Apesar do poder da engenharia, nenhum sistema é à prova de falhas. A colocação em serviço estabelece uma referência de desempenho para aceitação do cliente e manutenção de seguimento. A colocação em serviço é importante não apenas para o desempenho do sistema fotovoltaico (PV), mas também para a longevidade do equipamento, segurança, ROI e garantias.
Passo 1: Conceção e produção do sistema fotovoltaico
Para obter a produção prevista na sua instalação, determine o seu recurso solar e tenha em consideração toda a sombra que possa ocorrer nos painéis. O recurso solar é medido em horas de pico de sol e equivale ao número de horas por dia em que o seu painel solar atinge 1000 watts por metro quadrado. Por exemplo, em muitas partes da Califórnia o recurso solar é elevado: 6000 watts por metro quadrado, ou 6 horas de pico de sol. Utilize o medidor de irradiação solar Fluke IRR-1 para determinar a irradiação solar real (watts/m²) e a sombra no local para obter uma referência.
Imaginemos que tem um painel PV de 10 kW. Pode calcular a produção anual prevista efetuando a multiplicação: painel de 10 kW x 6 horas de pico de sol x 365 dias por ano x 0,85 (redução de 15% devido a perdas de energia na cablagem e no inversor). Este painel deve produzir 18,615 kWh de energia por ano, ou 51 kWh por dia.
Passo 2: Medição do desempenho de PV
Assim que o sistema estiver instalado, certifique-se de que está a funcionar conforme concebido, medindo as respetivas caraterísticas elétricas e a potência de saída real do painel.
O desempenho de um painel PV baseia-se na respetiva curva de tensão-corrente (IV). Um inversor não só converte DC para AC, como também maximiza a respetiva potência de saída através da captação da corrente e da tensão (uma vez que a potência corresponde a tensão x corrente) com maior produção de energia pela cadeia. A corrente de curto-circuito (ISC) é a corrente máxima de uma célula e não será produzida energia, uma vez que não existe diferença de tensão: os cabos positivo e negativo estão em contacto. A tensão de circuito aberto (Voc) é a tensão máxima de uma célula: não será produzida energia, uma vez que o circuito está aberto. O ponto em que o módulo produz mais energia é chamado de ponto de energia máxima (mpp).
Para saber se um painel está a funcionar conforme previsto, tem saber a VOC e a ISC indicadas na folha de dados do módulo. Meça a Voc e a ISC antes e depois da instalação.
A Voc é medida utilizando a pinça amperimétrica Fluke 393 FC com categoria CAT III para determinar a tensão entre os terminais positivo e negativo. A 393 FC tem classificação CAT III 1500 V/CAT IV 600 V, o que a torna segura e fiável para efetuar medições em ambientes CAT III, como instalações solares. Utilize o termómetro IV Fluke 64 MAX para determinar a temperatura do módulo para ter em consideração o efeito da temperatura na Voc (quanto menor for a temperatura, maior será a tensão, e vice-versa). A 393 FC emite um aviso de polaridade de som durante o teste de Voc. Se esta estiver invertida, o quadro "combiner box" ou outros circuitos podem ser ligados inadvertidamente em série, resultando em tensões superiores à tensão máxima de entrada do inversor.
Para testar a ISC, desligue todos os circuitos paralelos e, em segurança, provoque um curto-circuito. Meça a corrente entre os terminais positivo e negativo através de um multímetro. Defina o seletor para uma corrente superior ao esperado. Registe os valores de ISC e Voc na aplicação Fluke Connect™ e guarde-os para análise de tendências e relatórios
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Verifique a resistência de isolamento dos seus condutores, as ligações entre os módulos e entre os módulos e a estrutura, e a resistência à massa. Utilize a pinça de terra Fluke 1630-2 FC para medir a resistência à terra e garantir uma resistência inferior a 25 ohms.
Passo 3: Diagnosticar variações
Mesmo quando instalado corretamente, um sistema PV pode não corresponder à produção elétrica esperada. É muito importante que um módulo inclua as caraterísticas elétricas especificadas, sendo que um inversor tem uma corrente de entrada mínima e máxima, abaixo e acima das quais não existe potência de saída.
Cenário 1: A tensão de circuito aberto ou a corrente de curto-circuito é superior ou inferior à indicada na folha de dados
Neste caso, a sua cadeia contém um ou mais módulos cujas caraterísticas não estão de acordo com a especificação. A tensão de circuito aberto fora dos limites significa que o inversor pode não produzir energia. A corrente de curto-circuito fora dos limites indica que pode ter incompatibilidade de módulo, o que pode degradar gravemente o desempenho do painel, uma vez que a corrente de uma cadeia é limitada pelo módulo com a corrente mais baixa. Identifique e substitua os módulos.
Cenário 2: Potência de saída baixa
Se verificar que a potência de saída é inferior ao esperado, poderá ter um problema. Ainda que seja esperada alguma flutuação na saída, uma redução consistente relativamente à saída prevista pode indicar uma cadeia defeituosa, uma falha de ligação à terra, ou sombra.
Uma das causas pode estar relacionada com pontos quentes, a acumulação de corrente e calor numa célula em curto-circuito, o que resulta num desempenho reduzido e possível incêndio. As câmaras termográficas, como a câmara termográfica Fluke Ti480 PRO ou a câmara termográfica TiS75+, conseguem identificar pontos quentes rapidamente.
As falhas de ligação à terra são uma das causas, mas são mais difíceis de diagnosticar e requerem o teste de tensão e corrente de cada condutor e do condutor com ligação à terra do equipamento (EGC), que transporta a corrente residual à terra. A tensão e a corrente no EGC indicam uma falha de ligação à terra. Podem ocorrer falhas de ligação à terra devido a um isolamento do condutor danificado, uma instalação inadequada, cabos apertados e água, o que pode criar uma ligação elétrica entre um condutor e o EGC. Detete a origem do problema e substitua os cabos danificados ou melhore as condições.
Outras causas para a baixa potência de saída podem ser a sombra e a incorreta inclinação e direção da bússola (ângulo de azimute) para a sua localização. Utilize um pathfinder solar para detetar novas fontes de sombra e elimine-as, se possível. Embora possa não ser viável alterar a direção da inclinação e da bússola do painel para apontar os painéis mais diretamente em direção sol, deve estar a par dos ângulos de inclinação e azimute, estabelecendo uma referência futura.
Em sistemas PV de grande escala, a energia de um sistema solar passa pelos transformadores após ser invertida para aumentar a tensão e, em seguida, para os cabos de comutação e tensão média, onde a diminuição da resistência de isolamento é um problema comum. Para cabos de média e alta tensão, utilize o medidor de isolamento Fluke 1555 FC 10 kV, que pode testar até 10 000 volts.
Para sistemas com baterias, compare a tensão prevista da bateria e o estado de carga com os valores atuais utilizando o analisador de baterias da série Fluke 500.