Seminario Solis, Episodio 36: La influencia del invierno en el funcionamiento del sistema solar fotovoltaico y consideraciones relacionadas con O&M

Antecendetes

El invierno está en camino hacia el hemisferio norte con temperaturas que comienzan a caer y ya alcanzan el punto de congelación en algunas regiones. Según las previsiones habrá periodos prolongados de tiempo helado y nevado en Europa en su camino. Entonces, ¿cuáles son los efectos específicos del invierno en el funcionamiento de un sistema fotovoltaico solar y cómo deberíamos llevar a cabo una operación y mantenimiento (O&M) efectivos de la planta fotovoltaica en climas fríos?

En este seminario de Solis analizaremos los efectos del clima frío y compartiremos sugerencias para mantener sus plantas solares funcionando con eficacia durante el invierno.

El principal impacto del invierno en las plantas fotovoltaicas

En general, la intensidad de la radiación solar global en invierno es relativamente baja. Observando la generación de energía de una planta fotovoltaica en un año, el verano es el período pico de generación de energía y el invierno es el período bajo de generación de energía.

Además, las principales influencias en el funcionamiento de las centrales solares en invierno son los siguientes factores:

1) Baja temperatura

En climas fríos, la temperatura ambiente en algunas áreas a menudo cae por debajo del punto de congelación (0 ° C), y en algunas áreas muy frías puede caer por debajo de -10 ° C;

La baja temperatura afecta el funcionamiento de los equipos del sistema.

Dado que los equipos de un sistema solar fotovoltaico, como los paneles solares, inversores, recolectores de datos, baterías, etc., tienen un cierto rango de temperatura de funcionamiento, cuando la temperatura es más baja que la temperatura permitida del equipo, puede afectar el funcionamiento normal. Esto debe tenerse en cuenta al elegir el lugar de instalación y el diseño del sistema.

Recomendación: El equipo debe ubicarse en áreas que tengan temperaturas dentro de los límites de trabajo del equipo. Elementos como baterías de almacenamiento de energía, inversores fotovoltaicos domésticos, recolectores de datos, etc., pueden instalarse en interiores o en un entorno a prueba de frío.

La baja temperatura afecta el voltaje Voc del sistema fotovoltaico

La baja temperatura hará que aumente el voltaje de circuito abierto (Voc) de las cadenas fotovoltaicas. Si el diseño inicial del sistema no considera completamente la influencia de la temperatura, durante la operación posterior del sistema, la cadena Voc en condiciones de baja temperatura puede exceder el voltaje de entrada máximo permitido del inversor, lo que probablemente causará daños.

Tomando como ejemplo un sistema fotovoltaico conectado a la red de 20 kW (voltaje de entrada de CC máximo de 1100 V), se utilizan 52 paneles fotovoltaicos de 475 W. Suponiendo que la temperatura más baja en el área durante el día es -15 ° C, la tensión de circuito abierto de la cadena (Voc)

La siguiente tabla:

Nota: El coeficiente de temperatura de voltaje de circuito abierto de este panel fotovoltaico es -0,28% / ℃. El valor de este coeficiente es diferente para diferentes marcas de paneles fotovoltaicos;

Recomendación: En el diseño preliminar de una planta fotovoltaica, es necesario considerar completamente el Voc de la cadena fotovoltaica a temperaturas extremadamente bajas. Reserve un margen suficiente para evitar que la sobretensión de CC en invierno provoque daños en el inversor. Si el sistema tiene una alarma “OV-DC”, es necesario apagar inmediatamente el interruptor de CC del inversor y reducir el número de paneles solares de la cadena fotovoltaica.

2) Sombreado

En invierno, el ángulo de la luz solar es más estrecho y las sombras más largas. Por lo tanto, el campo fotovoltaico es más propenso a la oclusión de sombras, lo que tiene una gran influencia en la generación de energía del sistema fotovoltaico.

Recomendación: En invierno, se aconseja la limpieza de la superficie del panel solar para evitar la acumulación de suciedad. También se recomienda mantener los árboles colgantes bien cortados para evitar la formación de sombras, así como quitar los muebles que causen sombra si es posible.

3) Cubierta de nieve

Otro problema importante al que se enfrenta el funcionamiento de las plantas fotovoltaicas en invierno, es la acumulación de nieve. La nieve que cubre el panel solar reducirá la radiación solar recibida por el panel solar y reducirá directamente la generación de energía. Además, la irradiación desigual a largo plazo de los componentes también puede causar mayores peligros ocultos debido al efecto de punto caliente.

Además, la capa de nieve también es una prueba importante para el diseño estructural de todo el sistema fotovoltaico debido a su peso. La acumulación intensa de nieve puede incluso provocar el colapso del arreglo fotovoltaico, provocando daños al equipo, lesiones personales y pérdidas materiales.

Recomendación:

1) Limpiar la nieve de los paneles a tiempo

Cuando una planta fotovoltaica acumula nieve, debe limpiarse a tiempo para evitar que la acumulación excesiva de nieve se convierta en hielo, lo que lo hace pesado y difícil de limpiar. Utilice objetos suaves para limpiar, no raye el vidrio y no pise el panel fotovoltaico.

La remoción de nieve no es solo en los paneles solares, sino también en equipos como inversores y gabinetes de distribución de energía. Por ejemplo, la limpieza oportuna de la nieve de la salida de aire de refrigeración del inversor evitará que la superficie del inversor y el ventilador de refrigeración externo se congelen.

2) Adaptar el diseño y la instalación a las condiciones locales

Para áreas con nevadas frecuentes, necesitamos aumentar el ángulo de inclinación del panel solar dentro del rango de inclinación óptimo. Manteniéndose dentro de los límites de la generación de energía efectiva, también es conveniente que la nieve en la superficie del panel solar se deslice hacia abajo por sí sola.

Al instalar, mantenga una cierta distancia entre la parte inferior del panel solar y el suelo para evitar que la nieve se acumule en la parte inferior. Además, se recomienda que los paneles solares se instalen horizontalmente en áreas donde nieva con frecuencia. En comparación con las instalaciones verticales, esta solución puede garantizar que haya suficiente espacio entre la parte inferior del panel solar y el suelo para evitar la acumulación de nieve. Debido a las características estructurales de un panel solar, la adopción de una instalación horizontal favorece la reducción de la pérdida de generación de energía.

También se recomienda instalar el inversor en un lugar donde se pueda evitar la nieve, como debajo del soporte del conjunto de paneles solares, en interiores, etc. Si el inversor se instala en un área abierta, se recomienda agregar un deflector para evitar excesos y que la nieve no bloquee el conducto de aire de refrigeración del inversor o agregue peso adicional que haga que el inversor se caiga y se dañe.

3) Operación y mantenimiento en línea

El frío intenso, el viento y la nieve en invierno pueden causar grandes dificultades en el mantenimiento de una planta fotovoltaica. Por lo tanto, además de las actividades de operación y mantenimiento, como la remoción de nieve y el reemplazo de equipos, se recomienda que la mayor parte del trabajo de inspección, operación y mantenimiento de la planta fotovoltaica se implemente de forma remota a través de la plataforma de monitoreo inteligente Solis, SolisCloud.

Resumen

¡Ya viene el invierno! Además de las medidas de protección adecuadas contra el frío y el calor, también es necesario mantener su propia central fotovoltaica, manteniendo los paneles limpios y sin sombras. Si cae nieve, límpiela rápidamente para evitar posibles daños y pérdida de energía. Asegurar que se tengan en cuenta las condiciones locales y los patrones climáticos al diseñar un nuevo sistema fotovoltaico solar garantizará que se mantenga la energía durante los duros inviernos.