Mesure de caractéristiques sombres de systèmes photovoltaïques

 

Au cours du dernier trimestre, nous avons commencé sur tous les systèmes photovoltaïques, lesquelles nous avons inspecté dans le cadre de nos pvChecks, de mesurer aussi toujours les caractéristiques sombres. Nous l’avons fait parce que notre bloc d’alimentation de service le pvServe permets cette occasion maintenant et nous allons offrir cette option en standard á partir de 2017. Le pvServe va être équipé á l’avant d’un slot pour une carte SD. Sur cette carte il est possible de sauvegarder des scriptes, avec lesquelles vous pouvez par exemple mesurer les caractéristiques sombres de toutes les chaînes de modules solaires.

Comment cela fonctionne et que cela vous donne á vous pour la recherche d’erreurs sur les systèmes d’énergie solaire est exprimé dans cet article.

Prévision :

Au début je me rendais pas compte, si cette mesure supplémentaire apporterai un gain de connaissances, mais puis la possibilité existait, nous l’avons pris et compares les caractéristiques mesurées avec les images électroluminescents des chaînes de modules respectif pour savoir si les erreurs dans les images EL se retrouvent aussi détectables sur les caractéristiques sombres. Mais avant que je vous montre plus tard loin dans cet article les premiers résultats, je voudrais d’abord décrire comment la chose fonctionne.

Déroulement des mesures :

Comme déjà indiqué ci-dessus le pvServe se laisse automatiser. Cela signifie, que toutes les actions qui peuvent être effectuées via les commandes, peuvent être exécutées aussi automatiquement sous la forme d’un script de consigne. Les scriptes peuvent être crée facilement en écriant les commandes respectives dans un simple fichier texte (.txt), puis copiés sur la carte SD, laquelle est finalement insérée dans le lecteur sur le pvServe.  Le cadran rotatif sur l’appareil permet de choisir sur le pvServe le mode de script. Dans ce mode, vous pouvez alors choisir un des scriptes qui se trouve sur la carte SD et le laisser s’exécuter.

Dans un scripte que j’ai préparé, la valeur de consigne de tension et réglé á 800V ou 1.000V (dépendant de la longueur de la chaîne). La valeur de consigne du courant est d’abord de 0A. Ensuite, la valeur de consigne du courant est lentement augmentée logarithmique (en rythme 1s), jusqu’à ce que finalement un courant inverse de 4A est réglé.  Ensuite, l’appareil passe en mode veille.

Si un fichier nommé Lablog.txt ce trouve sur la carte mémoire, au cours du processus décrit, tous les valeurs de courant et de tension que le pvServe délivre, sont enregistrées dans ce ficher. Après les mesures  vous pouvez transformer le contenu de ce fichier, en utilisant une macro Excel qui á été écrit spécialement á cet effet, en des diagrammes caractéristiques correspondantes.

Bloc d’alimentation á courant inverse pvServe 1.1 avec fente pour carte SD pour le contrôle de scripte

La photo montre le résultat d’une telle mesure d’une caractéristique du système photovoltaïque sur le toit au-dessus de notre bureau. En échangeant, après la mesure, la borne positive avec la borne négative, vous pouvez mesurer aussi la caractéristique des diodes de dérivation dans une seconde mesure.  Cela est montré en rouge dans le tableau ci-dessous.

Caractéristique sombre d’un générateur solaire mesurée avec le pvServe 1.1

 

Si l’une des diodes de dérivation est défectueuse, la caractéristique ressemble comme indiqué ci-dessous. Alors le courant peut circuler seulement dans le sens inverse á travers les cellules. Par cellule vous avez besoin  d’environ 14-15V. Dans ce mode, cependant, vous pouvez détruire les cellules solaires. Il faut donc être extrêmement prudent et savoir ce que vous faites. L’erreur de diode de dérivation ouverte, je l’ai décrit dans cet article sur ce blog.

Caractéristique d’une chaîne de module avec une diode de dérivation ouverte

Pour utiliser la mesure des caractéristiques sombre avec succès pour diagnostiquer des systèmes d’énergie solaire, il est logique á mon avis, de comparer toujours les caractéristique de plusieurs chaînes de modules. L‘experience des derniers mois a montrée que les caractéristiques se trouvent aux modules intacts (et la même longueur de chaîne) dans le diagramme très bien l’un sur l’autre. Puisque l’irradiation du rayonnement solaire et les différences de températures des chaînes de modules différentes sont plutôt négligeables dans la nuit, par conséquent on mesure que des caractéristiques qui ne montrent aucune différence. Si une faute á l’une des chaînes des modules existe, cela se révèle déjà á la caractéristique. C’est valable au moins pour les fautes que je voudrais présenter, ci-dessus. Le diagramme suivant montre le résultat d’une session de mesure ou une caractéristique s’écarte clairement.

Mesure de caractéristique sombre : Dans la chaîne voyante il manque un module solaire.

 

L’image d’électroluminescence correspondant, montre alors la cause des différentes caractéristiques. Ici le raccordement d’un module était oublié lors de l’installation.

L’image d’électroluminescence montre qu’un module manque dans la chaîne. 

 

Dans le prochain diagramme, on voit un déroulement de caractéristiques comparable dans les caractéristiques sombre, cependant, la différence de la chaîne de modules suspectes aux chaînes intactes fait tout simplement 13 V. Ici par conséquent, on ne trouve sur l’image d’électroluminescence aucun module complètement en dysfonction, mais tout simplement une diode de dérivation défectueuse.

 Caractéristique sombre d’une chaîne de module solaire, dans laquelle la diode de dérivation d’un module est défectueuse.   

Chaîne de module avec une diode de dérivation défectueuse 

 

Dans le prochain exemple, on voit la meilleure et plus suspect caractéristique des installations très bien performante, dans la comparaison. Ici on ne peut parler directement d’un défaut. Le motif régulier de cellules sombres sur l’image EL admet la conclusion que le fabricant de modules avait ici apparemment un problème avec sa production.

Caractéristique sombre comparé

Module sans anomalies

Module avec des anomalies

La caractéristique suivante présente une anomalie particulière. La tension augmente avec l’augmentation du courant d’abord, puis diminue à nouveau.

Caractéristique sombre d’une chaîne de modules á soi un arc électrique s’allume.

La photo montre la cause de la caractéristique bizarre. A une haute impédance des connecteurs de cellules d’un module, un arc électrique a été allumé.

L’image montre un arc électrique existant á une haute impédance des connecteurs de cellules 

Enfin, je veux montrer un diagramme intéressant dans lequel les caractéristiques á courant faible se trouvent très bien l’un sur l’autre et sont congruentes de nouveau même aux courants plus grands autour de 4A. Seulement, entre-temps il y a une zone dans laquelle la caractéristique voyante (bleu) prend á même courant une performance plus petite. La forme de la courbe correspondant à un “mauvais” facteur de remplissage dans la caractéristique lumineuse.

Caractéristique sombre d’une chaîne de modules á l’effet DIP (dégradation induite potentielle) pouvait être diagnostiqué.

Comme on peut voir clairement dans l’image d’électroluminescence, la chaîne de modules voyante montre l’effet de dégradation induite potentielle DIP que j’ai décrit déjà plusieurs fois ici dans Blog.

Image électroluminescence des deux chaînes de modules comparés

Résumé :

En résumant on peut dire, que le mesurage des caractéristiques sombre á des générateurs solaires apparaisse raisonnable pour faire une présélection avant l’examen d’un grand nombre des chaîne de modules pour identifier les chaînes marquantes. L’examen électroluminescence peut être limité ainsi aux chaînes de modules « suspectes ». Alors, plus des chaînes de modules peuvent être examinées par session de nuit sans qu’une dégradation essentielle de la qualité d’examen soit á attendre.

Perspective :

Nous allons continuer á faire des efforts pour construire une banque de données avec les cours typiques des caractéristiques sombres, pour classifiiez á chaque erreur typique la caractéristique correspondante. Il est également envisageable de définir des paramètres pour des résistances en série ou pour un facteur de remplissage sombre. Ces valeurs peuvent ensuite être déterminées pour chaque mesure et comparées. Il semble plausible que avec cette méthode des répétitions d’examen sous exactement les mêmes conditions prévus (rayonnement = 0W/m²) sont possible, permettant facilement de détecter des changements subtils dans les générateurs solaires encore avant qu’apparaissent  des états dangereux comme la formation des arcs électrique.