Mismás: új kifejezés a napelemes szakmában
2014/6. lapszám | Demjén Zoltán | 3737 |
Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Úgy tűnik, hogy egy új kifejezéssel kell megbarátkoznunk, amelyet a napelemes szakma egyre gyakrabban emleget, tegyük hozzá, nem ok nélkül. A Mismatch jelentése: a napelemcellák, a napelemmodulok, a napelemes erőmű komponenseinek együttműködési mutatója.
A mindennapi életből is ismerős szó sokak számára sejteti, hogy valami kavarodásról, egyvelegről van szó. A napelemes rendszerek esetében vegyes dolgok együttesét, együttműködését kell alatta értenünk. Elsőre ezen persze senki nem csodálkozik, hiszen tudvalévő, hogy a napelemes rendszerekben vannak napelemmodulok, inverterek, kábelek, mérő-, vezérlő- és védőberendezések, tartószerkezetek, melyek egymástól funkcionálisan eltérők, ami rendjén is van.
Az már kevésbé kézenfekvő, hogy a napelemmodulokra is úgy tekintsünk, mint egymástól eltérő elemekre, pedig ezt kell tennünk, ugyanis a gyakorlati tapasztalatok ezt támasztják alá. Olyannyira komolyan veszik a szakmában a „mismás” jelenségét, hogy a napelemes rendszertervező és szimulációs szoftverekben is jelen van a napelemmodulokra vonatkozó „mismás” valamilyen konkrét értékkel (amit a gyártók adnak meg, mértéke általában 2%), mint egyike azon paramétereknek, melyek negatívan hatnak a rendszer teljes hozamára, illetve megtérülésére.
Itt szeretném felhívni a tisztelt olvasó figyelmét arra, hogy a „mismáson” kívül a napelemes rendszertervező szoftver háttérszámításait irányító matematikai modellek figyelembe veszik a részleges terhelésből (Part Load), a modulok hőmérsékletemelkedéséből (Tempera-ture), a „bypass” diódák alkalmazásából (Diodes) és a sztringkábelezésből származható veszteségeket is. Összességében a veszteségek elég jelentősek is lehetnek, könynyen elérhetik egy jó rendszer esetében is akár a 10%-ot, ami éves szinten nagyon komoly termelés- és árbevétel-kiesést jelenthet. Gyengébb minőségű rendszerek esetében a veszteségek még nagyobbak lehetnek.
A napelemmodulok sztringekbe való kábelfüzérezése során kialakuló moduleltérésekből (hiszen elektromos paramétereiket tekintve nincs két abszolút egyforma napelemmodul), kábelhosszakból, csatlakozásokból származtatható veszteségeken kívül jelentős lehet az árnyékhatások által okozott, eltérő üzemi állapotokból származó veszteség is, amit szintén „mismásként” kezelnek.
A rendszerbe szervezésből adódóan, előre látható módon a „mismások” százalékban kifejezett értéke sajnos növekszik, ami, valljuk be, senki számára sem örvendetes, főleg nem a rendszert üzemeltetők számára, hiszen ez a termelési veszteség-növekedését jelenti. A jó hír, hogy a „mismás” (lényegesen eltérő üzemi állapotban lévő napelemmodulok) gyorsan felderíthető valós működési körülmények között, egy érintésmentes termográfiai vizsgálati eljárással, így kiszűrhetők a rendszerből „kilógó” elemek, cseréjükkel pedig orvosolható a „mismás”, melynek végső eredménye a termelési hozam növekedése. Fentebb említettem újfent az árnyékhatásokat, amelyeket a VL-ben megjelent korábbi cikkeimben (2012/9.) a napelemmodulok szintjén már bemutattam, ám jelen esetben már a napelemes rendszer szintjén értelmezzük újra a jelenséget.
Segítséget nyújt a megértéshez a légi felvételen (1. kép) jól megfigyelhető kiterjedt árnyékterület, melyet általában gomolyfelhők átvonulása okoz. A felhőátvonulások nem ritkák az égbolton, árnyékhatásaik a földfelszínen folyamatosan jelen vannak, és szinte kizárt a pontos megismétlődésük. Ebből következik, hogy a napelemes rendszerekre gyakorolt hatásuk változó, előre pontosan nem ismerhető. Ilyen változó körülmények között a napelemes rendszerek termelése is változó lesz. Pl. ez az egyik oka az állandó eltérésnek a számított és a valós hozamok között. Bizonyos körülmények között akár a sorba kapcsolt napelemmodulok is sérülhetnek, mert az árnyékzónába kerülő modulokon „csattan” a nem árnyékolt, sorba/párhuzamosan kötött modulok termelésének az „ostora”. És tegyük hozzá, hogy a napelemes rendszer szintjén is érvényes a „leggyengébb láncszem elve”, azaz ha valami sérül és abból kifolyólag gyengébben teljesít, akkor az egész rendszer is gyengébben fog teljesíteni. Ezért van értelme a rendszerek időszakos karbantartó felülvizsgálatának, aminek leggyorsabb módja véleményem szerint a termográfiai ellenőrző vizsgálat. Mert ha nincs látható sérülés a napelemmodulokon, akkor a rendszert egyben és annak elemeit külön-külön is meg kell mérni kézi elektromos mérőműszerekkel.
Ez a munka nagyon időigényes, költséges (közben bizonyos invertereket is le kell állítani ideiglenesen, ami termeléskiesést is jelent), és a biztonsági előírásokat is be kell tartani, mert feszültség alatt lévő rendszerekről van szó. Termográfiai eljárással a napelemmodulok mindkét oldalukról vizsgálhatók a sorok között haladva, így viszonylag rövid idő alatt ellenőrizhető egy sztring.
 |
 |
 |
A termográfiai eljárás azért alkalmazható eredményesen, mert a napelemmodulokban előforduló hibákat és meghibásodásokat minden esetben bizonyos hősugárzás (infravörös spektrumban) fokozott jelenléte (pl. „hot-spot”, cellák megváltozott ellenállása, esetleg söntjelenség) vagy nem jelenléte (nem működő napelemmodul, vagy a modulon belül szakadásban lévő cellák sztringje nem melegszik) jellemez. Megfelelő minőségű hőkame-rával készített felvételekkel dokumentálni lehet a vizsgálatokat (2-3. kép). A felderített hibás napelemmodul a karbantartási előírásoknak megfelelően célzottan cserélhető (garanciálisan, lehetőleg azonos típussal – többek között ezért is fontos megbízható gyártóra alapozni).
A témában írt korábbi cikkeimben (2012/10.) bemutattam a napelemmodulokat érintő árnyékhatásokat, a „hot-spot” jelenséget. A rendellenes működésű cellák infravörösben jól érzékelhető túlmelegedését termog-ráfiai felvételekkel illusztráltam. Egyik-másik felvételen (4. kép) már akkor is megfigyelhető volt bizonyos cellák eltérő hőmérséklete egy adott sztringben, aminek oka a cellák eltérő elektromos paramétereiben keresendő. Összességében a modulról készített termográfiai felvételeken jól látható módon dokumentálható a cellák állapota, megszámolhatók a kirívó cellák, számukból következtethetünk egy gyártó termékére esetleg jellemző „mismás” értékre. Elmondható, hogy mennél kisebb ez a szám, annál jobb a modul.
Több (de nem elegendő) napelemmodul-gyártó (főleg a kristályos cellákból építkező) rájött erre, és manapság az STC és NOCT méréseken kívül már alkalmaznak termográfiai és elektrolumineszcenciás vizsgálatokat is a gyártás végző fázisában, felvételekkel dokumentálva a modulok gyári állapotát (5. kép). Megjegyzem, én még nem találkoztam olyan esettel, amikor a gyártó önszántából mellékelte volna ezeket a felvételeket a vásárló számára átadott technikai dokumentációhoz, holott ez lenne az egyik legjobb meggyőző erő és nem kis marketingfogás a piac megszerzésére. Legjobb tudomásom szerint a hazai gyártók egyike sem alkalmazza még a termográfiai vagy elektrolumineszcenciás vizsgálati módszert. Reméljük, hamarosan fogják.
