A vida útil e a performance do módulo fotovoltaico são factores cruciais para determinar a eficiência e viabilidade económica de um sistema fotovoltaico. Normalmente falta um controlo eficiente da qualidade dos módulos em funcionamento, especialmente verificações em módulos que estiveram em funcionamento durante grandes períodos de tempo, que consomem muito tempo e exigem muito trabalho.
A utilização das câmaras termográficas para a análise de sistemas fotovoltaicos tem vindo a aumentar. A medição precisa da temperatura da superfície do módulo permite que sejam detectados vários defeitos, de forma rápida e eficiente.
Condições de medição e ambiente de medição
As células solares defeituosas ou danificadas podem ser identificadas pelo seu calor acima ou abaixo da média. As câmaras termográficas podem detectar estes defeitos eficientemente e sem contacto. Um sistema fotovoltaico deve estar a funcionar pelo menos parcialmente, para ser analisado com a ajuda de uma câmara termográfica.
A verificação deve ser realizada em dias limpos, secos e solarengos. Um valor de irradiação de 500 W/m² é um valor de orientação, que garante que as células danificadas sejam identificáveis na câmara termográfica.
Idealmente, o engenheiro solar escolhe um ângulo o mais perpendicular possível ao módulo, permitindo obter uma óptima secção de imagem, sem sombras ou reflexos do módulo fotovoltaico. A imagem deve sempre ser tirada de maneira a ver os módulos adjacentes ao módulo a ser verificado, para conseguir compará-los. Para a utilização em sistemas fotovoltaicos, recomenda-se a utilização de câmaras com visor rotativo, como por exemplo, a testo 876, pois o visor pode ser rodado contrariamente ao sol e o sistema pode ser observado de qualquer ângulo.
Defeitos típicos e as suas imagens térmicas
O defeito mais fácil de se detectar é o efeito Ponto-Quente, que são células defeituosas no módulo. A partir do momento que estas células defeituosas produzem pouca ou nenhuma energia, devem converter a energia de irradiação residual do sol em calor. As células são mais quentes do que as células mais próximas e, dessa maneira, podem ser identificadas com a ajuda da medição termográfica.
As células solares têm um nível inferior de efectividade a temperaturas elevadas. A radiação térmica de uma célula defeituosa também causa uma diminuição no nível da efectividade das células mais próximas. Se o módulo defeituoso tiver um díodo de derivação a funcionar, não é esperada perda na performance para além da sequência defeituosa.
Células sujas ou com muita sombra também causam perda considerável na performance. Uma célula suja não só não produz energia, como a sua polaridade pode mudar e pode ser transformada de um gerador numa drenagem de energia. Converte corrente em calor e arrasta a energia para as outras células. Um díodo de derivação evita este efeito, pois remove a sequência defeituosa do circuito, contornando-o. Uma célula suja ou com muita sombra reduz a performance de um modulo.
A falha total ou parcial de um módulo é normalmente devido à cablagem defeituosa. Utilizando uma câmara termográfica, é possível identificar módulos ou secções de módulos que não estejam a funcionar ao observar a superfície quente regular. Isto porque módulos desconectados não podem transferir a energia e assim, aquecer regularmente.
Quando a conexão de fios está desconectada da célula solar, é conhecida como delaminação. A energia produzida pela célula solar não pode ser completamente transferida e é convertida em calor. A delaminação pode ser visualizada através da termografia com base no desenvolvimento do calor no módulo. Os curtos circuitos causados por fendas na célula solar também apresentam um intenso desenvolvimento térmico. Estes podem ser facilmente identificados utilizando uma câmara termográfica, mesmo a grandes distâncias.
Os Pontos-Quentes podem ser vistos bem tanto de trás como da frente de um módulo fotovoltaico. Graças ao ângulo de visualização alterado, o utilizador tem menos problemas com reflexos e também pode verificar facilmente díodos de derivação e cabos.
Os sistemas fotovoltaicos normalmente são de difícil acesso ou não podem ser acedidos quando se utiliza a medição termográfica. Especialmente em sistemas de telhados, uma lente objectiva é muito útil para identificar a secção de imagem relevante na maior resolução possível. Graças às suas lentes substituíveis, as câmaras termográficas da Testo permitem a utilização de diferentes lentes com óptima resolução geométrica.
As câmaras termográficas permitem a verificação de grandes superfícies, sem contacto e não-intrusiva de módulos fotovoltaicos e seus componentes. As câmaras termográficas podem detectar painéis defeituosos, verificando assim, a performance e a qualidade de um sistema fotovoltaico.
A Testo AG é um dos principais fabricantes de tecnologia de medição portátil e estacionária a nível mundial. A empresa de alta tecnologia especializou-se durante vários anos no desenvolvimento de câmaras termográficas portáteis para a utilização em várias áreas de aplicação.
Câmara termográfica - o instrumento de medição eficiente para a análise de sistemas fotovoltaicos 1/4
Posicionamento da câmara termográfica com visor rotativo 2/4
Efeito Ponto-Quente registado, visível apenas na imagem por infravermelhos, utilizando a testo 876 3/4
Módulos / secções de módulos com muita sombra, esquerda: imagem digital, meio: imagem térmica, direita: sobreposição da imagem com TwinPix 4/4