PV-modul tesztelési kamra és környezeti tartóssági vizsgálati berendezések útmutatója

A környezeti tesztelés szerepe a PV-modul minősítésében

A PV modul tesztelő kamra egy precíziós klímaberendezés-ház, amelyet úgy terveztek, hogy szimulálja a napelemek névleges élettartama során tapasztalható környezeti igénybevételek teljes skáláját – jellemzően 25-30 éves kültéri expozíció. Azáltal, hogy több évtizedes valós leromlást ellenőrzött laboratóriumi ciklusokká tömörítenek, ezek a kamrák lehetővé teszik a gyártók, tanúsító testületek és kutatóintézetek számára, hogy azonosítsák a meghibásodási módokat, mielőtt a modulok megjelennének a területen.

A napelemek környezeti tartósságát vizsgáló berendezéseknek szigorúbb teljesítménykövetelményeknek kell megfelelniük, mint a szabványos ipari klímakamráknak. A PV-modulok különböző anyagokat – edzett üveget, kapszulázókat, cellafémezést, hátlapokat és csatlakozódobozokat – kombinálnak, mindegyik eltérő hőtágulási együtthatóval és nedvességfelvételi viselkedéssel. A gyorsított öregítési teszteknek egyidejűleg meg kell feszíteni az összes anyagfelületet hogy olyan hibaadatokat állítsanak elő, amelyek megbízhatóan korrelálnak a mezőromlási arányokkal.

A PV-modulok tesztelési kamráira vonatkozó alapvető vizsgálati szabványok

A kristályos szilícium és a vékonyfilm PV modulokra vonatkozó nemzetközi minősítési szabványok meghatározzák azokat a speciális környezeti szekvenciákat, amelyeket a vizsgálókamráknak meg kell ismételni. Ezeknek a szabványoknak való megfelelés a piacra jutás előfeltétele a legtöbb jelentős napenergia-piacon.

• IEC 61215 — A földi PV modulok elsődleges minősítési szabványa, amely magában foglalja a termikus ciklust (TC200: 200 ciklus –40 °C és 85 °C között), a nedves hőt (DH1000: 1000 óra 85 °C-on/85% relatív páratartalom), a páratartalom fagyasztását és az UV-előkondicionálást. Az IEC 61215 szerinti teszteléshez használt kamráknak el kell érniük a hőmérséklet-átmeneti sebességet ≥100°C/óra és az RH szabályozása az alapjel ±2%-án belül.
• IEC 61730 — A modul biztonsági szabványa, amely párhuzamosan fut az IEC 61215 szabvánnyal, és további vizsgálatokat tartalmaz az elektromos szigetelés hőmérsékleti és páraterhelési hatására.
• IEC 62782 — Ciklikus dinamikus mechanikai terhelési vizsgálat, amely kamrák vagy vizsgálóberendezések használatát igényli, amelyek képesek ±1000 Pa nyomáskülönbség alkalmazására, miközben egyidejűleg szabályozzák a hőmérsékletet és a páratartalmat.
• UL 61730 — Az észak-amerikai biztonsági szabvány, amely szorosan igazodik az IEC 61730 szabványhoz, de további követelményekkel rendelkezik az egyesült államokbeli és kanadai piacokon való használatra.
• IEC 61701 — Sóköd-korróziós vizsgálat a tengerparti és tengeri környezetben telepített moduloknál, amelyek speciális sóködkamrákat igényelnek, amelyek folyamatosan képesek szabályozott koncentráció és ülepedési sebesség mellett aeroszolt generálni.

Az alapminősítésen túl a kiterjesztett stressz-tesztelési protokollok, mint pl IEC TS 62804 (potenciálisan kiváltott degradáció) és IEC TS 63126 (70°C feletti teljesítményű modulok magas hőmérsékletű tesztelése) egyre inkább megkövetelik a közmű-méretű projektfejlesztők és a független műszaki átvilágítást végző finanszírozó intézmények.

A PV-modulok vizsgálókamráinak típusai és a környezeti tartósságot biztosító berendezések

A teljes PV-modul minősítő laboratórium általában több különálló kamratípust igényel, amelyek mindegyike egy adott környezeti terhelési osztályra van optimalizálva.

Kombinált kamrák: Termikus kerékpározás elektromos terhelés mellett

A fejlett PV-vizsgáló laboratóriumok egyre gyakrabban határozzák meg elektromosan előfeszített termikus ciklikus kamrák , amelyek szabályozott áramot vagy feszültséget kapcsolnak a vizsgált modulra a hőmérsékleti ciklus teljes időtartama alatt. Az Isc vagy Voc működési moduljai a termikus kimozdulások során megterhelik a cellák összekapcsolását, a forrasztási csatlakozásokat és a bypass diódákat olyan körülmények között, amelyek jobban megismétlik a valós terepi működést, mint az elfogulatlan ciklus. Ezekhez a rendszerekhez integrált tápsínekre, a kamra teljes páratartalom-tartományára méretezett átmenő csatlakozókra és adatgyűjtő csatornákra van szükség, amelyek képesek a IV. modul jellemzőinek naplózására minden hőmérsékleti platón.

Kritikus műszaki előírások a fotovoltaikus vizsgálókamra kiválasztásához

A PV-modul tesztelőkamrájának kiválasztásához olyan specifikációkat kell kiértékelni, amelyek túlmutatnak a termék adatlapján feltüntetett hőmérsékleti és páratartalom-tartományokon. A következő paraméterek befolyásolják a legnagyobb mértékben a teszt pontosságát, teljesítményét és hosszú távú működési költségét:

• Használható belső méretek — A szabványos teljes méretű modulok mérete akár 2278 × 1134 mm (72 cellás formátumokhoz), a következő generációs nagyformátumú modulok pedig meghaladják a 2400 × 1300 mm-t. Győződjön meg arról, hogy a kamra belső munkatere a tesztprogram legnagyobb modulformátumát tartalmazza, minden oldalon legalább 100 mm-es hézaggal a légáramláshoz.
• A hőmérséklet egyenletessége — Az IEC 61215 előírja, hogy a modul felületén minden pont belül maradjon ±2°C-ot a beállított hőmérséklettől az áztatási fázis alatt. Az ezt a specifikációt teljesítő kamrák gondosan megtervezett légterelőket és több hőmérséklet-érzékelőt igényelnek a munkatérben.
• A rámpa és a kompresszor kapacitása — A 100°C/óra minimális felfutási sebesség a hőciklushoz a legtöbb modern kamrával elérhető, de tartós felfutási sebesség 150-200°C/óra jelentősen csökkenti a ciklusidőt, növelve az éves vizsgálati teljesítményt. Ehhez túlméretezett hűtőkompresszorokra és nagy teljesítményű elektromos fűtőberendezésekre van szükség, ami növeli a tőkeköltséget és az üzemi energiafogyasztást is.
• A páratartalom generátor kapacitása és a szabályozás stabilitása — A nedves hőtesztek 85°C/85% relatív páratartalom mellett nagy igényeket támasztanak a kamra nedvességbefecskendező és kondenzációs rendszereivel szemben. A felfutási fázis alatti páratartalom túllépése idő előtti páralecsapódást okozhat a modul felületein, ami vizsgálati műtermékeket eredményezhet. Adja meg a kamrákat a zárt hurkú RH szabályozás válaszideje ≤30 másodperc .
• Elektromos átvezetések és felügyeleti integráció — Az előfeszített teszteléshez és az in situ IV görbekövetéshez a kamrának több érintkezős átvezető csatlakozókat kell biztosítania a modul Isc-jének megfelelő névleges áramerősséggel (jellemzően 10–20 A húronként), és legalább 1500 V DC névleges feszültségleválasztással.
• Biztonsági rendszerek — Az elektromosan előfeszített teszteléshez használt kamrák ívvillanásvédelmet, földzárlat-észlelést és vészkikapcsoló reteszeket igényelnek, amelyek megfelelnek az IEC 61010-1 laboratóriumi berendezések biztonsági követelményeinek.

A környezeti tartósságot vizsgáló berendezések beszerzési és minősítési ellenőrző listája

A PV-modulok tesztelő kamráinak beszerzése jelentős tőkebefektetést jelent – az egyes kamrák 30 000 USD alap nedves fűtőegységek esetén 300 000 USD feletti nagy formátumú, többfeszültségű rendszerek esetén . A kellő gondosság a beszerzési szakaszban jelentősen csökkenti annak a kockázatát, hogy olyan berendezéseket szerezzenek be, amelyek nem támogatják az akkreditációt, vagy amelyek nem korrelálnak vizsgálati adatokat.

• Akkreditáló testület elfogadása — Győződjön meg arról, hogy a kamramodellt és a vezérlőszoftvert az ISO/IEC 17025 szerint akkreditált laboratóriumok elfogadták az IEC 61215 tesztelésre. Egyes tanúsító testületek jóváhagyott felszereléslistákat vezetnek; vásárlás előtt ellenőrizze.
• Kalibrálás nyomon követhetősége — A hőmérséklet- és páratartalom-érzékelőket a nemzeti metrológiai szabványok (NIST, PTB vagy azzal egyenértékű) szerint kell kalibrálni, SI-egységekre visszavezethető kalibrációs tanúsítványokkal. A gyári átvételi teszt (FAT) csomag részeként kérje az összes érzékelő kalibrálási dokumentációját.
• Adatnaplózási és exportálási lehetőség — Az IEC 61215 vizsgálati jelentések megkövetelik a kamra hőmérsékletének és páratartalmának folyamatos naplózását minden egyes vizsgálati sorozat során. Győződjön meg arról, hogy a vezérlőszoftver a laboratórium LIMS-ével (laboratóriumi információkezelő rendszerrel) kompatibilis formátumban exportálja az adatokat.
• Karbantartási hozzáférés és pótalkatrészek — A kompresszor szervizelése, a páragenerátor tisztítása és az ajtótömítések cseréje a szokásos karbantartási feladatok közé tartoznak. A vásárlás elköteleződése előtt értékelje ki a szállítói szervizhálózat lefedettségét a berendezés telepítési régiójában, és ellenőrizze a pótalkatrészek rendelkezésre állását.
• Energiafogyasztás és üzemeltetési költség — A 85°C-on/85%-os relatív páratartalommal folyamatosan működő nedves hőkamra fogyaszt 8-15 kWh óránként a kamra térfogatától és a szigetelés minőségétől függően. Egy 1000 órás DH-teszt során ez jelentős működési költségkülönbséget jelent a jól szigetelt és a rosszul szigetelt kamratervek között.

Továbbra is a legmegbízhatóbb módszer annak ellenőrzésére, hogy a szállított berendezések megfelelnek-e az akkreditált PV-modul minősítési vizsgálatához szükséges teljesítmény-előírásoknak, ha a gyártó létesítményében – ahol a kamrát teljes IEC 61215 hőcikluson és nedves hőfolyamon futnak át – a gyártó létesítményében – ahol a kamrát egy teljes IEC 61215 hőcikluson és nedves hőfolyamon futtatják le – továbbra is a legmegbízhatóbb módszer annak ellenőrzésére, hogy a szállított berendezések megfelelnek-e az akkreditált PV-modul minősítési vizsgálatához szükséges teljesítményspecifikációknak.