EICERO PID Doctor vrátí degradovaným FV panelům rychle jejich původní výkon
Značná část dnes provozovaných fotovoltaických elektráren se aktuálně potýká s náhlým, zdánlivě nevysvětlitelným poklesem výkonu panelů. Ve většině případů je viníkem fyzika a jev PID, neboli Potential Induced Degradation. Ten byl ještě před cca 3–4 lety, tedy v době výstavby fotovoltaik v ČR, v podstatě neznámým pojmem. A to i mezi výrobci FV panelů, a proto jej nikdo při výrobě a konstrukci panelů neřešil. Dnes se v závislosti na typu panelů, způsobu zapojení FVE i místních podmínkách začíná působení PID projevovat v plné síle.
Co je PID
Podrobně byla problematika PIDu popsána už dříve i na stránkách tzb-info.cz: Pokles výkonu fotovoltaických elektráren v důsledku vysokonapěťového stresu, takže jen velmi stručně. Potenciální indukovaná degradace způsobuje mezivrstvovou polarizaci vedoucí až k nevratné degradaci křemíku ve fotovoltaických panelech vlivem rozdílu potenciálů vůči zemi, v jejímž důsledku článek není schopen dodávat elektrický proud. K tomuto jevu dochází nejdříve zpravidla na panelech, které jsou nejblíže u záporného pólu stringu. Čím déle PID působí, tím více postupuje poškození na další panely směrem ke kladnému konci stringu. Typicky se PID na panelech začíná projevovat po 2–4 letech jejich provozu.
Jaké jsou důsledky rozvoje PID na FV instalacích v praxi?
Nemá smysl strašit PIDem a tvrdit, že všechny stávající fotovoltaické systémy touto „nemocí“ trpí. Co však určitě smysl má, je nechat si elektrárnu otestovat nezávislou diagnostikou. Na základě našich zkušeností z desítek realizovaných diagnostických měření na různých typech solárních elektráren po celém území ČR lze konstatovat, že PID se týká přibližně poloviny z nich. U přibližně 20–30 procent jde přitom aktuálně o takovou míru degradace, kdy je již ekonomicky smysluplné uvažovat a rychlém řešení a investici do regenerace a trvalé prevence proti PID. V některých případech jde o stav, který již vážně ohrožuje ekonomiku celého projektu. U některých typů panelů bylo opakovaně naměřeno snížení výkonu vlivem PID až o 70 % (v extrémních případech i více). Taková degradace už může ve výsledku znamenat celkovou ztrátu produkce elektrárny i 10–15 %, a tedy výrazné ztráty na plánovaných tržbách z prodeje elektřiny.
Takový stav je už navíc kritický i z pohledu dalšího postupu degradace. Při dlouhodobém působení PID může totiž dojít k nevratnému poškození FV panelů a trvalé ztrátě schopnosti vyrábět elektřinu. Proto má pravidelná diagnostika a testování FVE smysl, protože dokáže problém s degradací odhalit včas a přijmout adekvátní opatření.
PID lze velmi účinně, rychle a trvale „vyléčit“
Rozsáhlé testování i zkušenosti z praxe prokázaly schopnost zvrátit polarizační efekt PIDu, a tím téměř plně obnovit původní výkon FV modulů. Společnost EICERO používá pro řešení PID v současnosti nejrychlejší a nejúčinnější metodu pod názvem PID Doctor. Touto metodou je možné vrátit panelům až 98 procent jejich původního výkonu (ztrát způsobených PIDem, nikoli přirozenou časovou degradací panelů).
PID problém
po 5 dnech
po 10 dnech
K největšímu skokovému obnovení výkonu přitom dochází většinou již v prvních 5–10 dnech regenerace. K plnému obnovení výkonu panelů pak dojde max. do 3 měsíců, většinou však po 40–60 dnech.
Regenerační zařízení PID Doctor žádným způsobem neovlivňuje přes den provoz elektrárny a výrobu elektrické energie. Pracuje v nočních hodinách s minimální spotřebou elektřiny v řádu jednotek W. Jedná se vždy o instalaci trvalou. To znamená, že FV panely dokáže nejen velmi rychle zregenerovat, ale zabrání dalšímu vzniku PID po celou zbývající dobu provozu FVE.
Příklady úspěšné regenerace PID z praxe
Realizovali jsme již úspěšné instalace regeneračního zařízení PID Doctor na elektrárnách různé velikosti a s různým typem zapojení. Pro příklad a potvrzení účinnosti uvádíme jen některé vybrané.
FVE v lokalitě střední Morava, 1,14 MWp – decentrální měniče (PID aktuálně řešen na jednom typu panelů na 0,3 MWp)
Výchozí stav
Před instalací regeneračního zařízení byla provedena na FVE podrobná diagnostika zaměřená jak na zjištění degradace panelů problémem PID, tak na další typy problémů FV panelů jako jsou například hot-spot, delaminace, šnečí cesty, přehřívání junction boxů a jiné. Správně provedená diagnostika je pro vyhodnocení a následné řešení PID klíčová.
Již prvotní termovizní snímky prokázaly výrazné zasažení panelů problémem PID
Po termovizní prohlídce byla provedena diagnostika metodou tzv. tmavé U/I charakteristiky za účelem zjištění míry zasažení PID a výpočtu konkrétního poklesu výkonu daných panelů/stringů. Na této FVE jsou panely zapojeny do stringu v délce 27 ks. Na posledních 4 panelech záporného konce stringu je viditelný propad napětí v rozsahu 17–39 %. Celkově byl na základě těchto dat vypočítán pokles výkonu celé elektrárny vlivem degradace PID na úrovni 5 %.
Řešení problému
Regenerační zařízení EICERO PID Doctor mini – typické řešení pro FVE s decentrálními měniči
Pro otestování funkčnosti regeneračního zařízení bylo na jeden měnič, který vykazoval dlouhodobě nejhorší výkonové výsledky, instalováno zařízení EICERO PID Doctor mini a 5 zbylých měničů bylo ponecháno v původním stavu pro porovnání. První vyhodnocení výsledků regenerace bylo provedeno po 3 týdnech. Již po této krátké době došlo k nárůstu produkce panelů zapojených k regenerovanému měniči o téměř 4,5 %. Po sedmi týdnech od zapojení zařízení PID Doctor bylo naměřeno další navýšení výroby a celkové zlepšení výkonu oproti původnímu stavu o 4,9 %, což znamená prakticky úplnou eliminaci vypočtené ztráty vlivem PID (5 %).
Grafické znázornění změny výkonu jednotlivých měničů (1 = regenerovaný měnič)
Na základě výsledků testování se majitel FVE rozhodl pro instalaci regeneračního zařízení i na ostatní měniče. U všech se projevily účinky regenerace se stejným výsledkem.
FVE v lokalitě Brněnsko, 0,6 MWp – centrální měniče
Výchozí stav FVE
Na dané FVE byl PID diagnostikován ve velmi pokročilém stadiu a rozsahu degradace. Na posledních panelech záporného konce měřených stringů byl naměřen pokles výkonu až o 70 % oproti původnímu výkonu a PID byl detekován až na 7.–8. panelu od záporných konců stringů. V rámci celé FVE se tak PID na základě kvalifikovaného odhadu projevoval ztrátou výkonu o 10–12 %.
Řešení problému
I v tomto případě se majitel rozhodl nejdříve pro bezplatnou měsíční instalaci testovacího zařízení pro ověření efektivity a účinnosti regenerace. Na základě prokazatelného zlepšení výkonu i těch nejvíce degradovaných panelů ve velmi krátkém čase se následně rozhodl pro trvalou instalaci zařízení PID Doctor na celou FVE (2 body pro 2 měniče SM 300C PID).
Zařízení bylo instalováno v polovině července. I když finální vyhodnocení účinků regebnerace bude provedeno po 90 dnech, již první měření po cca měsíci regeneračního procesu ukázalo, že už po takto krátké době došlo k téměř plnému odstranění degradace PID a obnovení výkonu.
Pro ověření funkčnosti regenerace bylo provedeno měření napětí u několika vybraných stringů. Měření probíhalo na panelech pod zátěží a bylo proměřeno napětí na panelu nejbližšímu ke kladnému konci stringu a na 4 panelech nejblíže k zápornému stringu. V tabulce je zaznamenáno několik vybraných provedených měření.| Ř1 Z1 | měření 7. 7. 2015 | měření 24. 8. 2015 | Ř2 Z1 | měření 7. 7. 2015 | měření 24. 8. 2015 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| pořadí panelu od + k − | napětí [V] | napětí [V] | pořadí panelu od + k − | napětí [V] | napětí [V] | |
| 1 (+) | 25,4 | 26,0 | 1 (+) | 26,0 | 26,1 | |
| 17 | 25,2 | 25,7 | 17 | 25,7 | 26,0 | |
| 18 | 24,2 | 25,5 | 18 | 24,4 | 25,8 | |
| 19 | 23,1 | 25,5 | 19 | 19,9 | 25,4 | |
| 20 (−) | 19,9 | 25,1 | 20 (−) | 13,4 | 25,0 |
| Ř3 Z1 | měření 7. 7. 2015 | měření 24. 8. 2015 | Ř3 Z2 | měření 7. 7. 2015 | měření 24. 8. 2015 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| pořadí panelu od + k − | napětí [V] | napětí [V] | pořadí panelu od + k − | napětí [V] | napětí [V] | |
| 1 (+) | 25,7 | 26,0 | 1 (+) | 25,5 | 26,2 | |
| 17 | 23,5 | 26,0 | 17 | 25,0 | 26,0 | |
| 18 | 22 | 25,6 | 18 | 24,8 | 25,9 | |
| 19 | 18,3 | 25,5 | 19 | 16,8 | 25,4 | |
| 20 (−) | 15,6 | 25,2 | 20 (−) | 12,2 | 24,7 |
Z naměřených dat a grafů je viditelný nárůst napětí, a tím i výkonu na panelech.Nepřicházejte zbytečně kvůli PID o peníze
Jak prokázaly výsledky doposud realizovaných instalací regeneračních zařízení PID Doctor, lze ve velmi krátkém čase vrátit PIDem zasaženým panelům jejich původní výkon, a tím i zvýšit tržby z prodeje elektřiny. Trvalá instalace regeneračního zařízení je však nemalou investicí a je tedy vždy rozumné její zvážení s ohledem na ekonomickou efektivitu a očekávanou dobu návratnosti. Při kalkulaci je nutné zohlednit průměrné roční tržby za vyrobenou elektřinu, jejich zvýšení díky navrácení původního výkonu FV panelů a naopak rostoucí ztráty z „nevýroby“ vlivem postupující degradace při neřešení PID atd. Při zohlednění všech těchto kritérií se obvykle návratnost investice na trvalou regeneraci a prevenci proti PID pohybuje mezi 1–3 roky podle míry degradace a technické náročnosti řešení. V případě, že FV panely mají produkovat elektrickou energii ještě dalších cca 15 let, se však domníváme, že z takto dlouhodobého hlediska má význam zabývat se odstraněním problému PID a zajistit si maximální využití výrobního potenciálu investice.
Specializujeme se na výstavbu ostrovních FVE, microgrid, e-nabíjecí stanice a řízení spotřeby. Provádíme komplexní servis fotovoltaických elektráren a eliminaci jevu PID. Našim cílem je produkce zelené elektřiny, maximalizace produkce z FVE, dlouhodobá ...
