Testy kategorii 2 – Krok 1: Test charakterystyki prądowo-napięciowej I-V
Pierwszym krokiem w testach kategorii 2 jest test charakterystyki prądowo-napięciowej stringu. Jest to rozszerzona wersja pomiarów Voc i Isc z kategorii 1 - oprócz wartości tych wartości (które w sposób naturalny z dwóch stron domykają krzywą I-V) wykreślenie całej charakterystyki pozwala uzyskać również informacje o napięciu punktu mocy maksymalnej Vmpp, prądzie punktu mocy maksymalnej Impp oraz maksymalnej mocy uzyskanej właśnie w tym punkcie Pmax (Pmpp). Dodatkowo przy równoległym zastosowaniu miernika irradiancji wykreślona charakterystyka I-V może być przeliczona do warunków STC (Standard Test Conditions) co w konsekwencji umożliwia realną ocenę efektywności pracy danej instalacji w stosunku do danych katalogowych producenta. Oprócz tego sam kształt charakterystyki pozwala zdiagnozować kilka podstawowych nieprawidłowości w pracy instalacji.
Norma PN-EN 62446-1 opisuje procedurę prawidłowej oceny efektywności pracującej instalacji – poniżej opiszemy tę procedurę w oparciu o obsługę przyrządów Metrel MI 3108 oraz MI 3109 (dla obu mierników jest ona w gruncie rzeczy tożsama).
W pierwszej kolejności konieczne jest sprawdzenie wartości aktualnej irradiancji w płaszczyźnie modułów ponieważ do poprawnego sprawdzenia efektywności norma PN-EN 62446-1 definiuje minimalną irradiancję, przy której takie badanie ma jakikolwiek sens na poziomie 400W/m2 – najlepiej jednak aby ta wartość przekraczała 500W/m2 i taka wartość jest przyjmowana jako warunek graniczny w omawianych przyrządach firmy Metrel. Przy mniejszych wartościach wykreślanie charakterystyki I-V jest oczywiście możliwe jednak niemożliwe jest przeliczenie jej do warunków STC, ponieważ wynik byłby skrajnie niemiarodajny. Norma PN-EN 61829 opisująca precyzyjnie zagadnienie badania efektywności modułów fotowoltaicznych i dokładne przeliczanie do wartości STC (25°C, 1000W/m2,współczynnik masy powietrza AM 1,5) definiuje wartość minimalną irradiancji jako 700W/m2. Korzystając z mierników MI 3108 lub MI 3109 mamy do dyspozycji kilka sposobów rejestracji jak i wprowadzania ręcznego wartości irradiancji i temperatury przyjmowanych do obliczeń. Omówimy pokrótce każdy z nich:
Sposób 1: Pomiar z wykorzystaniem zewnętrznego rejestratora A 1378 PV Remote Unit
Zarówno Metrel MI 3108 Eurotest PV w wersji PS jak i MI 3109 Eurotest PV Lite w wersji PS zawierają w wyposażeniu zewnętrzny rejestrator irradiancji i temperatury A 1378 PV Remote Unit. Rejestrator ten jest odpowiedzialny za ciągłe, równoległe rejestrowanie parametrów środowiskowych podczas wykonywania pomiarów przyrządem MI 3108 czy MI 3109. Przed rozpoczęciem pomiarów należy połączyć przyrząd i rejestrator poprzez port PS/2 i przeprowadzić synchronizację czasu obu elementów.
Połączenie do synchronizacji czasu oraz wyników pomiędzy przyrządami MI 3108/9 oraz A 1378
Synchronizacja ta wykonywana jest jednorazowo przed pierwszym pomiarem. Po poprawnej zsynchronizowaniu czasów przyrządy są rozłączane i nie wymagają wzajemnej komunikacji aż do zakończenia pomiarów, co umożliwia bezproblemowe korzystanie z zestawu nawet w przypadku dużych odległości pomiędzy elementami. Na wyposażeniu przyrządów znajdują się również czujnik irradiancji (ogniwo wzorcowe) oraz czujnik temperatury panelu, które w tym sposobie podłączane są właśnie do rejestratora A 1378:
Przykładowe połączenie czujnika irradiancji i temperatury modułu do rejestratora A 1378
Czujnik irradiancji powinien być umieszczony w płaszczyźnie panelu w taki sposób aby nie był zacieniony ani narażony na odbite światło. Czujnik temperatury natomiast powinien być umieszczony z tyłu panelu – możliwie najbliżej środka ogniwa i modułu. Po prawidłowym umiejscowieniu czujników i podłączeniu ich do rejestratora – uruchamiamy rejestrację – przyrząd stabilizuje wskazania i jeśli warunki są odpowiednie rozpoczyna rejestrację parametrów aż do momentu ręcznego zatrzymania procedury zapisu.Rejestrator próbkuje sygnały z czujników i zapisuje z przypisaniem dokładnej daty, godziny, minuty i sekundy, aby po zakończeniu pomiarów urządzeniem MI 3108 lub MI 3109 można było uzyskane wyniki i charakterystykę przeliczyć do wartości STC w oparciu o dane środowiskowe zarejestrowane przez rejestrator A 1378 oraz wprowadzone parametry elementów składowych instalacji i ich konfigurację. Będzie to wymagało ponownej synchronizacji rejestratora i miernika po zakończeniu pomiarów (dokładnie na tej samej zasadzie, co przeprowadzana przed pomiarami synchronizacja czasu). Po dokonaniu synchronizacji wyniki i charakterystyki zapisane w pamięci miernika zostaną natychmiastowo przeliczone do wartości STC w oparciu o pobrane z rejestratora dane i dopisane do adekwatnych komórek pamięci obok istniejących wartości zmierzonych. Ten sposób pomiaru jest najdokładniejszy, ponieważ uwzględnia wszystkie zmiany warunków pracy instalacji (irradiancja, temperatura panelu) podczas wykonywania testów charakterystyk I-V (co znacznie ułatwia pracę w przypadku badania dużej liczby stringów w rozległej instalacji). Dodatkowo (zgodnie z zaleceniami PN-EN 61829 - aby pomiary wykonywać na instalacji z ustabilizowaną temperaturą paneli) rejestrator A 1378 monitoruje temperaturę ogniwa również do 15 minut przed wykonaniem danego pomiaru charakterystyki I-V. Wykonywanie pomiarów z użyciem A 1378 jest więc sposobem pozwalającym na osiągnięcie najbardziej precyzyjnych wyników i jest zalecany w większości przypadków pomiarów całej instalacji.
Sposób 2: Jednorazowy pomiar wartości środowiskowych z poziomu miernika MI 3108 lub MI 3109
Podłączenie czujników irrandiancji i temperatury bezpośrednio do przyrządu MI 3108 lub MI 3109
W pewnych sytuacjach, kiedy pomiary służą celom orientacyjnym (lub instalacja jest mała, a warunki środowiskowe stabilne) można zrezygnować z ciągłej rejestracji irradiancji i temperatury na rzecz jednorazowego pomiaru tych wartości. W takim przypadku nie ma oczywiście potrzeby synchronizacji z zewnętrznym rejestratorem parametrów środowiskowych, sondy są podłączane bezpośrednio do przyrządu pomiarowego (rozmieszczenie zgodnie z opisem w sposobie 1), a wartości STC obliczane bezpośrednio po zakończeniu pomiaru.
Sposób 3: Ręczne wprowadzanie wyników uzyskanych z innego przyrządu pomiarowego
Oprócz wspomnianych wyżej sposobów użytkownik przyrządów MI 3108 i MI 3109 może ręcznie wprowadzić wartości odczytane z innych urządzeń. Podobnie jak w przypadku sposobu nr 2 tutaj również wyniki przeliczone do STC zostają wyświetlone od razu z wartościami zmierzonymi.
Niezależnie od wybranego sposobu dostarczania informacji o warunkach środowiskowych sam pomiar wykonywany jest w sposób identyczny (jak wspomniano jedyną różnicą jest fakt, że w sposobie 1 na wyniki przeliczone do STC musimy poczekać do ponownej synchronizacji z rejestratorem A 1378, a w sposobach 2 i 3 wartości te wyświetlane są od razu).
Testy kategorii 2 – Krok 2: Inspekcja instalacji kamerą fotowoltaiczną
Badanie kamerą termowizyjną instalacji fotowoltaicznych nie stanowi tematu głównego niniejszej publikacji – postaramy się jednak zwięźle przekazać najważniejsze założenia przeprowadzenia tych pomiarów. Głównym celem tego typu pomiarów jest uchwycenie nienaturalnego rozkładu temperatur na elementach instalacji podczas jej normalnej pracy m.in. punktów o znacznie podwyższonej temperaturze czyli tzw. hotspotów. W ten sposób można zdiagnozować m.in. odwróconą polaryzację ogniw, awarię diody obejściowej czy innych uszkodzeń elementów instalacji. Pomiary powinny być wykonywane przy irradiancji większej niż 400W/m2, a optymalnie przy 600W/m2. W przypadku gdy wykryte zostaną anomalia należy podjąć dalsze kroki w celu eliminacji usterek. Oczywiście pomiary należy wykonywać odpowiednio dobraną kamerą termowizyjną z optyką dobraną do wielkości instalacji oraz odległości, z jakiej będziemy ją badać. Dokładny opis procedury sprawdzenia można znaleźć w zapisach normy PN-EN 62446-1.
Testy dodatkowe
Testy dodatkowe obejmują m.in. badanie napięcia względem ziemi, test diody zaporowej, pomiar rezystancji izolacji na mokro oraz ocenę zacienienia i są zazwyczaj wykonywane w celu diagnozy usterki wykrytej w wyniku wykonania testów kategorii 1 i 2. Szczegółowe informację również można znaleźć w zapisach normy PN-EN 62446-1.
Raporty pomiarowe
Raport z wykonanych pomiarów jest integralną częścią dokumentacji, którą każdy inwestor powinien otrzymać po zakończeniu budowy instalacji. Raport taki oprócz danych identyfikujących instalację powinien zawiera listę obwodów poddanych oględzinom i pomiarom, wyniki oględzin, wyniki pomiarów, datę kolejnego (okresowego) sprawdzania instalacji (określonego w oparciu o typ instalacji oraz obowiązujące przepisy) oraz szczegółowe dane kontaktowe osoby wykonującej sprawdzenie i jej podpis. Jak wspomniano wcześniej w publikacji kompletność i poprawność dokumentacji jest bardzo ważna z wielu powodów, więc inwestor powinien dokładnie ją przeczytać i sprawdzić wszystkie aspekty, a raporty pomiarowe są tutaj absolutnie kluczowe. W momencie, kiedy tego raportu nie będzie lub nie będzie on zawierał wszystkich kluczowych danych - w razie wypadku możemy mieć spore problemy z odzyskaniem pieniędzy z odszkodowania, jeśli nasz obiekt jest ubezpieczony. Należy również pamiętać w przyszłości o odpowiednich zabiegach konserwacyjnych i terminowym wykonywaniu pomiarów okresowych, które (oprócz bezpieczeństwa rzecz jasna) często zapewniają nieprzerwaną ochronę gwarancyjną całej instalacji fotowoltaicznej.Raporty pomiarowe powinny zawierać wyniki z wszystkich prób wymaganych przez normę PN-EN 62446 dla danego typu instalacji opisanych w niniejszej publikacji oraz ewentualnie inne składowe wymagane np. przez operatora sieci, do której dana instalacja ma być przyłączona. Przyrządy Metrel MI 3108 Eurotest PV oraz MI 3109 Eurotest PV posiadają na wyposażeniu oprogramowanie Eurolink PRO, które pomaga w łatwy sposób posegregować wykonywane pomiary biorąc pod uwagę strukturę danej instalacji oraz wydrukować wyniki oraz wykresy charakterystyk, które można załączyć do raportu i dokumentacji instalacji.
Przykładowa struktura instalacji fotowoltaicznej w pamięci przyrządów MI 3108 / MI 3109 z przypisanymi wynikami pomiarów
Przykładowe wyniki pomiarów wykonanych przyrządami MI 3108 / MI 3109 w oprogramowaniu EuroLink PRO
Przykładowa charakterystyka I-U wykonana przyrządami MI 3108 / MI 3109 w oprogramowaniu EuroLink PRO
Podsumowanie
Instalacje fotowoltaiczne są „darmowym” i bezpiecznym alternatywnym źródłem energii elektrycznej - o ile zostaną zaprojektowane, wybudowane i sprawdzone w oparciu o wymagania odpowiednich normy i przepisów. W przeciwnym wypadku może okazać się, że w domyśle dobrze zainwestowane pieniądze nie zwrócą się zbyt szybko, a dodatkowo ściągną dodatkowe ryzyko wystąpienia pożaru lub porażenia prądem elektrycznym. Dlatego też zarówno projektantom, monterom, osobom sprawdzającym jak i użytkownikom powinno zależeć na wdrażaniu jak najbardziej profesjonalnych, efektywnych i zarazem bezpiecznych rozwiązań zarówno na etapie doboru elementów składowych, montażu jak i sprawdzeń instalacji. W tym ostatnim aspekcie doskonale sprawdzą się urządzenia pomiarowe Metrel MI 3108 Eurotest PV oraz MI 3109 Eurotest PV Lite, które w bezpieczny i łatwy sposób pokazany pokrótce w niniejszej publikacji pozwalają badać nawet bardzo rozbudowane instalacje fotowoltaiczne.