Termowizja paneli fotowoltaicznych - kiedy może się przydać?

<h2">Termowizja a fotowoltaika. Kiedy i dlaczego może się przydać?

Być może, dla wielu z Was termowizja paneli fotowoltaicznych brzmi jak fanaberia. Musicie jednak wiedzieć, że wbrew pozorom jest to niezwykle istotne badanie, którego przeprowadzenie niekiedy jest po prostu wskazane. Dlaczego warto je rozważyć?

To, że panele fotowoltaiczne nagrzewają się podczas pracy, jest normalnym zjawiskiem. Przy temperaturze otoczenia ok. 40 stopni Celsjusza, nawet prawidłowo pracujący moduł potrafi nagrzać się do ok. 70 stopni Celsjusza. Nadmierne nagrzewanie się paneli fotowoltaicznych jest jednak dla nas informacją o awarii fotowoltaiki. Najczęściej mamy wtedy do czynienia z tzw. hot-spotami, które mogą być skutkiem różnego rodzaju uszkodzeń i problemów w pracy modułów (np. gradobicia, długotrwałego zacienienia czy mikropęknięć wywołanych nieprawidłowym obchodzeniem się z urządzeniem).

W dużym uproszczeniu im mniejszy prąd generuje ogniwo fotowoltaiczne, tym bardziej rośnie jego temperatura w porównaniu z pozostałymi. W uszkodzonym ogniwie wzrasta rezystancja i zaczyna się ono zachowywać się jak odbiornik energii. Przez to może nagrzać się do tego stopnia, że pojawia się realne ryzyko zapłonu i pożaru fotowoltaiki - moduł w tym punkcie może osiągnąć nawet 250 stopni Celsjusza. Dzięki termowizji ewentualne problemy można wyłapać i zniwelować, zanim do tego dojdzie.

Kiedy warto wykonać badanie termowizyjne dla fotowoltaiki?

Jak widać, że termowizja w fotowoltaice może się przydać. Kiedy warto po nią sięgnąć?

• Przy odbiorze instalacji fotowoltaicznej - norma PN EN 62446, która dotyczy badania bezpieczeństwa i efektywności instalacji PV określa zakres testów i badań, które warto przeprowadzić przy instalacji PV. Wśród nich jest badanie kamerą termowizyjną. Dzięki niemu można upewnić się, że moduły nie posiadają uszkodzeń (produkcyjnych lub związanych z transportem czy montażem), a przewody zostały poprowadzone i podłączone zgodnie ze sztuką.
• Po wystąpieniu ekstremalnych zjawisk pogodowych - czyli np. po dotkliwym gradobiciu czy bardzo silnym wietrze. Choć wytrzymałość paneli fotowoltaicznych na grad wcale nie jest mała, przy bardzo dużych gradzinach mogą pojawić się uszkodzenia. Podobnie jest w przypadku tornad czy trąb powietrznych, które coraz częściej zdarzają się w Polsce. Niestety, mikropęknięcia są niewidoczne gołym okiem, a zatem jedyna szansa na ich wykrycie, to badanie termowizyjne (w teorii można jeszcze wykonać zdjęcia elektroluminescencyjne, ale wiąże się to z ich demontażem). Badanie kamerą termowizyjną może być wręcz niezbędne w przypadku chęci skorzystania z ubezpieczenia fotowoltaiki po wystąpieniu takich zjawisk.
• Profilaktycznie - instalację warto poddać co jakiś czas termowizji, tak “na wszelki wypadek”, szczególnie jeśli zauważymy spadki uzysków, które nie są związane z porą roku czy specyfiką pracy instalacji PV.

Fotowoltaika - termowizja nie tylko dla paneli

Warto pamiętać, że nie tylko sama termowizja paneli fotowoltaicznych może być przydatna. Równie dobrze, tego typu badania można wykorzystać do kontroli instalacji elektrycznej wchodzącej w skład systemu PV.

Co oprócz paneli warto badać kamerą termowizyjną? Przede wszystkim szybkozłączki - czyli inaczej złącza MC4. Według badań m.in. BRE National Solar Center, to właśnie ten element ma istotny wpływ na pojawienie się ryzyka pożarowego (problemem są niewłaściwie dobrane złączki czy niedokładne wykonanie połączenia). Przy badaniu kamerą termowizyjną można wyłapać np. przegrzewanie się centralnej części złączki, które może świadczyć o błędach montażowych.

Źródło: Badania termowizyjne krzemowych modułów fotowoltaicznych, Sarniak M., wip.sggw.pl

Oprócz tego należy przeprowadzić testy termowizyjne newralgicznych punktów - przewodów, puszek połączeniowych, diod bypass. Można również przeprowadzać badania termowizyjne falownika. Urządzenie to, podobnie jak moduły, nawet przy prawidłowej pracy nagrzewa się do wysokich temperatur (szczególnie radiator, który może osiągnąć nawet 80 stopni Celsjusza). Badanie termograficzne może jednak pomóc wyłapać anomalie w tym zakresie.

Termowizja paneli fotowoltaicznych i reszty systemu - jak przebiega?

Zacznijmy od kilku słów na temat przygotowania do przeprowadzenia badania. Aby dało ono wymierne i przydatne wyniki, należy dopilnować kilku kwestii. Jakich?

• Instalacja powinna pracować - produkcja powinna ruszyć co najmniej kilkanaście minut przed rozpoczęciem badania.
• Najlepiej, aby nasłonecznienie było wyższe niż 600 W/m2, a nie mniejsze niż 400 W/m2. Dobrze również zadbać o w niższe temperatury otoczenia - w praktyce badanie najlepiej wykonywać zatem w miesiącach wiosennych lub wczesną jesienią, ewentualnie należy wybrać letnie, słoneczne przedpołudnie.
• Prędkość wiatru nie powinna przekraczać 28 km/h.
• Należy wybrać słoneczny dzień, w którym nie będą występować nagłe zmiany w natężeniu promieniowania (ograniczone zachmurzenie).
• Panele fotowoltaiczne muszą być czyste i suche - zabrudzenia będą wywoływać przejściowe wzrosty temperatury, które zaburzą wyniki.

W zależności od sposobu montowania modułów oraz typu modułów, badanie można wykonywać zarówno od przodu (od strony szyby), jak i od tyłu lub z obu stron (zalecane w przypadku modułów dwustronnych). Osoba przeprowadzająca badanie powinna unikać rzucania cienia na badane urządzenie. Należy też uważać na promieniowanie odbite, które również może zaburzać wyniki badania. Pomiarów temperatury dokonuje się w odległości ok. 2-3 metrów od powierzchni badanego obiektu.

Źródło: Badania termowizyjne krzemowych modułów fotowoltaicznych, Sarniak M., wip.sggw.pl

W przypadku trudno dostępnych miejsc oraz większych systemów, do termowizji paneli fotowoltaicznych wykorzystuje się drony wyposażone w kamery termowizyjne.

Kamera termowizyjna do fotowoltaiki. Jaka?

Podstawowym narzędziem w termografii jest kamera termowizyjna. Trzeba jednak wiedzieć, że nie może być to jakiekolwiek urządzenie. Minimalne, zalecane wymagania sprzętowe dla kamer wykorzystywanych w termowizji paneli fotowoltaicznych określa wspomniana już norma PN EN 62446-3.

W fotowoltaice najczęściej wykorzystuje się kamery termowizyjne wyposażone w niechłodzone detektory bolometryczne FPA, rejestrujące promieniowanie podczerwone o długiej fali (od 8 μm do 14 μm). Zakres obsługiwanych temperatur powinien wynosić od -20 do +120 stopni Celsjusza. Czułość urządzenia powinna wynosić ok. 100 mili kelwinów (w temperaturze 30 stopni Celsjusza), zaś błąd bezwzględny - +/- 2 kelwiny.

Przy doborze kamery termowizyjnej do fotowoltaiki ogromne znaczenie ma również jej rozdzielczość wyrażona w pixelach. W normie nie określono jej minimalnych parametrów, jednak podano zalecane - wynoszą one od 320x240 px. Bardzo ważna jest również rozdzielczość optyczna, określająca wielkość pikseli (w mm) na obrazie termograficznym

Co więcej, urządzenie powinno posiadać funkcję zmiany parametrów takich jak emisyjność oraz możliwość zmiany ostrości czy zakresu pomiarowego.

Ile kosztuje kamera termowizyjna do fotowoltaiki?

Z racji konieczności spełnienia powyższych kryteriów, urządzenie, które nada się do termowizji paneli fotowoltaicznych nie należy do najtańszych. Profesjonalna kamera termowizyjna do fotowoltaiki i nie tylko to wydatek od kilku do nawet kilkunastu tysięcy złotych.

Na rynku można znaleźć tańsze modele, jednak one raczej nie będą się nadawały do uzyskania precyzyjnych i wiarygodnych wyników. Oczywiście, jeśli termowizją chcemy się zająć wyłącznie hobbystycznie, kamera za kilkaset złotych spełni swoje zadanie. Niestety, gdy badanie potrzebne jest nam np. do skorzystania z gwarancji na fotowoltaikę, potrzebne będą profesjonalne narzędzia oraz analiza.

Profesjonalna termowizja paneli fotowoltaicznych - cena

Skoro inwestycja we własne urządzenie nie zawsze ma sens, to przejdźmy teraz do kwestii ceny badania paneli fotowoltaicznych kamerą termowizyjną. Ile może kosztować taka usługa?

Wiele zależy od:

• lokalizacji,
• zakresu badania,
• typu i wielkości instalacji.

Kompletna usługa, uwzględniająca przeprowadzenie badania termowizyjnego oraz wykonanie raportu dla mikroinstalacji to koszt od ok. 300 - 700 zł brutto.

Podsumowując, termowizja paneli fotowoltaicznych, przewodów, złączek czy falownika to badanie, które może okazać się niezbędne. Warto z niego skorzystać szczególnie przy odbiorze instalacji fotowoltaicznej (wówczas pomoże wykryć m.in. ewentualne błędy montażowe czy wady produkcyjne paneli), jak również po wystąpieniu zjawisk atmosferycznych, które mogą uszkodzić instalację (np. gradobicie). Badanie, wykonane za pomocą profesjonalnych urządzeń, przez kompetentną osobę, może posłużyć m.in. do realizacji roszczeń związanych z ubezpieczeniem.