Kwaliteit van zonnepanelen. 16 april 2015 Workshop

Transcriptie

1 Kwaliteit van zonnepanelen 16 april 2015 Workshop

2 1. Solar tester & Straightforward 2. Kwaliteitseisen aan PV modules 3. Kwaliteit in de praktijk 4. Conclusies 2

3 - engineering - projectbegeleiding - training - oplevering - technische due diligence - inspectie - onderzoek - monitoring - testen zonnepanelen 3

4 Als je focust op de kosten gaat de kwaliteit omlaag Als je focust op de kwaliteit gaan de kosten omlaag 4

5 - Banken - Verzekeraars - Integratoren /EPC /Installateurs - Ontwikkelaars en eigenaars - Inkoop / vraagbundeling 5

6 6

7 7

8 bijgeplaatst vermogen 2014: ± 800 MW MegaWatt: meer dan 3 miljoen zonnepanelen geïnstalleerd PV vermogen (MW) Zonnestroom in NL (data: CBS / PolderPV) 8

9 Kwaliteitseisen aan PV modules: type certificering Levensduur gerelateerd: IEC Veiligheids gerelateerd: IEC

10 Keuze componenten Normen Lifetime related IEC ed. 2: Crystalline silicon terrestrial photovoltaic modules. Design qualification and type approval IEC ed. 2: Thin film terrestrial photovoltaic modules. Design qualification and type approval Kwalificatie procedure: - Visuele inspectie - Piekvermogen vaststellen - Elektrische isolatie bepalen - Versnelde levensduur testen: - Thermal cycling test (-40 o C, +85 o C. 200 cycles) - Humidity freeze test (-40 o C, +85 o 85% relative humidity. 10 cycles) - Damp heat test (+85 o 85% relative humidity hours) - Hail impact test - Hot spot test Na deze tests moet de acheruitgang in piekvermogen, isolatie en visuele kwaliteit onder bepaalde grenswaarden blijven 10

11 Keuze componenten Normen 11

12 Veiligheidsgerelateerd Systeem met Voc > 120V in strings: module is een high voltage device Dus moet PV module voldoen aan de eisen uit veiligheidsklasse II (Door TÜV opgestelde set van eisen) - veiligheidsklasse 0: Functionele isolatie (low voltage device) - veiligheidsklasse I: Eenvoudige isolatie + aarding metalen huis (wasmachine) - veiligheidsklasse II: Double insulation or re-inforced insulation (stofzuiger) - veiligheidsklasse III: Speciale transformator (laptop aan lader) Voor netgekoppelde toepassingen moet de PV module volgens IEC zijn gecertificeerd - Deel I: Construction requirements: beschrijft eisen voor module materialen - Deel II: Testing requirements: beschrijft procedure voor mechanische, elektrische en brandveiligheids-tests - Europese aanhangsels VS: UL

13 13

14 Veiligheidsgerelateerd IEC 61730: Electrical safety IEC certificering kan pas na IEC /IEC certificering IEC tests: - Electrische tests - Mechanische tests - module breakage test Brandveiligheids tests - Hot spot test - reverse current overload test -... Er is nog geen IEC norm voor componenten, maar: VDE : normen voor componenten van modules en systemen: - junction box - bekabeling - connector

15 module breakage test set up and results of hail impact test static load test 15

16 Constructieve eisen voor elektrische isolatie Back sheet: - Moet voldoen aan eisen voor klasse II: dubbele laag of enkele versterkte laag - Moet di-electrische doorslag test volgens IEC doorstaan - Moet DC high voltage test en wet insulation test op module niveau doorstaan - Moet high voltage impuls test op module niveau doorstaan Scratch test voor back sheet (class II isolatie eis) 16

17 Constructieve eisen voor elektrische isolatie IEC 61730: Eisen voor minimale afstand van cel tot rand en van cel tot metaal Goede laminatie van randen is essentieel Junction box is kwetsbaar gebied Scherpe punten, randen, hoeken in geleiders moeten worden vermeden (zowel in vlak module als loodrecht: ze veroorzaken sterke Elektrische velden (doorslag) / schade encapsulant / tedlar (vermindering isolatie) Additionele Duitse eis op systeemniveau: Rlek systeem > 1MΩ (bijvoorbeeld: bij een module gecertificeerd tot 1000V: Ilek systeem < 1mA) Aanraakstroom (touch current) eisen: - Een aanraakstroomtest is nog geen standaard PV module test - Capacitieve koppeling: dikkere isolatie reduceert capaciteit - AC rimpel op DC (afhankelijk van inverter, systeemontwerp, DC voltage) 17

18 Hot spot bescherming Relevante IEC 61215/61646 tests - Hot spot endurance test: W/m 2 in worst case hot spot conditie - IEC en IEC geven veiligheidseis - IEC eis voor maximaal vermogensverlies - Bypass diode thermische test: - 1 Isc bij 75 o C omgeving (junctie temperatuur eis) Isc en 75 o C ambient (junctie moet blijven functioneren als diode) Temperatuur back sheet module achter beschaduwde cel (outdoor test, string van 88 cells, 40 minutes at W/m 2, omgevingstemperatuur 23 o C). Tedlar back sheet is 170 o C Bron: Stefan Mau, Arsenal Research 18

19 Eisen belasting modules ontworpen voor statische belasting tot (61215): Pa, standaard module Pa, module voor hoge sneeuwbelasting - Wordt getest met veiligheidsmarge van 3 (2400 Pa, 5400 Pa) Module breakage (61730) Hail impact test (61215) modules zijn niet ontworpen om grote puntbelasting te doorstaan (lopen op module) 19

20 IEC /IEC certificering is een indicatie voor levensduur. Het is geen garantie Electroluminescentie beelden van xsi module en na 800 thermal cycles (Bron: Werner Hermann: TÜV Rheinland) vermogensdegradatie na 200, 400, 600 & 800 temperatuur cycli (TC) voor 7 xsi modules (Bron: Werner Hermann: TÜV Rheinland) 20

21 tekst Certificering is geen kwaliteitsgarantie ,9 0,8 Current [A] ,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Power [W] 1 0,2 0, Voltage [V] 0 52I-V@STC 52I-V Nominal 53I-V@STC 53I-V Nominal 54I-V@STC 54I-V Nominal 55I-V@STC 55I-V Nominal 56I-V@STC 56I-V Nominal 21

22 Kwaliteitsbewaking in productie Altijd: Flashen Modules (klasse A flasher, met referentiemodule ±3%) Als het goed is: Flashen cellen (inkomend) EL cellen (inkomend) EL strings na tabben EL module Visuele inspecte Eventueel Sorteren op kleur (cellen en modules) 22

23 Kwaliteitsbewaking in productie: Flashen modules Referentiemodule moet bij externe partij getest Referentiemodule moet (ten opzichte van geteste module): - Cellen met dezelfde optische configuratie en spectrale response - Glass met dezelfde optische eigenschappen - Minstens eens per 3 jaar gecalibreerd worden Lichtverdeling in flash testers is niet perfect uniform van midden naar rand(meestal: langere tester = hogere uniformiteit): Referentiemodule zelfde grootte als productiemodule * Temperatuur module: 25 o C? * verandering in module (glas leverancier, verandering in cellen, back foil,...: Nieuwe referentiemodule 23

24 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Oorzaken defecten: Productie (wafers, cellen en modules) Transport Handling tijdens installatie Montage Wind / hagel / onweer, Degradatie (PID) 24

25 tekst Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Onderzoek in installatie: Meten IV curves (minstens Isc en Voc) Thermografie Isolatieweerstand 25

26 tekst Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk In installatie: Visuele inspectie 26

27 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk In installatie: Monitoring! Grote systemen: Eigen logging en instralingssensor Kleine systemen: Benchmarking 27

28 tekst Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk In installatie: Toegankelijk? Kwaad is al geschied, het defecte onderdeel is gemonteerd. Voor IV & Thermo: 600 W/m 2, hoek instraling moet goed zijn Niet alle defecten zichtbaar Latente defecten niet zichtbaar 28

29 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Losse modules: flash test en elektroluminescentie modules naar testlab: TüV, Fraunhofer ISE, ECN, testlab naar modules: Solar Tester 29

30 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Flash test Bepaling nominaal vermogen Bij STC of omrekenen middels TC (minder nauwkeurig) Klasse A: nauwkeurigheid 5% (producenten) Klasse AAA: nauwkeurigheid 2,5% (testlabs) Door in AAA flasher geteste module als referentie te gebruiken is in klasse A flasher nauwkeurigheid van ±3% te bereiken 30

31 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Flash test AM 1,5 spectrum AM 1.5 = Air mass 1.5: gemiddelde dikte atmosfeer NW Europa 31

32 32

33 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Elektroluminescentie Stroom door module Cellen zenden (ver infrarood) licht uit 33

34 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Elektroluminescentie (Micro) cracks Contacteringsfouten Shunts (over firing) Randisolatie Defecten in wafers Met TüV ontwikkeld beoordelingsprotocol 34

35 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Met TüV ontwikkeld beoordelingsprotocol 35

36 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Effect temperatuur op microcracks Tcel = 16 o C 36

37 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Effect temperatuur op microcracks Tcel = 24 o C 37

38 Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk Effect temperatuur op microcracks Tcel = 15 o C 38

39 39

40 40

41 41

42 42

43 43

44 Conclusies Certificaten vormen een basis Problemen bij productie & handling kunnen (onzichtbare) schade aan panelen veroorzaken Meten (Testen) is weten 44

45 Dank voor uw aandacht! Bezoek ons voor een demonstratie stand E 2.4 Vonderstraat 33a 6365 CR Schinnen Netherlands +31 (0) info@solartester.nl De#meetdiensten#van#Solar#Tester#worden#uitgevoerd# in#een#mobiel#pv7testlab#van#mbj#services#gmbh