V posledních letech se výrazně zlepšily technologie, které nám umožňují vytvářet elektrickou energii ze slunce. Dnes se fotovoltaické systémy těší velkému zájmu potenciálních investorů, kteří plánují výstavbu jak malých domácích mikroinstalací, tak i velkých elektráren, u kterých kapacita přesahuje stovky kilowattů. Předpovědi poradenských společností ukazují, že v následujících 4 letech klesne cena fotovoltaických panelů o 27 %, na úroveň 0,45 $/W.
Vzhledem k tomu, že ceny technologií klesají a pro instalace těchto typů můžeme získat státní dotace, můžeme i nadále očekávat zvyšování instalací s obnovitelnou energií.
Fotovoltaické elektrárny musí být, bez ohledu na jejich velikost, pravidelně kontrolované, aby se udržela efektivita a spolehlivost výroby elektrické energie. Udržování fotovoltaické elektrárny v dobrém technickém stavu, který zaručuje nejefektivnější provoz, se může stát novou prioritou provozovatelů i kvůli plánovanému zavedení aukčního systému zákonodárcem. V tomto článku popíšeme zkušenosti spojené s použitím termokamer Fluke pro testování fotovoltaických polí.
Obr. 1 Tepelné zobrazení horkých částí na fotovoltaickém panelu
Fotovoltaické panely, stejně jako ostatní části instalace, jako jsou připojení rozvaděčů nebo měniče napětí, jsou vystaveny drsným povětrnostním podmínkám.
Termovize je jednou z možností, kterou lze použít pro testování fotovoltaických panelů. Měření rozložení teploty jednotlivých fotovoltaických článků umožňuje zjistit poškození křemíkových desek, jejichž teplota je podstatně vyšší, než teplota desek, které pracují správně (viz obr. 1). Takzvané horké části jsou způsobeny poškozením, které nastalo během výrobního procesu nebo převozu nebo poškozením, které nastalo kvůli toku zpětného proudu přes zastíněné fotovoltaické články. Takové horké části zhoršují efektivitu provozu celého fotovoltaického panelu, degradují okolní moduly nebo můžou v extrémním případě vést ke vznícení modulu (teplota horkých částí může dosahovat až 250 °C). Ztráty způsobené horkou částí na fotovoltaickém panelu se odhadují mezi 5–25%.
Termografické testy fotovoltaických panelů by se měly vykonávat během provozu v relativně konstantních podmínkách. Měření začněte nastavením příslušného faktoru zářivosti, který koresponduje s faktorem zářivosti skla a zadáním příslušné venkovní teploty v nastavení kamery. Infračervené záření nemůže být odraženo od povrchu fotovoltaických panelů, proto je správná poloha kamery velmi důležitá. Pokud termograf nemůže být z důvodu odraženého záření správně znázorněný, přesuňte kameru do zadní části fotovoltaického panelu. Osoba zodpovědná za vykonání testu by měla mít na paměti, že nesmí testované moduly stínit vlastním tělem. Termovizi doporučujeme také použít pro testování následujících částí fotovoltaických elektráren:
• Rozváděcí skříňky
• Nulové diody
• Elektrické spínače pro AC a DC
• Měniče napětí
• Elektrické motory, které pohánějí snímače
Parametry termokamery kamery, které jsou kritické pro testování fotovoltaických elektráren, zahrnují mimo jiné citlivost NETD a rozlišení infračerveného obrazu. Ze zkušeností víme, že použitím kamery s rozlišením 200 x 150 px a citlivostí NETD = 0,05°C můžeme dosáhnout dostatečnou kvalitu infračerveného snímku (termogramu). Termokamery značky Fluke profesionální řady jsou vybaveny výše uvedenými vlastnostmi. Uživatelé dostanou díky technologii automatického ostření LaserSharp® termogramy velmi vysoké kvality. Každý model je vybaven řešením Fluke Connect™, a tak je každý termogram odeslán do datového cloudu a tam je uložen. A co víc, díky funkci EquipmentLog™ jsme schopni přiřadit naše měření k zařízení v konkrétní fotovoltaické elektrárně - a všechna data tak mohou být uložena na jednom jednoduše dostupném místě.
Připravit hlášení po dokončení termografického testu velké fotovoltaické elektrárny, kdy se musí určit zjištěné anomálie na termogramu, se může jevit jako náročný úkon. Snímky pořízené během testu nemusí být jednoznačné pro přesný odhad umístění anomálie, protože všechny obrázky jsou si velmi podobné. Tohle mějte na paměti před samotným měřením. Proto by hlášení mělo být vypracováno už během testování - nesrovnalosti bychom měli zároveň označovat do plánu elektrárny. Funkce hromadného úložiště Fluke Cloud™ tento proces usnadňuje. Poskytuje bezpečné a nepřetržité připojení k datům uloženým v cloudu, bezkonkurenční elektronickou ostrahu, ovládací systém několika úrovní, vestavěné firewally a šifrování uložených dat.
Musíme poznamenat, že v termokamerách nemůžeme používat klasické objektivy ze skla používané ve videokamerách. Tavené sklo propouští viditelné záření, avšak není vhodné pro infra záření. Objektiv tepelné kamery musí mít dobrý přenos infračervených vln. Běžně používané materiály pro objektivy termokamer jsou: germanium (Ge), chalkogenidové sklo, selenid zinku (ZnSe) a sulfid zinečnatý (ZnS). Objektivy s proměnnou ohniskovou vzdáleností se v termokamerách nepoužívají. Pokud se v kameře vymění objektiv, kameru musíme nechat znovu kalibrovat. Existují i řešení s automatickou kalibrací. V takových případech objektiv obsahuje vestavěný mikročip se softwarem, který kalibruje nastavení objektivu kamery (obr. 2).
Obr. 2 Termokamera se širokoúhlým objektivem a porovnání termogramů
Při výběru tepelné kamery se musí vzít do úvahy výše uvedené řešení. Kamery s automatickou kalibrací se těší zájmu profesionálů, kteří vykonávají měření elektrického vedení a elektrických spínačů instalovaných v malých místnostech, kde je nutno použít širokoúhlé objektivy.
Během inspekce fotovoltaických elektráren je velice užitečná funkce MultiSharp, která byla vyvinuta společností Fluke. Díky této funkci se termogramy vytváří automaticky během pořizování infračervených snímků. Poté jsou rychle zpracované pomocí algoritmů vestavěných v kameře. Spojením několika tepelných snímků s různým nastavením ostrosti do jednoho získáme jeden termogram, ve kterém jsou všechny předměty ostré, bez ohledu na jejich vzdálenosti od pozorovatele (obr. 3).
Obr. 3 Porovnání termogramů: bez použití MultiSharp a s použitím MultiSharp.
Data nasbíraná během měření by měla operátorovi poskytnout informace, na základě kterých může vykonat přesné úkony ve smyslu výměny poškozených fotovoltaických panelů nebo jiných součástí systému.