperadas, como falha no diodo de desvio, módulos quebrados e assim por diante. Por capturarem todos os pontos operacionais de corrente e tensão de uma fonte fotovoltaica, os traçadores de curva I-V são capazes de identificar sintomas de baixo desempenho em sistemas fotovoltaicos como nenhum outro aparelho.
Cada folha de dados do módulo fornece uma curva I-V modelo que representa todas as combinações de corrente e tensão nas quais é possível operar ou carregar o módulo sob condições de teste padrão (STC). Quando uma curva I-V medida difere significativamente em altura, largura ou formato da curva I-V prevista, que tem como base a curva do modelo I-V, mas é ajustada para condições reais de irradiância e temperatura, a natureza do desvio fornece pistas sobre possíveis problemas de desempenho. Os traçadores de curva I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, são fundamentais na detecção desses sintomas de desempenho inferior.
Kit analisador fotovoltaico Fluke Solmetric PVA 1500 V com Fluke SolSensor
Considerações de segurança na solução de problemas de sistemas fotovoltaicos
Ao trabalhar com sistemas elétricos, segurança é fundamental. É essencial compreender a construção e a operação do sistema fotovoltaico, utilizar equipamentos de teste devidamente classificados e aderir aos padrões de segurança, como a norma NFPA 70E. O uso de traçadores de curva I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, pode aumentar a segurança em comparação a outros métodos de teste, pois permite testes sem a necessidade de os circuitos estarem sob carga do conversor.
Procedimento básico de teste
Em sistemas fotovoltaicos comerciais e de escala pública, os traços da curva I-V são, normalmente, medidos em caixas combinadoras eletricamente isoladas. Por exemplo, se o monitoramento em nível de zona ou a termografia aérea indicar baixo desempenho em uma caixa combinadora, ela poderá ser sinalizada para inspeção. Uma vez isoladas, as inspeções visuais seguidas pelo traçado da curva I-V podem identificar circuitos de fonte com baixo desempenho. As medições de desempenho calibradas envolvem a instalação de um sensor de irradiância no plano do conjunto e a fixação de um sensor de temperatura na parte traseira do módulo. Cada circuito de fonte fotovoltaica é testado individualmente, o processo demora apenas de 10 a 15 segundos por circuito e os dados são salvos eletronicamente.
Forma e desempenho normais
Para identificar problemas de desempenho em campo, é necessário ter um padrão de comparação. Em situações de solução de problemas, é possível usar medições feitas em circuitos de fontes fotovoltaicas vizinhos para comparação. No entanto, os dados da placa de identificação do módulo geralmente são a base de comparação, especialmente ao avaliar o desempenho ao longo do tempo.
Antes de realizar testes de curva I-V, especifica-se qual módulo está sendo testado e quantos módulos estão conectados em série ou em paralelo. Com base nessas e em outras entradas de configuração, o software calcula as características de desempenho esperadas, como Isc, Imp, Voc, Vmp e Pmp, em condições de teste padrão. Como as condições no campo invariavelmente diferem das condições de teste de fábrica, os traçadores de curva I-V usam modelos matemáticos para considerar as condições reais de irradiância e temperatura em campo, e geram uma curva I-V prevista e um valor de potência máximo para o circuito ou módulo da fonte fotovoltaica sob teste.
Se um circuito ou módulo de fonte fotovoltaica estiver funcionando normalmente, sua curva I-V terá um formato normal. Além disso, a especificação de potência máxima de saída, que o traçador de curva calcula com base nos dados I-V, se aproximará muito da potência máxima prevista. Usamos o fator de desempenho (PF) neste contexto para quantificar até que ponto a curva I-V medida corresponde à curva prevista. O fator é relatado como uma porcentagem e calculado usando-se a potência máxima medida e prevista (PMP), conforme mostrado na equação PF = (PMP medido ÷ PMP previsto) × 100. Um formato de curva normal e um fator de desempenho entre 90% e 100% indicam que o circuito ou módulo de fonte fotovoltaica está operando corretamente e não está gravemente sombreado ou sujo.