Γρήγορο και αξιόπιστο εργαλείο στην παραλαβή αλλά και στον έλεγχο των ηλιακών συλλεκτών
ʼρθρο του Ανδρέα Βαλκανά, B.Eng, M.Eng, MBA
Διπλωματούχος μηχανικός – μέλος ΤΕΕ,
πιστοποιημένος θερμογράφος Level I – ITC IR Σουηδίας – No. 2009GR0N009
www.EcoGroup4.gr
Η χρήση της ηλιακής ακτινοβολίας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω φωτοβολταϊκών συστημάτων (φ/β) αναπτύσσεται τα τελευταία χρόνια και στη χώρα μας. Η εξέλιξη αυτή οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, όπως είναι η ωρίμανση της τεχνολογίας, αλλά και στα όποια οικονομικά κίνητρα που ανακοινώνονται ή προσφέρονται από την πολιτεία.
Προφανώς, οι φ/β εγκαταστάσεις, για να είναι οικονομικά βιώσιμες, θα πρέπει να παρέχουν μια επαρκή οικονομική απόδοση στον επενδυτή. Παράλληλα, η καλύτερη ενεργειακή απόδοση ενός φ/β πάρκου μεταφράζεται και σε καλύτερη οικονομική απόδοση για τον επενδυτή. Έτσι, ακόμα κι αν υπάρχει η ικανοποίηση από την απόδοση του έργου, ο επενδυτής δεν γνωρίζει εάν η απόδοση αυτή θα μπορούσε να είναι καλύτερη.
Το φ/β ηλιακό πάρκο αποτελείται από ομάδες πλαισίων που περιέχουν φωτοβολταϊκές κυψέλες, οι οποίες είναι μικρές γεννήτριες. Αυτές οι γεννήτριες συνδέονται μεταξύ τους με ένα ή περισσότερα κυκλώματα παραλλήλως ή σε σειρά για να επιτευχθεί η επιθυμητή συνολική τάση του πλαισίου. Όταν μια κυψέλη δε λειτουργεί ή δεν παράγει ενέργεια, μπορεί να μετατραπεί σε αντίστροφη πολικότητα. Στη συνέχεια θα συμπεριφερθεί ως επιβάρυνση στο σύστημα και όχι ως γεννήτρια, και θα προκαλέσει και διάχυση της θερμότητας στις γειτονικές κυψέλες του πλαισίου. Η κατάσταση αυτή μπορεί εύκολα και σωστά να ανιχνευθεί και να απεικονιστεί σε μια θερμογραφική καθώς και σε μια συνηθισμένη ορατή εικόνα, από τον πιστοποιημένο θερμογράφο. Έτσι, χάρη στη θερμική εικόνα, θα εντοπιστούν οι προβληματικές κυψέλες του φωτοβολταϊκού πλαισίου.
Το σφάλμα σε μια από τις κυψέλες θα μπορούσε να οδηγήσει σε ολική ή μερική απώλεια της ισχύος του φ/β, γιατί τότε η κυψέλη ενεργεί σαν μια παρασιτική αντίσταση, ενώ μπορεί να επηρεάσει και άλλες γειτονικές κυψέλες και να προκαλέσει μείωση της αποδοτικότητας ή ακόμα μια μερική ή ολική αστοχία.
Οι εγκατεστημένοι φ/β συλλέκτες μπορεί επίσης να ελεγχθούν με μια κάμερα θερμικής απεικόνισης από το πίσω μέρος, καθώς η πίσω πλευρά δίνει το πλεονέκτημα της αποφυγής των προβλημάτων που συνδέονται με τις ηλιακές αντανακλάσεις.
Διασφάλιση της ποιότητας των Φ/Β Πλαισίων
Η διασφάλιση της ποιότητας είναι θεμελιώδους σημασίας για τους φ/β ηλιακούς συλλέκτες των πάρκων, και η χρήση της υπέρυθρης θερμογραφίας συμβάλλει ακριβώς σ’ αυτό. Η υπέρυθρη θερμογραφία είναι μια νέα γρήγορη, απλή και αξιόπιστη μέθοδος για την αξιολόγηση των επιδόσεων του φ/β πλαισίου, τόσο κατά τη διάρκεια της αρχικής παραλαβής του από τον προμηθευτή όσο και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του φ/β πάρκου στα πλαίσια της συντήρησης με προγνωστικό έλεγχο.
Υπάρχουν όμως ορισμένοι κανόνες και κατευθυντήριες γραμμές μεθοδολογίας, αλλά και ικανότητες που αποκτώνται μόνο μετά από σωστή εκπαίδευση και πιστοποίηση του θερμογράφου, προκειμένου να γίνει αποτελεσματικός έλεγχος και να διασφαλιστεί ότι εξάγονται σωστά συμπεράσματα για το φ/β πάρκο. Γιατί το να έχει κάποιος μια υπέρυθρη κάμερα στο χέρι, δεν τον κάνει θερμογράφο.
Παράδειγμα εφαρμογής θερμογραφίας σε φ/β σύστημα
Το πιλοτικό φ/β σύστημα ισχύος 5kW της Helioindex, στην έδρα της εταιρείας στο Μαρούσι, είναι κατασκευασμένο τον Ιούνιο του 2007 και αποτελείται από συστοιχία 12 φ/β πλαισίων 200W ενός κατασκευαστή, καθώς και από συστοιχία 14 φ/β πλαισίων των 175W σε διάταξη 10+4 ενός άλλου κατασκευαστή. Στο συγκεκριμένο σύστημα έγινε εφαρμογή της υπέρυθρης θερμογραφίας, καθώς είχε παρατηρηθεί από τη Helioindex σημαντική διαφορά στην απόδοση των Φ/Β πλαισίων, που πλησίαζε το 15%. Σκοπός της έρευνας ήταν να εντοπιστούν ποιοτικά προβλήματα στη συστοιχία που υστερούσε σε απόδοση και να εξαχθούν ωφέλιμα συμπεράσματα για άλλες περιπτώσεις, εφόσον στον ίδιο χώρο δεν υπάρχει η δυνατότητα της άμεσης σύγκρισης φ/β πλαισίων.
Τα αποτελέσματα του ελέγχου ήταν εντυπωσιακά, αλλά εξίσου σημαντικές ήταν και οι σχετικές υπέρυθρες φωτογραφίες. Λήφθηκαν περίπου 200 υπέρυθρες εικόνες, ενώ οι θερμικές παρεκκλίσεις «hot – spot» που βρέθηκαν από τον υπέρυθρο έλεγχο, μετά από την ανάλυση και την τακτοποίησή τους είναι:
Κατηγοριοποίηση θερμικών παρεκκλίσεων
(hot –spot) Αριθμός
«hot – spots» ʼνοδος
θερμοκρασίας Πρόβλεψη απώλειας
1 –Κρίσιμο 12 >15,1°C >8%
2 –Σοβαρό 28 >8°C – 15,0°C 8%
3 –Μέτριο 21 >5°C – 8°C 4%
4 –Μικρό 15 < 5% < 2%
Σύνολο 76
Η κατηγοριοποίηση των θερμικών παρεκκλίσεων «hot spot» που βρέθηκαν στα φ/β πλαίσια του ηλιακού πάρκου είναι:
Πλαίσια
Εταιρείας Αριθμός Φ/Β πλαισίων Κατηγοριοποίηση & αριθμός
θερμικών παρεκκλίσεων
(hot-spot) Σύνολο
1 –
Κρίσιμο 2 –
Σοβαρό 3 –
Μέτριο 4 –
Μικρό
Κατασκευαστής 1 14 12 25 19 11 81
Κατασκευαστής 2 12 0 3 2 4 21
Σύνολο 26 12 28 21 15 102
Συμπεράσματα
Λαμβάνοντας υπόψη τη διεθνή αποδεκτή περίοδο απόσβεσης επένδυσης των φ/β πάρκων, που είναι μεταξύ 6 – 10 χρόνια, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί ότι η παραγωγή του ηλιακού πάρκου είναι μέσα στα όρια που ελήφθησαν υπ’ όψιν στη φάση του οικονομικού του σχεδιασμού.
Η θερμογραφία παρέχει μια νέα δυνατότητα για έναν τεκμηριωμένο έλεγχο για τους ιδιοκτήτες φ/β πάρκων, ώστε να μάθουν ποιοτικά εάν τα συστήματά τους λειτουργούν με τη μέγιστη απόδοση, ή εάν παρουσιάζουν προβλήματα που θα μειώσουν την συνολική απόδοσή τους στο μέλλον.
Υπάρχει ο πρακτικός κανόνας που ορίζει ότι για ένα κομμάτι του εξοπλισμού του Φ/Β πάρκου, η αύξηση της θερμοκρασίας της λειτουργίας του πάνω από 10οC από τη θερμοκρασία λειτουργίας που συνιστά ο κατασκευαστής του, θα μπορούσε να οδηγήσει σε μείωση κατά 50% της ωφέλιμης ζωής του εξοπλισμού της εγκατάστασης.
Είναι σημαντικό να γίνει ένας αρχικός έλεγχος με θερμογραφία του εξοπλισμού του φ/β πάρκου στη διάρκεια της εκκίνησής του αλλά πριν από την παραλαβή του, ώστε ο ιδιοκτήτης του να ανιχνεύσει τα φ/β πάνελ που έχουν κατασκευαστικά ελαττώματα και να κάνει χρήση των σχετικών εγγυήσεων.
Ένθετο: Πλεονεκτήματα
Από τη χρήση της θερμογραφίας αναμένεται αξία με ένα συντελεστή κόστους/κέρδους της τάξης 1/10. Μόνο το 20% των προβλημάτων είναι ορατά στο ανθρώπινο μάτι, ενώ το υπόλοιπο 80% των σφαλμάτων είναι ορατά μόνο με υπέρυθρη κάμερα.
