Schade aan PV-systemen door zoutsproeinevel en omgevingen met een hoge vochtigheidsgraad

· Over fotovoltaïsche

Fotovoltaïsche krachtcentrales werken in zeer complexe omgevingen. Extreme weersomstandigheden zoals hoge of lage temperaturen, vochtigheid, zoutnevel en zwaar zand kunnen de betrouwbaarheid en het aanpassingsvermogen van fotovoltaïsche systemen aan de omgeving op de proef stellen. Aangezien steeds meer fotovoltaïsche installaties worden gebouwd op zee, eilanden, aan de kust gelegen waddengebieden en zoute zones, moeten fotovoltaïsche systemen beter bestand zijn tegen zoutnevel en een hoge vochtigheidsgraad.

Het grootste effect van zoutnevel en hoge luchtvochtigheid op de werking van PV-projecten blijkt uit het feit dat deze extreme omstandigheden na twee tot drie jaar ernstige gevolgen kunnen hebben voor de vermogenselektronica, zoals PV-modules, converters, bevestigingen, kabels en omvormers.

1. De invloed van zoutnevel en hoge vochtigheid op de prestaties van modules

Zonneprojecten die langs de kust worden gebouwd, zijn gevoelig voor een hoog zoutgehalte en vochtige lucht. Het grootste effect van zoutnevel en hoge vochtigheid op modules is het PID-effect. 

Zoutnevel bevat hoge concentraties natriumionen en wanneer zoutnevel op het glasoppervlak van de module wordt afgezet, kan het gemakkelijk geleidende kanalen op het glasoppervlak vormen, waardoor de PID-weerstand van de PV-module wordt beïnvloed. 

Omgevingen met een hoge vochtigheidsgraad hebben ook de neiging watervlekken te vormen op het module-oppervlak. Natriumionen in het glas zullen neerslaan op het glasoppervlak, stof in de lucht zal ook adsorberen op het glasoppervlak en onzuiverheidsionen lossen op in de watervlekken, waardoor de oppervlakteweerstand van het glas samen met de natriumionen vermindert. Het effect van zoutnevel in synergie met vocht zal op de bovengenoemde materialen sterker zijn.

 Deze zoutnevel of waterdamp zal zich ook ophopen op het oppervlak van de aluminium omhulling van de module, waardoor de oppervlakteweerstand van de aluminium omhulling wordt verlaagd. 

De weg van de cel naar het inkapselingsmateriaal, dan door het glas, naar het glasoppervlak, dan naar de aluminiumbehuizing, naar de aardingsopening, en van de aardingsdraad naar de aarde, is de lekstroomweg voor de PV-module. Een daling van de isolatieweerstand zal leiden tot een stijging van de lekstroom, die een belangrijke factor is in het PID-effect van de module. Het grootste effect van zoutnevel en hoge vochtigheid op de module is dan ook de vermindering van de weerstand tegen PID.

 Bovendien bevinden zich veel metalen onderdelen op het oppervlak van de module, zoals aansluitdozen, aluminium behuizingen, klemmen, insteekkoppen, enz. De module-array is op een metalen steun gemonteerd, en zoutnevel kan deze metalen onderdelen aantasten, waardoor de contactweerstand toeneemt en de mechanische eigenschappen afnemen.

2. De invloed van zoutnevel en hoge vochtigheid op elektrische producten

Naast natriumionen kunnen ook chloride-ionen in zoutnevel de beschermlaag op het metaaloppervlak binnendringen en een elektrochemische reactie met het contactmetaal veroorzaken, waardoor het product defect raakt. Aangezien elektrische producten over het algemeen metalen onderdelen bevatten, kunnen zoutnevel en vochtige lucht draden en kabels, metalen beugels, omvormers en stroomrails aantasten, vooral blootliggende metalen onderdelen. 

Gebieden met grote temperatuurverschillen en een hoge vochtigheidsgraad, zoals stranden en bergachtige gebieden, en klimaten waar in het voorjaar en de herfst waterdamp de neiging heeft te verdampen en te condenseren, kunnen gemakkelijk condensatie veroorzaken in de apparatuur, waardoor inwendig vocht ontstaat en storingen zoals kortsluiting en vlamboogvorming kunnen ontstaan.

Langdurige opeenhoping van zoutnevel en waterdamp in verdeelkasten, aansluitklemmen of omvormers kan de interne structuur van de apparatuur aantasten en beschadigen.

3. Voorkomen van schade door zoutnevel en hoge luchtvochtigheid

In de meeste gevallen is het niet mogelijk de omgeving te kiezen waarin de installatie moet worden geïnstalleerd, dit is vaak een gegeven in het project. Om het effect van zoutnevel en hoge vochtigheid op PV-systemen te verminderen, moeten we PV-systemen ontwerpen voor een meer proactieve bescherming en een meer proactieve werking en onderhoud.

Ten eerste heeft de apparatuur een hoger beschermingsniveau en een hoge corrosiebescherming nodig.

 In het geval van PV-modules moeten toepassingen in omgevingen met zoutnevel en hoge vochtigheid worden getest op bestendigheid tegen zoutnevel en een hoger niveau van PID-bestendigheid. 

IEC-norm 61701 is speciaal ontworpen voor het testen van modules op zoutnevel en is onderverdeeld in zes klassen, waarvan de strengste voor mariene PV-toepassingen is. 

PV-modules kunnen worden getest op PID-bestendigheid bij hogere temperaturen, een hogere vochtigheidsgraad, langere perioden en een zwaardere oppervlaktebedekking. Meestal worden modules met dubbele beglazing gebruikt in gebieden met een hoge vochtigheidsgraad en in watertoepassingen, die geacht worden beter bestand te zijn tegen PID. 

De MC4-connectoren en aansluitdozen van PV-modules moeten ook speciaal op water- en corrosiebestendigheid worden getest.

 Voor omvormers en verdeelkasten die worden gebruikt in gebieden met veel zoutnevel of een hoge vochtigheidsgraad, wordt aanbevolen om omvormers te gebruiken met beschermingsgraad IP65 of hoger en relevante prestatiecertificering om op doeltreffende wijze te voorkomen dat vocht van buitenaf de apparatuur binnendringt. Tegelijkertijd moeten de verdeelkasten worden gegalvaniseerd en geschilderd om corrosie te voorkomen en moeten zij 100% luchtdicht zijn. De printplaten (PCD's) en de elektronische componenten van de omvormer moeten worden bekleed met folie, lijm of beschermende verf om de printplaten te beschermen tegen vocht, zoutnevel en schimmel.

 Voor de kabels, metalen beugels, rails, enz. in PV-systemen moeten corrosiebehandelde producten en montagestructuren worden gebruikt. De metalen delen van AC/DC/PE-kabels mogen niet aan de lucht worden blootgesteld en de aansluitklemmen moeten worden afgeschermd en gemonteerd om contact met metalen oppervlakken te vermijden. Fotovoltaïsche kabels kunnen bij voorkeur in PVC-buizen worden geplaatst of ondergronds worden begraven ter bescherming tegen slijtage en zoutnevelcorrosie.

Voor metalen beugels, aardingsrijen van metaal, enz. is een corrosiewerende verf en een gegalvaniseerde beschermingsbehandeling nodig tijdens de installatie en de constructie. 

Ten tweede moet er meer O&M-bescherming zijn tijdens de exploitatie van de PV-installatie. 

Bij PV-modules kunnen water, as en zoutnevel op het oppervlak corrosie van de antireflecterende glasfilm veroorzaken en de isolatieweerstand van het glasoppervlak verminderen, dus moet het glasoppervlak zo droog mogelijk worden gehouden om waterophoping te voorkomen. De beste manier om waterophoping te elimineren is het gebruik van een product genaamd "automatische drainage-ontkalker", dat hetzelfde materiaal gebruikt als het aluminium frame en dat het oppervlak anodiseert om water- en asophoping op het oppervlak van de module effectief te voorkomen.

Bij fotovoltaïsche installaties moet de gootsteen of roosterbak tijdens de werking regelmatig worden geïnspecteerd en onderhouden om corrosie te voorkomen; de gootsteen of roosterbak moet aan de in- en uitgang worden voorzien van een vuurvaste slurry om de bescherming te verbeteren en het binnendringen van waterdamp te voorkomen, met name om corrosie van vreemde metalen te voorkomen in de volgende twee gevallen.

Fotovoltaïsche modules - voor de installatie worden metalen klemmen gebruikt en metalen toebehoren zoals roestvrij staal, aluminium en zink-ijzerlegeringen worden kunstmatig aan het frame van de module toegevoegd, waardoor de mogelijkheid van heterometallische corrosie kan ontstaan, zolang zij van een ander materiaal zijn dan het aluminium frame. 

Fotovoltaïsche systemen - Bij het gebruik van aluminium- of zinkbouten voor het verbinden van roestvrijstalen panelen moet bijzondere zorg worden besteed aan het voorkomen van galvanische corrosie als gevolg van contact tussen de verschillende metalen. Kunststof ringen kunnen worden toegevoegd om de twee metalen te isoleren en contactcorrosie te voorkomen.

4. slotopmerkingen

Zoutnevel en een hoge vochtigheidsgraad kunnen PV-modules, vermogenselektronica en balanceringssystemen aantasten, wat ernstige gevolgen heeft voor de veiligheid, betrouwbaarheid en werking van het project op lange termijn. Bij fotovoltaïsche projecten moet bijzondere aandacht worden besteed aan de keuze van de apparatuur, de bouw, de werking en het onderhoud om de operationele stabiliteit van de opwekking van fotovoltaïsche energie te verbeteren en het aantal systeemfouten te verminderen.