Kwaliteit van zonnepanelen. 16 april 2015 Workshop

Kwaliteit van zonnepanelen

16 april 2015 Workshop 2 11.15 - 11.45

1. 2. 3. 4.

Solar tester & Straightforward Kwaliteitseisen aan PV modules Kwaliteit in de praktijk Conclusies

2

© Solar Tester 2015

-

engineering projectbegeleiding training oplevering technische due diligence inspectie onderzoek monitoring

-

testen zonnepanelen

3


Als je focust op de kosten gaat de kwaliteit omlaag

Als je focust op de kwaliteit gaan de kosten omlaag


4

-

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

…


5


6


7

900 800

800

bijgeplaatst vermogen 2014: ± 800 MW

700

800 MegaWatt:

meer dan 3 miljoen zonnepanelen

600 500

455

400 300 geïnstalleerd PV vermogen (MW)

240

200 100 62

0

4

8

6

20

4

2

2

1

4

11

21

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Zonnestroom in NL (data: CBS / PolderPV)


8

Kwaliteitseisen aan PV modules: type certificering

•Levensduur gerelateerd: IEC 61215 •Veiligheids gerelateerd: IEC 61730


9

Keuze componenten

Normen Lifetime related

•IEC 61215 ed. 2: Crystalline silicon terrestrial photovoltaic modules. Design qualification and type approval •IEC 61646 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 (-40oC, +85oC. 200 cycles) - Humidity freeze test (-40oC, +85oC @ 85% relative humidity. 10 cycles) - Damp heat test (+85oC @ 85% relative humidity. 1000 hours) - Hail impact test - Hot spot test - ... - Na deze tests moet de acheruitgang in piekvermogen, isolatie en visuele kwaliteit onder bepaalde grenswaarden blijven


10

Keuze componenten

Normen


11

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 61730

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 1703


12


13

Veiligheidsgerelateerd •IEC 61730: Electrical safety •IEC 61730 certificering kan pas na IEC 61215 /IEC 61646 certificering •IEC 61730 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 126-... : normen voor componenten van modules en systemen: - junction box - bekabeling - connector - ... © Solar Tester 2015

14

module breakage test

set up and results of hail impact test

static load test


15

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 61730-2 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

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) © Solar Tester 2015

17

Hot spot bescherming

•Relevante IEC 61215/61646 tests - Hot spot endurance test: - 5 uur @ 1000W/m2 in worst case hot spot conditie - IEC 61215 en IEC 61646 geven veiligheidseis - IEC 61215 eis voor maximaal vermogensverlies - Bypass diode thermische test: - 1 uur @ Isc bij 75oC omgeving (junctie temperatuur eis) - 1 uur @ 1.25 Isc en 75oC ambient (junctie moet blijven functioneren als diode)

Temperatuur back sheet module achter beschaduwde cel (outdoor test, string van 88 cells, 40 minutes at 1.000 W/m2, omgevingstemperatuur 23oC). Tedlar back sheet is 170 oC Bron: Stefan Mau, Arsenal Research


18

Eisen belasting •modules ontworpen voor statische belasting tot (61215): - 800 Pa, standaard module - 1800 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

•IEC 61215 /IEC 61646 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

tekst

Certificering is geen kwaliteitsgarantie 6

1 0,9

5

0,8 0,7

4

0,5

Power [W]

Current [A]

0,6 3

0,4 2

0,3 0,2

1

0,1 0

0 0

2

4

6

8

10

52I-V@STC 54I-V Nominal

12

14

16

18

52I-V Nominal 55I-V@STC

20

22 24 26 Voltage [V]

28


30

32

34

36

53I-V Nominal 56I-V@STC

38

40

42

44

46



21

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) © Solar Tester 2015

22

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 oC?

*

verandering in module (glas leverancier, verandering in cellen, back foil, ...: Nieuwe referentiemodule © Solar Tester 2015

23

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


24

tekst

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


25

tekst

Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk • In installatie: • Visuele inspectie


26

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


27

tekst

Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk • In installatie: • Toegankelijk? • Kwaad is al geschied, het defecte onderdeel is gemonteerd. • Voor IV & Thermo: 600 W/m2, hoek instraling moet goed zijn • Niet alle defecten zichtbaar • Latente defecten niet zichtbaar


28

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


29

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

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

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


33

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


34

Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk • Met TüV ontwikkeld beoordelingsprotocol


35

Kwaliteit zonnepanelen in de praktijk • Effect temperatuur op microcracks

Tcel = 16oC © Solar Tester 2015

36



37



38


39


40


41


42


43

Conclusies

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


44

Dank voor uw aandacht! Bezoek ons voor een demonstratie stand E 2.4 Vonderstraat 33a 6365 CR Schinnen Netherlands +31 (0) 88 1662777 [email protected] De#meetdiensten#van#Solar#Tester#worden#uitgevoerd# in#een#mobiel#PV7testlab#van#MBJ#services#GMBH

www.straightforward.nl

Kwaliteit van zonnepanelen. 16 april 2015 Workshop

Recommend Documents