Uma equipe de pesquisa da Universidade de Valladolid, na Espanha, criou um novo método de eletroluminescência com luz natural (dEL) autoalimentado para inspeções de sistemas fotovoltaicos.
Normalmente, o dEL requer fontes de energia como geradores ou inversores bidirecionais para injetar corrente durante a inspeção da string. No entanto, a nova metodologia é autoalimentada pelo uso de outras strings fotovoltaicas na usina para fornecer a corrente necessária.
“No diagnóstico fotovoltaico, o dEL surgiu como uma solução promissora, permitindo inspeções por EL durante o dia com câmeras infravermelhas de alta eficiência quântica (por exemplo, InGaAs) e filtragem de luz ambiente”, afirmou o grupo. No entanto, a tecnologia ainda precisava de injeção de corrente, o que apresenta desafios logísticos e econômicos. Este trabalho apresenta um novo método de autoalimentação para inspeções dEL utilizando outras cadeias fotovoltaicas para fornecer corrente. Isso minimiza a necessidade de energia externa, reduzindo custos e o impacto ambiental.
A metodologia rotula a string que alimenta como “SP” e a string a ser medida como “SM”. A SP deve ter um número maior de módulos em série para injetar a corrente necessária para gerar uma imagem EL, ou seja, na faixa de 80 a 100% da corrente de curto-circuito. Realizando simulações no software LTSPice, foi simulado o efeito da remoção de um, dois, três e quatro módulos de um total inicial de 30 módulos de SM. De acordo com os resultados, em tal configuração, não mais do que dois módulos devem ser removidos.
Após a simulação computadorizada, o grupo conduziu testes experimentais em duas usinas solares fotovoltaicas de 50 MW em operação comercial na Espanha.
A primeira usina possuía módulos de c-Si de 435 W e uma eficiência de 19,7%, enquanto a segunda possuía módulos de mc-Si de 345 W com uma eficiência de 17,4%. A primeira possuía 12 strings por combinador, com 28 módulos por string, enquanto a segunda possuía 30 módulos por string e 24 strings por combinador. Em ambos os casos, toda a string era composta por módulos em duas fileiras, montados em mesas com um eixo móvel automatizado.
“Um dispositivo chamado dispositivo de comutação eletrônica (ESD) é conectado entre as strings SP e SM. Este dispositivo, desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, atua como uma chave que corta a corrente entre os dois conjuntos de strings (SP e SM), obtendo dois estados no SM: estado ligado e estado desligado”, explicaram os cientistas.
“A medição consiste em capturar uma série de imagens com a câmera InGaAs, conectando (estado LIGADO) e desconectando (estado DESLIGADO) eletricamente o SP definido ao SM, o que é realizado por meio do dispositivo de comutação e controle. Nosso sistema envolve a comutação sincronizada entre a injeção de corrente (via ESD) e a exposição da câmera InGaAs.”
As medições foram realizadas ao longo do ano, com irradiância variando de 200 W/m² a 1.000 W/m² e temperatura variando de 4 °C a 37 °C. Para analisar a qualidade das imagens dEL, alguns módulos foram desmontados e enviados para inspeção detalhada usando câmeras de Si de alta resolução em ambientes de câmara escura controlados.
“A comparação das imagens dEL com as imagens lab-EL mostra uma diferença significativa na qualidade da imagem (menor na dEL), que se origina de múltiplos fatores técnicos: limitações na resolução do sensor, requisitos de geração simultânea de imagens de dois módulos e complexidades de medição de campo sob condições operacionais de alta irradiância”, concluiu o grupo. “No entanto, a avaliação comparativa com os padrões de laboratório-EL revela um desempenho diagnóstico aceitável com capacidades eficazes de detecção de defeitos.”
A nova metodologia foi apresentada no artigo “Electroluminescence inspections of PV modules and strings by a self-powering configuration in daylight mode”, publicado na Solar Energy. Cientistas da Universidade de Valladolid, da Cobra Installations and Services (Cobra Instalaciones y Servicios) e da Universidade de Burgos, na Espanha, participaram do estudo.
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