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Price and Quality of PV selfconsumption kits - two unknowns at the same equation

A case-study/ technical article of my authorship about price and quality of Photovoltaic self-consumption kits. It was published at "Renováveis Magazine" n.21, a Portuguese Renewables dedicated magazine
Published on: Mar 4, 2016
Published in: Technology      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Price and Quality of PV selfconsumption kits - two unknowns at the same equation

  • 1. 58 case-study preço e qualidade dos sistemas de autoconsumo fotovoltaico duas incógnitas na mesma equação Esta“equação”não é de fácil resolução.Ocorre que uma solução baseada em tentativa-erro (quando uma marca/modelo não satisfaz, é alterada numa próxima instalação) é, muitas vezes, a opção escolhida por muitos instaladores/distribuido- res/promotores. A escolha dos produtos/marcas baseiam-se em certificados de produto, relató- rios de auditorias a unidades de produção e/ou referências de instalações feitas noutras geografias. Acontece que cada instalação fotovoltaica é singular, tem caraterísticas próprias, uma geogra- fia de implementação única e o transporte dos materiais que é feito até ao local da instalação que é igualmente único. A qualidade dos kits de autoconsumo fotovoltaico O mercado português já comercializa kits de autoconsumo desde o ano passado.Ao contrário do regime anterior (de microprodução),hoje em dia já é possível ao consumidor comprar um kit de autoconsumo ao estilo “instale você mesmo”, estes, regra geral com potências compreendidas entre 200 W e 1500 W. Nesta área dos kits de autoconsumo são tam- bém introduzidos diferentes tipos de equipamen- tos que, até à data, ainda não se encontravam largamente difundidos no circuito comercial – os microinversores. Dada a ampla oferta de mercado surge a necessidade de um revendedor escolher deter- minado produto e em detrimento de outro, o que nem sempre é fácil. Quais os critérios a seguir – o preço? a garantia? a qualidade? e como aferir a qualidade do produto? Testes de laboratório desempenham um papel fundamental na avaliação da qualidade dos produtos (painéis fotovoltaicos, inversores/micro- -inversores e estruturas de fixação), e consequen- temente na escolha de um determinado produto (marca/modelo).A Lógica E.M.,S.A.desenvolveu um conjunto de testes especialmente dedicado aos kits de autoconsumo: • Módulos Fotovoltaicos – validação dos parâ- metros elétricos (P, I e U), isolamento elé- trico (teste a corrente de fuga), verificação da integridade estrutural, entre outros; • Inversores – validação do parâmetro eficiên- cia (%η) do inversor; • Estrutura de Fixação – teste à resistência da estrutura numa simulação de ventos ascen- dentes na qual a estrutura e o(s) módulo(s) são montados tal como num contexto real de operação. Numa grande instalação, apenas um módulo defeituoso torna-se possivelmente impercetí- vel. Porém, numa instalação de autoconsumo de pequena dimensão (até 1500 W), onde a quantidade de módulos poderá oscilar entre 1 e 6 unidades, o impacto de um módulo defei- tuoso pode ter consequências devastadoras.Do ponto de vista do consumidor final, a implicação deste efeito recai, muitas vezes, sobre a entidade que vendeu o produto e não sobre a marca, podendo gerar um efeito de “bola de neve” na propagação de uma opinião negativa. Com a introdução do Decreto-Lei n.º 153/ 2014,de 20 de outubro,a possibilidade de instalar Unidades de Produção deAutoconsumo (UPAC) entre 1500 W e 1 MW passou também a ser uma possibilidade. Quando a instalação atinge a dimensão de 1 MW,a quantidade de painéis foto- voltaicos em causa é de cerca de 4000 unidades. Dependendo da tipologia do transporte poderão estar em causa 4 contentores de painéis fotovol- taicos e nestes casos, a verificação da qualidade dos sistemas já tem uma abordagem diferente. Em termos de balanço de componentes do sistema, os módulos fotovoltaicos são os com- ponentes que representam a quantidade mais significativa. A possibilidade de realizar testes de validação dos parâmetros elétricos (e outros) dos módulos no local de descarga é uma mais valia que reforça uma performance fiável da UPAC. A importância de garantir a qualidade É sabido que os módulos fotovoltaicos no cir- cuito comercial são todos certificados, além das suas unidades de produção serem alvo de audito- rias e inspeções rigorosas. No entanto, o facto de um módulo estar cer- tificado não atua por si só como uma garantia de que no momento em que é instalado, se encon- tra nas mesmas condições em que se encontrava quando saiu da unidade de produção.Desde este ponto até chegar ao local da instalação pode estar sujeito a variadas adversidades relacionadas com o manuseamento, acondicionamento e transporte. Por vezes, um preço baixo não implica necessariamente um produto de qualidade, mas outras vezes sim. Já por outro lado é habitual associar-se um preço elevado a um produto de qualidade, mas por vezes a qualidade também fica muito aquém comparativamente ao preço que se paga. Hugo Silva Logica E.M., S.A.
  • 2. 59 case-study Um dos defeitos mais comuns são as microfraturas das células (muitas vezes denominadas de micro-cracks). Estas podem ter origem em esforços mecânicos e stress térmico. Este tipo de defeitos não é percetível ao olho humano,sendo apenas detetável quando pelo módulo passa corrente elétrica e este emite radiação na região do infravermelho (efeito eletroluminescência) e esta é captada por uma câmara com um sensor ótico específico.As micro- fraturas podem levar a uma diminuição abrupta da performance dos módu- los e originar os pontos quentes (também deno- minados de Hot-Spots). Considerando um caso real de testes realiza- dos pela Lógica E.M., S.A., num determinado módulo (novo) com 96 células, apenas 2 células afetadas com diversas microfraturas provoca- ram um desvio supe- rior a 10% na potência máxima do módulo em causa. Existem ainda outros defeitos relacionados com caixas de junção dos módulos (em 2013, mais de 600 000 módulos com caixas de junção defei- tuosas provocaram inúmeros incêndios por autoignição); degradação pre- coce das soldaduras, infiltrações de humidade nos módulos (que levam à corrosão de diversos componentes), módulos off-spec (rotulagem errada dos parâmetros elétricos dos módulos). Outro problema que tem vindo a ser mais recorrente nos módulos foto- voltaicos (e este revela-se durante a operação numa central) é o PID – – Potential Induced Degradation. Habitualmente este fenómeno ocorre em módulos de strings que operam com tensões elevadas (próximas dos 1000V). Apesar de ainda não existirem conclusões definitivas, este fenómeno pode ter duas origens: diferenças de potencial negativas entre as células e a terra (que origina uma acumulação de cargas positivas nas células) e corrosão do vidro (devido às altas tensões) libertando iões de sódio que acabam por danificar o encapsulante e afetar as células ao nível da junção p-n e impe- dindo o fluxo normal de corrente. Conforme testes realizados já em 2013 a uma amostra significativa de módulos certificados contra os efeitos de PID, mesmo estes não revelaram a resistência prevista a este efeito. Foram observadas degradões de potência superiores a 60% ao fim de 150 horas de teste. A qualidade dos materiais constituintes dos módulos (principalmente, as células, encapsulante e vidro) é fulcral para determinar a resistência dos módulos a este efeito. O efeito PID pode, no entanto, ser reversível. Importa notar que a rever- sibilidade deste efeito pode ter a mesma duração do que o intervalo de tempo necessário para se tornar pronunciável. Existem atualmente duas formas de mitigar este efeito: uma, consiste em ligar o pólo negativo do inversor à terra, o outro consiste em induzir tensões positivas (próximas do Vmpp das strings) durante a noite – existem já equipamentos no mer- cado que desempenham esta função. Ações preventivas de valor inestimável Apesar de ainda não ter sido referido neste artigo, uma instalação sem um programa de OM adequado, é o mesmo que uma instalação deixada ao abandono. Depois de assegurada a qualidade dos equipamentos previamente à instalação, a manutenção preventiva está na linha da frente para a dete- ção de falhas no sistema (por exemplo, deteção de strings com produção abaixo do expectável). Após o processo de deteção importa proceder-se à identificação e diagnóstico. Neste momento a análise módulo a módulo é fundamental para que próximos passos possam ser seguidos – substituição dos módulos afetados através de peças de substituição,garantia ou seguros. Apesar de em Portugal a expansão mais pronunciada do setor foto- voltaico ter começado apenas há cerca de 6/7 anos (com altos e baixos), considera-se que ainda se trata de um setor com um longo percurso de amadurecimento pela frente. Por outro lado, com a introdução do novo quadro legislativo no âmbito do autoconsumo,espera-se que o setor venha a expandir-se novamente, e consequentemente, ocorra uma introdução de novos produtos no mercado. Só ao longo dos últimos 2 a 3 anos é que a quantidade de instalações a revelarem problemas tem vindo a tornar-se mais pronunciada. O desco- nhecimento da existência de um laboratório fotovoltaico acreditado em Portugal, aliado ao desconhecimento dos fenómenos que estão na base das falhas dos sistemas, leva a que as devidas ações preventivas não sejam tomadas. Estas ações têm uma relação custo-benefício altamente vantajo- sas para quem investe em centrais fotovoltaicas que, em última instância, levam a que o retorno do investimento seja efetivamente cumprido den- tro do prazo previsto. Logica E.M., S.A. Tel.: +351 285 254 249 info@logica-em.com � www.logica-em.com PUB.

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