Degradace PID a její vliv na výkon FVE po 8 letech provozu
Většina fotovoltaických elektráren v ČR byla postavena v letech 2009 – 2010 a dnes tedy mají za sebou již téměř polovinu předpokládané doby provozu. Za tuto dobu již můžeme porovnávat kvalitu a nekvalitu jednotlivých typů FV panelů a řešení, či neřešení vzniklých problémů.
Výběr správného typu FV panelu v letech 2009 a 2010 byl mnohdy loterií. Nebyl dostatek zkušeností s jednotlivými výrobci, jelikož většina z nich měla za sebou existenci jeden nebo dva roky a různé zátěžové typy testů nebyly tak běžné jako dnes. Z toho důvodu můžeme vidět na elektrárnách značné rozdíly ve výkonu FV panelů a různou rychlost degradace.
Některým ztrátám výkonu FV panelů (prasknuté FV články z výroby, nekvalitní spoje mezi FV články atd.) není možné zabránit, ale část chyb je možné eliminovat kvalitní péčí.
Jednou z těchto chyb je i PID neboli Potential Induced Degradation, který vystrašil část majitelů FVE již pár let po uvedení elektráren do provozu.
Co je PID
Podrobně byla problematika PIDu popsána už dříve i na stránkách tzb-info.cz: Pokles výkonu fotovoltaických elektráren v důsledku vysokonapěťového stresu, takže jen velmi stručně. Potenciální indukovaná degradace způsobuje mezivrstvovou polarizaci vedoucí až k nevratné degradaci křemíku ve fotovoltaických panelech vlivem rozdílu potenciálů vůči zemi, v jejímž důsledku článek není schopen dodávat elektrický proud. K tomuto jevu dochází nejdříve zpravidla na panelech, které jsou nejblíže u záporného pólu stringu. Čím déle PID působí, tím více postupuje poškození na další panely směrem ke kladnému konci stringu. Typicky se PID na panelech začíná projevovat po 2–4 letech jejich provozu.
Jaký je vliv PID na výkon FV panelů?
V roce 2016 byla provedena diagnostika na FVE s panely Evergreen 215 Wp a Kyocera 210 Wp. FV panely jsou zapojeny v strinzích délky 17 ks a připojeny na decentrální měniče. Diagnostikou bylo odhaleno zasažení zhruba 4–6 panelů od záporného konce degradací PID a majiteli FVE bylo navrženo vykonat regeneraci PIDu pomocí zařízení PID Doctor.
Z důvodu úspory minimalizace finančních nároků na řešení regenerace FV panelů a vzhledem k topologii umístění FV měničů (6 měničů v jednom místě na konstrukci) bylo na zakázku vyrobeno zařízení umožňující paralelní připojení 6 měničů. Regeneračními boxy byly osazeny téměř všechny FV panely s degradací PID. Se souhlasem majitele byla ponechána část panelů bez regenerace pro účely ověření změn výkonů FV panelů v čase.
Změna výkonu FV panelů s regenerací od roku 2016 vs. 2018
Výkon FV panelů na záporném konci stringů byl před regenerací o více než 20 % snížen oproti štítkovému výkonu naproti tomu, FV panely na kladném konci měly pokles pouze cca 5 %. Při kontrolním měření vykonaném po více než dvou měsících regenerace byl výkon všech panelů již prakticky srovnán a došlo k eliminaci PIDu. Následné měření po dvou letech od instalace regenerace potvrdilo trend vyrovnaného výkonu FV panelů v rámci stringu.
PID lze velmi účinně, rychle a trvale „vyléčit“
Rozsáhlé testování i zkušenosti z praxe prokázaly schopnost zvrátit polarizační efekt PIDu, a tím téměř plně obnovit původní výkon FV modulů. Společnost EICERO používá pro řešení PID v současnosti nejrychlejší a nejúčinnější metodu pod názvem PID Doctor. Touto metodou je možné vrátit panelům až 98 procent jejich původního výkonu (ztrát způsobených PIDem, nikoli přirozenou časovou degradací panelů).
Přehled měření vykonaných v roce 2016 na FV panelech zasažených PIDem a na stejných FV panelech po regeneraci a dalších dvou letech provozu s připojeným regeneračním zařízením.
| Měření 23. 6. 2016 | Měření 9. 9. 2016 | Měření 6. 9. 2018 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pořadí panelu od + pólu | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | |
| [+] | 1 | 203,30 | 94,56% | 5,44% | 203,72 | 94,75% | 5,25% | 202,98 | 94,41% | 5,59% |
| 13 | 198,03 | 92,11% | 7,89% | 201,16 | 93,56% | 6,44% | 201,06 | 93,52% | 6,48% | |
| 14 | 179,43 | 83,46% | 16,54% | 200,58 | 93,29% | 6,71% | 200,43 | 93,22% | 6,78% | |
| 15 | 182,70 | 84,98% | 15,02% | 201,2 | 93,58% | 6,42% | 201,04 | 93,51% | 6,49% | |
| 16 | 168,25 | 78,26% | 21,74% | 198,34 | 92,25% | 7,75% | 198,36 | 92,26% | 7,74% | |
| [-] | 17 | 168,01 | 78,14% | 21,86% | 198,12 | 92,15% | 7,85% | 197,95 | 92,07% | 7,93% |
| Průměr na celý string | 183,29 | 85,25% | 14,75% | 200,52 | 93,27% | 6,73% | 200,31 | 93,17% | 6,83% | |
Referenční FV panely bez regenerace
U FV panelů, které jsou ponechány bez regenerace, je možné pozorovat po dvou letech další výrazný pokles výkonu. Nejvíc zasaženy FV panely na záporném konci již mají výkon snížený o více než 40 %.
Ponechání zasažených FV panelů bez regenerace je už navíc kritický i z pohledu dalšího postupu degradace. Při dlouhodobém působení PID může totiž dojít k nevratnému poškození FV panelů a trvalé ztrátě schopnosti vyrábět elektřinu.
Přehled měření vykonaných v roce 2016 na FV panelech zasažených PIDem a na stejných FV panelech po dalších dvou letech provozu bez připojeného regeneračního zařízení.
| Měření 23. 6. 2016 | Měření 9. 9. 2016 | Měření 6. 9. 2018 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pořadí panelu od + pólu | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | |
| [+] | 1 | 203,62 | 94,71% | 5,29% | 203,63 | 94,71% | 5,29% | 198,24 | 92,20% | 7,80% |
| 13 | 194,83 | 90,62% | 9,38% | 194,81 | 90,61% | 9,39% | 185,06 | 86,07% | 13,93% | |
| 14 | 188,64 | 87,74% | 12,26% | 188,60 | 87,72% | 12,28% | 174,14 | 81,00% | 19,00% | |
| 15 | 184,48 | 85,80% | 14,20% | 184,51 | 85,82% | 14,18% | 172,95 | 80,44% | 19,56% | |
| 16 | 180,86 | 84,12% | 15,88% | 180,23 | 83,83% | 16,17% | 127,07 | 59,10% | 40,90% | |
| [-] | 17 | 172,03 | 80,01% | 19,99% | 171,97 | 79,99% | 20,01% | 116,58 | 54,22% | 45,78% |
| Průměr na celý string | 194,05 | 90,26% | 9,74% | 193,86 | 90,17% | 9,83% | 165,49 | 76,97% | 23,03% | |
FV panely Kyocera
Na dané FVE se nachází část FV panelů Kyocera 210 Wp. U těchto panelů nebyl zaznamenán žádný problém, ale u panelů bylo provedeno stejné výkonové měření za účelem sledování stavu FV panelů v dlouhodobém horizontu. Jak je vidět z přiložených měření, tak FV panely jsou i po 8 letech ve výborné výkonové kondici a je velká pravděpodobnost, že budou bez větších problémů sloužit i v dalších letech.
Přehled měření vykonaných v roce 2016 na FV panelech bez degradace PID a na stejných FV panelech po dalších dvou letech provozu.
| Měření 23. 6. 2016 | Měření 6. 9. 2018 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pořadí panelu od + pólu | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | Změřený výkon [W] | Výkon STC [%] | Pokles výkonu [%] | |
| [+] | 1 | 207,41 | 98,77% | 1,23% | 206,92 | 98,53% | 1,47% |
| 13 | 208,29 | 99,19% | 0,81% | 207,33 | 98,73% | 1,27% | |
| 14 | 208,34 | 99,21% | 0,79% | 207,11 | 98,62% | 1,38% | |
| 15 | 208,12 | 99,10% | 0,90% | 207,25 | 98,69% | 1,31% | |
| 16 | 207,14 | 98,64% | 1,36% | 206,86 | 98,50% | 1,50% | |
| [-] | 17 | 208,11 | 99,10% | 0,90% | 207,01 | 98,58% | 1,42% |
| Průměr na celý string | 208,05 | 99,07% | 0,93% | 207,24 | 98,69% | 1,31% | |
Nepřicházejte zbytečně kvůli PID o peníze
Jak prokázaly výsledky doposud realizovaných instalací regeneračních zařízení PID Doctor, lze ve velmi krátkém čase vrátit PIDem zasaženým panelům jejich původní výkon, a tím i zvýšit tržby z prodeje elektřiny. Trvalá instalace regeneračního zařízení je však nemalou investicí a je tedy vždy rozumné její zvážení s ohledem na ekonomickou efektivitu a očekávanou dobu návratnosti. Při kalkulaci je nutné zohlednit průměrné roční tržby za vyrobenou elektřinu, jejich zvýšení díky navrácení původního výkonu FV panelů a naopak rostoucí ztráty z „nevýroby“ vlivem postupující degradace při neřešení PID atd. Při zohlednění všech těchto kritérií se obvykle návratnost investice na trvalou regeneraci a prevenci proti PID pohybuje mezi 1–3 roky podle míry degradace a technické náročnosti řešení. Jak je vidět z přiložených měření, tak neřešení problému PID vede k další degradaci FV panelů a velmi rychlé ztrátě výkonu. V případě, že FV panely mají produkovat elektrickou energii ještě dalších cca 10–15 let, se však domníváme, že z takto dlouhodobého hlediska má význam zabývat se odstraněním problému PID a zajistit si maximální využití výrobního potenciálu investice.
Více informací na webu firmy EICERO s.r.o.