Το Φαινόμενο PID

PID

(Potential Induced Degradation)

Το PID είναι ένα φαινόμενο το οποίο προκαλεί δυσλειτουργία στις κυψέλες των φωτοβολταϊκών πλαισίων.
Μπορεί να εμφανιστεί μόλις λίγα χρόνια μετά την εγκατάσταση ενός φωτοβολταϊκού σταθμού.
Η ιδιαιτερότητά του έγκειται στο γεγονός ότι μπορεί να ξεκινήσει από ένα μόνο φωτοβολταϊκό πάνελ και
σταδιακά να επεκταθεί σε περισσότερα, ακόμη και σε όλα τα πάνελ, αν δεν αντιμετωπιστεί εγκαίρως.
Το αποτέλεσμα συνεπώς του PID είναι η σταδιακή μείωση της απόδοσης ολόκληρου του φωτοβολταϊκού σταθμού.

PID & Μείωση της Απόδοσης

Η διάγνωση του PID με βάση τα στοιχεία που παρέχει το σύστημα τηλεμετρίας για την παραγωγή του φωτοβολταϊκού σταθμού, είναι ιδιαίτερα δύσκολη καθώς η παραγωγή του σταθμού εξαρτάται από την ηλιακή ακτινοβολία και τη χρονική στιγμή κατά την οποία πραγματοποιείται η μέτρηση. Συνεπώς, πιο αντικειμενικός δείκτης για τον εντοπισμό του PID είναι ο Βαθμός Απόδοσης (Performance Ratio) του φωτοβολταϊκού σταθμού, ο οποίος θα μειωθεί από 2.5% έως και 30%, σε περίπτωση που ο σταθμός έχει PID.

ΜΟΤΙΒΟ ΕΚΔΗΛΩΣΗΣ PID

Το PID σε ένα φωτοβολταϊκό πάνελ

Σε ένα φωτοβολταϊκό πάνελ, το φαινόμενο PID εμφανίζεται εντονότερα στις κυψέλες που βρίσκονται πιο κοντά στο πλαίσιο αλουμινίου. Αντίθετα, το PID εμφανίζεται λιγότερο έντονα στις κυψέλες που βρίσκονται στο κέντρο του φωτοβολταϊκού πάνελ.

Το PID σε συστοιχία φωτοβολταϊκών πάνελ

Σε μια συστοιχία φωτοβολταϊκών πάνελ (string), το PID εμφανίζεται εντονότερα στα πάνελ που είναι πιο κοντά στην πιο αρνητική, από άποψη δυναμικού, πλευρά της στοιχειοσειράς (string).

 

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΟ PID

1. Φωτοβολταϊκές κυψέλες

Υπάρχουν ενδείξεις ότι πολλοί τύποι φωτοβολταϊκών κυψελών εμφανίζουν ευαισθησία κατά την έκθεσή τους σε υψηλό αρνητικό δυναμικό. Η δομή της ίδιας της κυψέλης παίζει ρόλο στην εμφάνιση και στην εξάπλωση του PID.

2. Φωτοβολταϊκά πάνελ

Τα υλικά από τα οποία έχουν κατασκευαστεί τα φωτοβολταϊκά πάνελ, όπως για παράδειγμα η χημική σύνθεση του γυαλιού και το υλικό EVA με το οποίο είναι εγκιβωτισμένες οι κυψέλες, επηρεάζουν το φαινόμενο PID.

3. Ιδιαιτερότητες φωτοβολταϊκού σταθμού

Σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του PID παίζει το μέγιστο αρνητικό δυναμικό στο οποίο οι φωτοβολταϊκές κυψέλες υπόκεινται. Αυτό εξαρτάται από τον αριθμό των πλαισίων ανά στοιχειοσειρά (string), τον τύπο του μετατροπέα (με ή χωρίς μετασχηματιστή) και τη γείωση του φωτοβολταϊκού σταθμού.

4. Έγκαιρη διάγνωση

Για τους ιδιοκτήτες φωτοβολταϊκών σταθμών, το φαινόμενο PID και οι συνέπειές του στην απόδοση της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης δεν είναι άμεσα ορατά. Ως εκ τούτου, ένας θερμογραφικός έλεγχος και μια μέτρηση IV των στοιχειοσειρών (strings) με εξειδικευμένα όργανα είναι η καλύτερη εγγύηση για την έγκαιρη ανίχνευση και αντιμετώπιση του φαινομένου.

5. Εξωγενείς παράγοντες

Η θερμοκρασία και η υγρασία είναι ορισμένοι από τους παράγοντες του περιβάλλοντος που παίζουν σημαντικό ρόλο στην εμφάνιση και την εξέλιξη του PID σε ένα φωτοβολταϊκό σταθμό.

ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΤΟΥ PID

IV Μετρήσεις / Θερμογραφικός έλεγχος

Διάγνωση του PID σε επίπεδο στοιχειοσειράς (string)

Όταν το PID εντοπίζεται σε επίπεδο στοιχειοσειράς, υπάρχει ξεκάθαρη διαφορά μεταξύ της αρχής και του τέλους της στοιχειοσειράς των πάνελ. Ένα τυχαίο μοτίβο, τύπου σκακιέρας, θα εμφανιστεί για τα πάνελ που βρίσκονται πιο κοντά στην αρνητική πλευρά της στοιχειοσειράς.

 
 
 

Διάγνωση του PID σε επίπεδο φωτοβολταϊκού πάνελ

Αν το PID διαγνωστεί σε επίπεδο κυψελών, θα επηρεάσει την απόδοση του φωτοβολταϊκού πάνελ.
Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα την αλλαγή στην καμπύλη IV καθώς το σημείο Μέγιστης Ισχύος (Maximum Power Point) του πάνελ θα μετατοπιστεί προς τα κάτω. Συνεπώς, η μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια θα είναι λιγότερο αποτελεσματική.

Απομακρυσμένος έλεγχος (Τηλεμετρία)

Ένας άλλος, ιδιαίτερα όμως δύσκολος, τρόπος διάγνωσης του PID είναι μέσω του συστήματος απομακρυσμένης παρακολούθησης του φωτοβολταϊκού σταθμού. Το μειoνέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι το φαινόμενο γίνεται ορατό όταν έχει εξαπλωθεί σημαντικά στις στοιχειοσειρές του φωτοβολταϊκού σταθμού.

Το διάγραμμα παρουσιάζει το πώς φαίνεται το φαινόμενο PID σε προχωρημένο στάδιο, κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Σε περίπτωση όμοιας διαστασιολόγησης των στοιχειοσειρών, η τάση λειτουργίας του κάθε μετατροπέα βρίσκεται στην ίδια καμπύλη. Στην πράξη, το PID είναι μια τυχαία διαδικασία με διαφορετική επίπτωση ανά κυψέλη, πάνελ, στοιχειοσειρά. Συνεπώς, το PID εμφανίζεται εντονότερα σε κάποιους μετατροπείς σε σχέση με κάποιους άλλους, με αποτέλεσμα να εντοπίζεται ένα ευρύ φάσμα τάσεων λειτουργίας και τελικά να έχουμε διαφορετικές τιμές εξόδου ανά μετατροπέα (χαμένη παραγωγή).