Seminário Solis Episódio 36: A influência do inverno na operação do sistema FV solar e as considerações relacionadas à O&M

Background

O inverno está a caminho do hemisfério norte, com temperaturas começando a cair e já atingindo o ponto de congelamento em algumas regiões. De acordo com as previsões, haverá períodos prolongados de gelo e neve na Europa a caminho. Então, quais são os efeitos específicos do inverno na operação de um sistema FV solar e como devemos realizar a operação e manutenção (O&M) de forma eficaz da planta fotovoltaica em climas frios?

Este Seminário Solis examinará os efeitos do clima frio e compartilhará sugestões para manter suas usinas solares funcionando com eficiência durante o inverno.

O principal impacto do inverno em plantas FV

No geral, a intensidade geral da radiação solar no inverno é relativamente baixa. Olhando para a geração de energia de uma planta FV em um ano, o verão é o período de pico da geração de energia e o inverno é o período de baixa geração de energia.

Além disso, as principais influências no funcionamento das plantas solares no inverno são os seguintes fatores:

1) Baixas temperaturas

Em climas frios, a temperatura ambiente em algumas áreas costuma cair abaixo do ponto de congelamento (0° C), e em algumas áreas rigorosamente frias pode cair abaixo de -10° C;

As baixas temperaturas afetam a operação do equipamento do sistema

Uma vez que o equipamento em um sistema FV solar, como painéis solares, inversores, coletores de dados, baterias etc., tem uma certa faixa de temperatura operacional, quando a temperatura é inferior à temperatura permitida do equipamento, isso pode afetar a operação normal dele. Isso deve ser considerado ao escolher o local de instalação e o projeto do sistema.

Recomendação: O equipamento deve ser instalado em áreas com temperaturas dentro dos limites de funcionamento do equipamento. Itens como baterias de armazenamento de energia, inversores FV domésticos, coletores de dados etc., podem ser instalados em ambientes internos ou à prova de frio.

As baixas temperaturas afetam a tensão de Voc do sistema FV

A baixa temperatura fará com que a tensão de circuito aberto (Voc) das strings FV aumente. Se o projeto inicial do sistema não considerar por completo a influência da temperatura, durante a operação posterior do sistema, a string Voc sob condições de baixa temperatura pode exceder a tensão de entrada máxima permitida do inversor, o que provavelmente causará danos.

Usando um sistema fotovoltaico vinculado à rede de 20kW (tensão de entrada CC máxima de 1100V) como exemplo, são usados 52 painéis FV de 475W. Supondo que a temperatura mais baixa na área durante o dia seja -15° C, a tensão de circuito aberto da string (Voc) segue a tabela:

Nota: O coeficiente de temperatura da tensão de circuito aberto deste painel PV é -0,28%/℃, O valor deste coeficiente é diferente para diferentes marcas de painéis PV;

Recomendação: No projeto preliminar de uma planta FV, é necessário considerar totalmente o Voc da string FV em temperaturas extremamente baixas. Reserve margem suficiente para evitar que a sobretensão CC no inverno cause danos ao inversor. Se o sistema apresentar alarme “OV-DC”, é necessário desligar imediatamente o interruptor CC do inversor e reduzir o número de painéis solares da string FV.

2) Sombras

No inverno, o ângulo da luz solar é menor e as sombras são mais longas. Portanto, o painel FV está mais sujeito à oclusão das sombras, o que tem grande influência na geração de energia do sistema FV.

Recomendação: No inverno, recomenda-se a limpeza da superfície do painel solar para evitar o acúmulo de sujeira. Recomenda-se também aparar bem as árvores ao redor para evitar a formação de sombras, e, se possível, remover móveis que possam causar sombra.

3) Camadas de neve

Outro grande problema que a operação da planta FV enfrenta no inverno é o acúmulo de neve. A neve cobrindo o painel solar reduzirá a radiação solar recebida pelo painel solar e reduzirá diretamente a geração de energia. Além disso, a irradiação desigual de longo prazo dos componentes também pode causar maiores perigos ocultos devido ao efeito de ponto quente.

Além disso, a cobertura de neve também é um teste importante para o projeto estrutural de todo o sistema fotovoltaico devido ao seu peso. O grande acúmulo de neve pode até mesmo causar o colapso do painel FV, causando danos ao equipamento e ferimentos pessoais e perdas patrimoniais.

Recomendação:

1) Limpar a neve dos painéis em tempo hábil

Quando uma planta FV acumula neve, ela precisa ser limpa em tempo hábil para evitar que o acúmulo excessivo de neve se transforme em gelo, tornando-a pesada e difícil de limpar. Use objetos macios para limpar, não risque o vidro e não pise nos painéis FV.

A remoção de neve inclui não apenas painéis solares, mas também equipamentos como inversores e gabinetes de distribuição de energia. Por exemplo, a limpeza oportuna da neve da saída de ar de resfriamento do inversor evitará que a superfície do inversor e o ventilador de resfriamento externo congelem.

2) Adaptar o projeto e a instalação às condições locais

Para áreas com neve frequente, precisamos aumentar o ângulo de inclinação do painel solar dentro da faixa de inclinação ideal. Mantendo-se dentro dos limites da geração de energia efetiva, também é conveniente que a neve na superfície do painel solar deslize sozinha.

Ao instalar, mantenha uma certa distância entre a parte inferior do painel solar e o solo para evitar o acúmulo de neve na parte inferior. Além disso, é recomendado que os painéis solares sejam instalados horizontalmente em áreas onde neva com frequência. Em comparação com as instalações verticais, esta solução pode garantir que haja espaço suficiente entre a parte inferior do painel solar e o solo para evitar o acúmulo de neve. Devido às características estruturais de um painel solar, adotar a instalação horizontal é propício para reduzir a perda de geração de energia.

Também é recomendado instalar o inversor em um local onde a neve pode ser evitada, como sob o suporte do painel solar, dentro de casa etc. Se o inversor for instalado em uma área aberta, é recomendado adicionar um defletor para evitar excessos neve bloqueie o duto de ar de resfriamento do inversor ou adicione peso extra para fazer com que o inversor caia e seja danificado.

3) Operação e manutenção online

O frio, vento e neve severos do inverno podem causar grandes dificuldades na manutenção de uma planta FV. Portanto, além das atividades de operação e manutenção, como remoção de neve e substituição de equipamentos, a maior parte dos trabalhos de inspeção, operação e manutenção de instalações FV devem ser implementados remotamente por meio da plataforma de monitoramento inteligente da Solis, a SolisCloud.

Resumo

O inverno está chegando! Para além das medidas adequadas de proteção do calor e do frio, também é preciso manter a sua própria central fotovoltaica, mantendo os painéis limpos e livres de sombras. Se nevar, tire a neve rapidamente para evitar danos potenciais e perda de energia. Garantir que as condições locais e os padrões climáticos sejam levados em consideração ao projetar um novo sistema FV solar irá garantir que a energia seja mantida durante invernos rigorosos.