Laboratório de Sistemas de Energia. Ensaio de Colectores Solares Térmicos e Módulos Fotovoltaicos

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1 Laboratório de Sistemas de Energia Ensaio de Colectores Solares Térmicos e Módulos Fotovoltaicos LSE

2 Laboratório de Sistemas de Energia Ensaio de Colectores Solares Térmicos segundo as Normas: NP EN (Colectores Solares Térmicos Simples) NP EN (Sistemas Solares Térmicos Pré-fabricados) Ensaio de Módulos Fotovoltaicos segundo as Normas: - IEC (Película Fina - Amorfos) - IEC (Silício Cristalino) - IEC (Concentração) Peritagens Técnicas a Instalações de Sistemas Solares (Térmicos e Fotovoltaicos): análise de rendimentos, patologias, etc. Ensaios de Rendimento a outros Equipamentos Geradores de Calor: Recuperadores de Calor, Caldeiras a biomassa, bombas de calor, permutadores de calor, etc. 2

3 Laboratório de Sistemas de Energia Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Pressão Interna do Absorsor Resistência a Alta Temperatura Exposição Choque Térmico Externo Choque Térmico Interno Penetração de Chuva Resistência ao Congelamento Carga Mecânica Rendimento Térmico 3

4 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Pressão Interna do Absorsor Estabelecer a pressão máxima de serviço Aplicação de 1.5x o máximo de pressão indicada pelo fabricante Equipamento de Ensaio de Pressão Interna 4

5 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Resistência a Alta Temperatura Avaliação rápida se um colector pode suportar altos níveis de radiação. Elevado nível de radiação (G>1000W/m2); Tempo 1 hora 5

6 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Ensaio de Exposição Colector exposto no mínimo 30 dias Irradiação diária H > 14 MJ/m 2 Mínimo 30 horas com G > 850 W/m 2 6

7 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Choque Térmico Externo Irradiância G > 850W/m2 durante 1 hora. Pulverização durante 15 minutos Caudal de água de 0,03 a 0,05 kg/s/m 2 7

8 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Choque Térmico Interno Irradiância G>850 W/m2 Tempo 1 hora Injecção de fluido com T<25ºC Caudal > 0,02 kg/s/m 2, 5 minutos 8

9 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Penetração de Chuva Resistência à penetração de chuva Colector T>50ºC Pulverização c/ água a T<30ºC Caudal > 0.05 kg/s/m 2, 4 horas 9

10 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Resistência ao Congelamento 3 ciclos de congelação/descongelação -20ºC - 30 min. 10ºC 30 min Câmara climática Realização de ensaios térmicos 10

11 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Carga Mecânica Avaliar a resistência mecânica Pressão aumentada em passos de 250Pa até ocorrência de falha ou até P>1000Pa Equipamento de ensaio de carga mecânica 11

12 Ensaios Norma EN Colectores Solares Térmicos Rendimento Traçar as curvas de rendimento do colector Colector vazio, G>700 W/m 2, 5 horas G > 700W/m 2 ; Velocidade do ar 3 m/s ± 1 m/s Caudal de fluido 0,02 kg/s/m 2 12

13 Laboratório de Sistemas de Energia Ensaios de Módulos Fotovoltaicos IEC (Película fina) IEC (Silício cristalino) IEC (Concentração) 13

14 Inspecção Visual Detectar quaisquer defeitos visuais no módulo. Quebras, empenos, ligações defeituosas, corrosão em ligações ou conectores, defeitos em ligações adesivas, etc. 14

15 Determinação da Potência Máxima Determinar a potência máxima do módulo. Simulador Solar Classe BBA / Radiação Natural Dispositivo FV de Referência Sistema de Medição da Curva I-V Sistema de Medição da Curva I-V 15

16 Ensaio de Isolamento Avaliar isolamento entre as partes condutoras e o chassis ou exterior Gerador de tensão DC 1000V Medidor de resistência de isolamento Gerador de Tensão DC 16

17 Ensaio de Corrente de Fugas do Módulo Molhado Avaliar o isolamento do módulo em operação estando molhado e verificar que a humidade não penetra nas partes activas dos circuitos. Gerador de tensão DC Medidor de Isolamento Tanque de imersão Pulverizador com a mesma solução do tanque Gerador de Tensão DC 17

18 Ensaio de Exposição Exterior Avaliação preliminar da capacidade do módulo em suportar as condições exteriores e detectar os efeitos da degradação. Piranómetro Carga para Controlo de STC (Standard Test Conditions) Irradiação total de 60 kwh/m 2 18

19 Medição dos Coeficientes de Temperatura Determinar os coeficientes de temperatura da intensidade de corrente (α), da tensão (β) e da potência de pico (δ). Sistemas de medição da curva I-V Sistema de acondicionamento (20ºC e 60ºC) Sistema de Medição da Curva I-V 19

20 Determinação da Temperatura de Operação Nominal da Célula (NOCT) Piranómetro Sensores de temperatura Sistema de aquisição de dados Desempenho em STC e NOCT Determinar como o comportamento eléctrico do módulo varia com a carga STC e em NOCT com uma irradiância de 800 W/m 2. Dispositivo FV de referência Sistema de acondicionamento (20ºC e 60ºC) Sistemas de aquisição de dados (temperatura, tensão e intensidades) 20

21 Desempenho a Baixa Irradiância Determinar como o comportamento eléctrico do módulo varia com a carga a 25ºC e com uma irradiância de 200W/m 2. Irradiância de 200 W/m 2 Radiação natural ou simulador solar Sistema de medição da curva I-V 21

22 Ensaio Térmico do Díodo de Bypass Avaliar o comportamento térmico e a fiabilidade do díodo de bypass usado para limitar os efeitos provocados pela formação de pontos quentes. Câmara climática (75ºC +/- 5ºC) Fonte de alimentação Sensores de temperatura 22

23 Ensaio de Resistência à Formação de Pontos Quentes Determinar a capacidade do módulo resistir aos efeitos de aquecimento pela existência de pontos quentes (soldadura fundida ou deterioração do encapsulamento). Piranómetro Analisador de curvas I-V Conjunto de coberturas opacas para tapar células 23

24 Ensaios de Ciclos Térmicos Determinar a capacidade do módulo resistir a desequilíbrios térmicos, fadigas ou outras tensões criadas por repetidas alterações de temperatura. Câmara Climática Sistemas de aquisição de dados (temperatura e continuidade dos circuitos do módulo) 24

25 Ensaios de Humidade Congelação Determinar a capacidade do módulo resistir aos efeitos de altas temperaturas e humidade seguidas de temperaturas abaixo de zero. Câmara Climática Sistemas de aquisição de dados (temperatura e continuidade dos circuitos do módulo) 25

26 Ensaios de Robustez de Terminais Determinar se os terminais e as fixações dos terminais ao corpo do módulo resistem a tensões mecânicas p.ex. aplicadas na montagem ou manipulação dos módulos. Máquina universal de ensaios mecânicos 26

27 Ensaio de Calor Húmido Determinar a capacidade do módulo resistir aos efeitos de longo tempo da penetração de humidade. Câmara climática Sistema de aquisição de dados (temperatura e continuidade dos circuitos do módulo) 27

28 Ensaios Carga Mecânica Determinar a capacidade do módulo resistir a cargas do vento, neve, estáticas e gelo. Equipamento de ensaio de carga mecânica 28

29 Exposição Prolongada a Radiação Estabelecer as características eléctricas dos módulos. Simulador solar Sistemas de aquisição de dados (temperatura, tensão e intensidade) 29

30 Laboratório de Sistemas de Energia iparque - Parque Tecnológico de Coimbra - Lote Antanhol - PORTUGAL (T) (F) GPS: 40º10 48N; 8º28 12W mcardoso@ctcv.pt 30

31 Laboratório de Sistemas de Energia Obrigado pela atenção. 31