Nowoczesna instalacja fotowoltaiczna: jak pomagają w niej drony?

Nowoczesna instalacja fotowoltaiczna to dziś znacznie więcej niż panele na dachu i falownik w garażu. Magazyn energii, system zarządzania i monitoring online sprawiają, że właściciel widzi w telefonie każdą kilowatogodzinę. Paradoks polega na tym, że najkosztowniejsze usterki dzieją się na poziomie pojedynczego ogniwa, a tam nie sięga żaden z tych systemów. Sięga za to dron.

Czym nowoczesna instalacja fotowoltaiczna różni się od starszych?

Przede wszystkim tym, że nie kończy się na panelach i falowniku. Do zestawu dołączyły magazyn energii, falownik hybrydowy oraz system zarządzania, który decyduje, czy nadwyżka trafia do akumulatora, do bojlera, czy do sieci. W programie dotacyjnym na przydomowe magazyny energii system EMS i tryb wyspowy są wręcz warunkiem otrzymania wsparcia.

Zmieniły się też same moduły, bo ogniwa typu N są znacznie mniej podatne na degradację PID i LID niż starsze konstrukcje. Im więcej elementów w układzie, tym więcej miejsc, w których coś może cicho przestać działać, dlatego firmy takie jak Fotowoltaika APP Energy Kielce traktują dziś przegląd instalacji jako część obsługi, a nie dodatek na życzenie.

Skąd biorą się hot spoty i mikropęknięcia w modułach?

Hot spot powstaje wtedy, gdy jedno ogniwo przestaje produkować prąd, ale nadal tkwi w szeregowym połączeniu z resztą modułu. Zamiast oddawać energię, zaczyna zamieniać w ciepło prąd płynący z sąsiednich ogniw, a wystarczy do tego trwałe zacienienie przez komin albo warstwa ptasich odchodów. Powstaje punkt o podwyższonej rezystancji, w którym temperatura jest wyraźnie wyższa niż w reszcie panelu.

Mikropęknięcia to z kolei pęknięcia w krzemowych płytkach, ukryte pod szkłem i niewidoczne z zewnątrz. Część powstaje w fabryce, część podczas transportu, a sporo dokłada sam montaż. Są przy tym jedną z najczęstszych przyczyn hot spotów, więc obie usterki zwykle idą w parze i występują w większości instalacji fotowoltaicznych.

Skutki narastają powoli. Najpierw spada uzysk, bo osłabione ogniwo ogranicza prąd całego łańcucha, a niewykryte wady modułów potrafią obniżyć uzysk z instalacji nawet o dwadzieścia procent. Z czasem dochodzi ryzyko wypalenia tylnej folii, a w skrajnych przypadkach pożaru.

Co pokazuje kamera termowizyjna zamontowana na dronie?

Rozkład temperatur na całej powierzchni instalacji fotowoltaicznej, moduł po module. Dron zabiera zwykle dwa czujniki naraz, kamerę podczerwieni i kamerę światła dziennego, dzięki czemu każdą anomalię termiczną da się od razu przypisać do konkretnego modułu.

Jeden przelot obejmuje powierzchnię, którą z ziemi trzeba by obchodzić moduł po module, więc czas diagnostyki skraca się nawet o dziewięćdziesiąt procent. Efektem nie są przy tym same zdjęcia, tylko raport zgodny z normą IEC TS 62446-3, z lokalizacją i klasyfikacją każdej usterki.

Na czym polega badanie elektroluminescencyjne modułów?

Na odwróceniu zasady działania ogniwa, które zamiast produkować prąd zaczyna świecić. Do modułu podaje się prąd z zewnętrznego źródła, a krzem emituje wtedy światło w podczerwieni. Obszary uszkodzone świecą słabiej, więc badanie EL pokazuje pęknięcia jako ciemne plamy i linie na jaśniejszym tle ogniwa.

Czułość jest tu wyższa niż w termowizji, bo metoda ujawnia pęknięcia rzędu pół milimetra, czyli takie, które nie dają jeszcze objawów cieplnych. Sam układ pęknięć pozwala też odróżnić uszkodzenie transportowe od montażowego, co bywa rozstrzygające w sporze gwarancyjnym.

Ograniczeniem pozostaje wymóg ciemności, przez co klasyczne badanie wykonuje się nocą. Firma Aerial PV wspólnie z niemieckim instytutem ISFH opracowała jednak pomiar EL z drona prowadzony także w dzień, na razie z myślą o farmach.

Jakich usterek nie widać podczas oględzin instalacji fotowoltaicznej?

Tych, które przez długi czas nie zmieniają wyglądu modułu. Poniżej znajdziesz usterki najczęściej wskazywane w raportach:

• Hot spoty klasyfikuje się według różnicy temperatur względem sąsiednich ogniw.
• Ślimacze ścieżki, czyli ciemne linie na powierzchni ogniwa, pojawiają się dopiero po dłuższej pracy z pęknięciem.
• Delaminacja, czyli odklejanie się warstw ochronnych, wpuszcza do modułu wilgoć przyspieszającą korozję połączeń.
• Degradacja PID, indukowana napięciem i wilgocią, potrafi obniżyć moc modułu nawet o trzydzieści procent.

Żadnej z tych wad nie pokaże aplikacja, która podaje sumaryczną produkcję instalacji. Raport z przeglądu wskazuje natomiast konkretny moduł do wymiany.

Kiedy przegląd dronem opłaca się przy instalacji domowej?

Wtedy, gdy koszt badania jest niższy od wartości energii traconej przez usterkę. Przy typowej mikroinstalacji przewaga drona jest mniejsza, bo modułów jest kilkanaście, a nie kilka tysięcy, więc termowizja z ziemi zwykle wystarczy. Lot ma sens przede wszystkim przy dachach stromych, wielospadowych i budynkach gospodarczych.

Są jednak sytuacje, w których badanie warto zamówić niezależnie od wielkości układu. Pierwsza to gradobicie albo silna wichura, po których ogniwa bywają popękane pod nienaruszonym szkłem. Druga to zbliżający się koniec gwarancji producenta modułów lub wykonawcy montażu, bo po jej upływie koszt wymiany przechodzi na właściciela.

W obu przypadkach warto upewnić się, że firma dostarczy raport z klasyfikacją usterek, a nie sam zestaw zdjęć. Dopiero taki dokument daje podstawę do reklamacji i pozwala zaplanować naprawę, zamiast przepracować kolejny sezon z niesprawnym modułem.