Что делать, когда в солнечных батареях перегреваются байпассные диоды?

kogda-peregrevayutsya-bajpassnye-diodyСлучай, когда распределительные коробки перегреваются и из-за этого пленка с обратной стороны солнечной батареи окрашивается в коричневый цвет, стал темой для дискуссий третьего круглого стола по качеству журнала pv magazine.

Когда солнечная батарея окрашивается в коричневый цвет, это не приносит радости в сердца инвесторов. Если бы производители солнечных батарей или распределительных коробок присутствовали на третьем круглом столе, то им было бы лучше склонить головы от стыда. Во время голосования большинство участников подняли карточки «с черной овцой» — что значит тоже самое, что и виноват. Что касается EPC, то голосование было сбалансированным, и маятник качнулся в сторону скорее «серого». При этом голосование было только развлекательным аспектом семинара. На объективном уровне этот случай показал все противоречия этой неисправности. На самом деле, в этом примере — одном из трех на переговорах за круглым столом — каждая из сторон могла бы быть ответчиком. В ходе обсуждения выяснилось, что действительно нужно знать для того, чтобы сформировать свое мнение. «Следствие по этому делу продолжается до сих пор,» сказал Андреас Клеефиш, адвокат юридической фирмы Баумейстер, который был инициатором обсуждения этого случая. Несколько промежуточных результатов, однако, уже есть.

Случай: 2000 из 4000 солнечных батарей поменяли цвет

Солнечная электростанция мощностью более одного мегаватта, которую монтажная компания установила в 2010 году, была подвергнута проверке в конце пятилетнего гарантийного срока в 2015 году. При этом было замечено, что у около половины из более чем 4000 солнечных батарей пленка с обратной стороны стала коричневой, что также проявилось и на фронтальной части батареи. Изменение цвета произошло именно в тех местах, где сзади были прикреплены распределительные коробки. Измерение характеристик при случайной выборке показало, что напряжение холостого хода  на нескольких солнечных батареях было слишком низкое. Эксперт предположил, что это указывает на то, что один или несколько байпассных диодов вышли из строя или находятся в открытом состоянии. На некоторых батареях оплавились и сами распределительные коробки.

Оптовый торговец, продавший солнечные батареи несколько лет тому назад, стал неплатежеспособным. Поэтому монтажная компания обратилась с проблемой непосредственно к производителю солнечных батарей. А он на это заявил, с его точки зрения вопрос изменения цвета — это чисто оптический дефект, который не имеет никакого влияния на долговечность и производительность солнечных батарей. Поэтому производитель отклонил выплату компенсации или предоставление солнечных батарей на замену. Даже оформление экспертизы, проведенной в третейском производстве, не было им принято в расчет, сообщают фигуранты судебного дела.

Производитель не видит никакой взаимосвязи

Тогда оператор за свой счет отправил две пострадавшие солнечные батареи в испытательную лабораторию, а сам вскрыл распределительную коробку третьей батареи. Во вскрытой распределительной коробке оказались расплавленные и спаянные друг с другом байпассные диоды, как сообщает адвокат Клеефиш. Еще незавершенное лабораторное исследование показало в промежуточном результате, что, во-первых, распределительные коробки и их комплектующие соответствуют утвержденному типу и, во-вторых, в одной из батарей два байпассные диода вышли из строя и переключились на режим открытого состояния, а в другой батарее из строя вышли все три диода.

Узнав, что в некоторых распределительных коробках диоды оплавились, производитель предложил заменить пострадавшие солнечные батареи. Но, однако, все еще не видит взаимосвязи между коричневой окраской пленки на обратной стороне батареи и возникновением перегрева в распределительных коробках. Поэтому он продолжает отклонять замену солнечных батарей, окрашенных в коричневый цвет. «Если есть взаимосвязь между окрашиванием в коричневый цвет и перегревом распределительных коробок,» говорит Клифиш, «то можно предсказать выход из строя всех остальных солнечных батарей». Поэтому повторные переговоры из месяца в месяц по поводу возмещения ущерба не являются удовлетворительным решением. «Для монтажной компании это будет означать очень высокие затраты.»

Этот инцидент вызвал горячие дискуссии за круглым столом. То, что причиной изменения цвета солнечной батареи в коричневый, вероятнее всего, является перегрев распределительной коробки, было довольно бесспорным. Но почему распределительные коробки так перегреваются, и кто несет ответственность за эти неисправности, об этом говорить еще рано на данном этапе проведения анализа.

Техническая сторона: Почему байпассные диоды переключаются на открытое состояние

Задача байпассного диода заключается в коротком замыкании одной из трех цепей фотоэлемента солнечной батареи. При нормальной работе полярность такова, что диод находится в закрытом состоянии — это, как если бы его там и не было. Если наступает временное затенение, загрязнение отдельных фотоэлементов, нарушается целостность фотоэлемента или возникают другие неисправности, которые влияют на мощность цепи, то напряжение цепи фотоэлемента меняется. Тогда диод переключается на открытое состояние и замыкает соответствующую цепь фотоэлемента, так чтобы остальные фотоэлементы подключенных последовательно цепей продолжали выдавать свою мощность. В этом случае суммарный ток всего стринга солнечных батарей идет через открытый диод. Байпассные диоды, находящиеся в открытом состоянии, естественно нагреваются при прохождении тока. И такая нагрузка не снижается в течение всего дня, до тех пор, пока вырабатывается солнечная электроэнергия. Так как цепь фотоэлемента, закороченная байпассным диодом, выпадает из работы, то в этом случае производительность батареи падает на треть. Только ночью диоды снова охлаждаются.

Но иногда бывает и так, что байпассный диод сам выходит из строя. Тогда он либо непрерывно находится в открытом состоянии, либо в закрытом. Если он непрерывно открыт, то его работа сравнима с работой цепи фотоэлемента при загрязнении или затенении.

Кто отвечает за активацию диода

Случай показывает, кто и что может сделать не так. Вопрос об ответственности делится на два вопроса. Кто несет ответственность за то, что активизировалось так много диодов. И: если ли кто-то ответственный за то, что пленка на задней стенке солнечной батареи перегревается из-за этого так, что меняет цвет. А затем возникает вопрос о воздействии на батарею: а это вообще-то плохо, что пленка становится коричневой?

За чрезмерные активации диодов могли бы нести ответственность все заинтересованные стороны, все зависит от причинно-следственной связи. Если причина кроется в нарушении целостности фотоэлементов, то скорее всего производитель солнечной батареи плохо выполнил свою работу, потому что в процессе производства он недостаточно осторожно обращался с фотоэлементами или с солнечными батареями. Но трещины могли также возникнуть во время транспортировки или монтажа. В этом случае дефект возник по вине либо логистической компании, либо монтажной компании.

zatenenie-solnechnyh-batarejНо может быть и так, что диоды переключились в открытое состояние из-за регулярного или длительного затенения. А это уже будет зона ответственности проектировщика, потому что он при проектировании упустил возможное затенение близстоящими постройками. Но, возможно, оператор забыл вовремя скосить траву или подрезать соседние деревья. Если загрязнение, например, птичий помет, является причиной активности диода, то за это также несет ответственность оператор, который должен был помыть солнечные батареи.

Какую работу должны выполнять байпассные диоды

Тот факт, что диоды активируются, в описанном здесь случае не является основной проблемой. В конце концов, задача байпассных диодов как раз и заключается в том, чтобы реагировать в случае аварии и избежать крупных потерь производительности в стринге солнечных батарей. Но если диоды не выдерживают постоянной нагрузки, то может быть нанесены повреждения солнечным батареям. В данном случае это очевидно.

Хериберт Шмидт, эксперт из института Фраунгофера ISE в том числе по байпассным диодам, заявил, что нет никакого нормативного утверждение о том, должны ли байпассные диоды выдерживать длительную нагрузку в течение нескольких лет. Но, тем не менее, он считает, что должны. Такое нужно, например, на случай полного разрушения фотоэлемента или после обрыва всех соединительных полосок в его цепи.

Длительная работа байпассных диодов в открытом состоянии — это, безусловно, недостаток, который должен быть исправлен, говорит Шмидт. И не только из-за снижения производительности. Постоянный тепловой стресс может привести к систематическому отказа диода из-за короткого замыкания или обрыва. А окружающие материалы становятся «мягкими» с течением времени. В конечном счете, это может, в худшем случае, привести к «поджаренному неплотному контакту» или к электрической дуге. А это уже становится серьезной проблемой безопасности.

Вначале казалось очевидным, что виновного нужно искать среди производителей солнечных батарей или их субподрядчиков, то есть поставщиков распределительных коробок и диодов. Если бы производитель солнечных батарей хорошо проследил за тем, чтобы все комплектующие части батареи были способны справится со стрессом даже в случае постоянно открытых байпассных диодов, то тогда, по крайней мере, не возникало бы никаких фундаментальных конструктивных проблем

Но тем не менее, производитель солнечных батарей может быть причиной нанесенного ущерба. «Такое случается, если сырье или комплектующие неправильно хранились перед установкой в солнечную батарею,» говорят участники круглого стола. «Если они хранятся в неблагоприятных условиях, например, при высокой температуре или высокой влажности, то из-за этого могут возникнуть такие неисправности.»

Для солнечных батарей с изменившимся цветом пленки возникла проблема гарантии. Вопрос заключается в том, являются ли батареи с измененным цветом ущербом, который покрывается гарантией на продукт, срок действия которой истекает через пять лет. Некоторые эксперты считают, что независимо от причины и байпассных диодов, изменившийся цвет пленки указывает на старение, которое, возможно, не сразу, а в течении обозримого времени от 20 до 30 лет вызовет выход из строя солнечных батарей. Если это никак не оговорено в договоре, то оператор, как правило, вынужден ждать, пока солнечные батареи не выйдут из строя. Если гарантия на изделие истекла, то остается только гарантия на производительность. А она предполагает, что солнечная батарея и так деградирует, и вовсе не из-за неисправностей, описанных в этом случае. Очевидно, что присутствующие эксперты считают такую ситуацию неудовлетворительной.

Диоды следует проверять заранее

Значительно легче было бы судить об этом случае, если бы производитель или дистрибьютор проводили  входной-выходной контроль. Если бы производитель солнечной батареи протестировал перед поставкой все диоды, то он смог бы доказать суду или клиенту, что диоды на тот момент были в порядке. «Производители солнечных батарей, как правило, не делают систематического контроля байпассных диодов,» объясняет ученый Хериберт Шмидт из ISE. Однако, диоды были протестированы субпоставщиками, то есть поставщиками распределительных коробок, на 100 процентов, как в открытом, так и в закрытом состоянии. И если на пути к готовым солнечным батареям с диодами больше ничего не случится, то, исходя из этого, можно предположить, что они работают на 100 процентов.

Но Шмидту известны также случаи, когда при соединении батареи и распределительной коробки почти систематически диоды повреждались из-за электростатического разряда (англ.electrostatic discharge, ESD). Затем эти неисправности обнаруживались при flash-тесте солнечных батарей или во время электролюминесцентного контроля. Помочь в таких случаях могло бы последовательное соблюдение мер защиты от статического электричества, например, с помощью диссипативных щеток и заземления в производственном процессе. На основании испытаний, проведенных субподрядчиками, Шмидт считает излишним дальнейшую проверку диодов у производителя солнечных батарей. Но кратковременный тест можно было бы ввести в процесс производства солнечных батарей без больших затрат, например, при flash-тесте.

Источник: http://www.pv-magazine.de/nachrichten/details/beitrag/schwarze-schafe—wenn-bypass-dioden-berhitzen-_100024669/

Написать нам