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Prove sui moduli fotovoltaici

Diversi comitati a livello IEC hanno contribuito alla creazione di norme che riguardano ad esempio le prove a cui sottoporre un modulo fotovoltaico in silicio cristallino per raggiungere standard qualitativi idonei alla commercializzazione e ottenerne una certificazione di qualità in laboratori accreditati all’emissione (ad esempio il laboratorio ESTI del JRC- Joint Research Center di Ispra-VA).


Nella norma CEI EN 60904-3 (CEI 82-3) sono riportate alcune utili definizioni relative alla conversione fotovoltaica e alle grandezze meteorologiche di interesse. Ad esempio si parla di condizioni di prova normalizzate (STC) per celle e moduli fotovoltaici , quando ci si riferisce ad un irraggiamento solare di 1000 W/m² e AM 1,5 con una particolare distribuzione spettrale e alla temperatura di cella di 25 ºC.


Mentre per temperatura nominale di lavoro della cella (NOCT) si intende la temperatura media di equilibrio di una cella solare all’interno di un modulo posto in condizioni ambientali normalizzate cioè con irraggiamento di 800 W/m² , temperatura ambiente di 20 ºC e velocità del vento pari a 1 m/s.


Si lavora a circuito aperto e il modulo deve essere installato su un telaio in modo tale che in corrispondenza del mezzogiorno solare i raggi incidano normalmente sulla sua superficie esposta.


Le norme CEI EN 61215 (CEI 82-8) prevedono una serie di prove necessarie al controllo delle caratteristiche meccaniche ed elettriche dei moduli in silicio cristallino e le CEI EN 61646 (CEI 82-12) per quelli in silicio amorfo a film sottile.


Vediamo alcune delle prove previste da queste norme a cui sottoporre i moduli per il raggiungimento di uno standard qualitativo.

Prove elettriche


Tra le prove che testano le caratteristiche elettriche del modulo troviamo:

Prestazioni a STC

Questa prova consiste nel tracciare la caratteristica tensione-corrente del modulo alle condizioni di prova normalizzate (STC).
 

 
Prova di isolamento

In questa prova si misura il grado di isolamento tra terminali del modulo posti in cortocircuito e la cornice (o se questa non è presente un telaio metallico).


Bisogna applicare al modulo una tensione di 1000 V più il doppio della tensione massima del sistema (cioè la tensione del sistema a circuito aperto e a STC).


Mentre se la tensione del sistema non supera i 50 V, bisogna applicare una tensione di 500 V.


La corrente di fuga deve essere al di sotto dei 50μA e la resistenza di isolamento deve essere maggiore o uguale a 50 MΩ.


Misura della temperatura nominale di lavoro di cella (NOCT) e relative prestazioni.


La prova consiste nel misurare la temperatura nominale di lavoro di cella e nel tracciare la caratteristica tensione-corrente del modulo in corrispondenza dell’NOCT.


Questa prova fornisce indicazioni sulle prestazioni del modulo in esercizio reale.

Prova di esposizione in esterno


In questa prova il modulo viene esposto ad una irradiazione totale di 60kWh/m², al termine della quale non deve presentare difetti visibili, e non deve presentare alterazioni della sua resistenza di isolamento.


Esposizione prolungata alla luce


In questa prova si espone il modulo (in silicio amorfo a film sottile) ad un irraggiamento compreso tra 800 e 1000 W/m² fino a che la potenza in uscita si stabilizza.
Bisogna verificare che a fine prova il modulo presenti difetti visibili, e che conservi la stessa resistenza di isolamento, inoltre la potenza di uscita STC non deve essere inferiore al 90% di quella minima dichiarata dal costruttore.

Prove Termiche


Tra le prove termiche troviamo:


Prova di resistenza ai surriscaldamenti localizzati


Le celle vengono progressivamente oscurate, in modo da determinare la capacità del modulo di sopportare effetti di surriscaldamento localizzato, che possono essere fusioni delle saldature o deterioramenti dell’incapsulante.


Prova dei cicli termici, umidità e congelamenti, caldo umido


Il modulo fotovoltaico viene sottoposto:


- Ad dei cicli termici tra -40ºC e +80ºC, ogni ciclo di riscaldamento-raffreddamento non deve superare le 6 ore;


- Ad un ciclo ad elevata temperatura ed elevata umidità e successivo stazionamento a temperatura inferiore allo zero;
- Ad un lungo periodo ad elevata umidità.


Non devono esserci interruzioni del circuito elettrico interno durante la prova e la resistenza di isolamento deve restare inalterata. Il modulo non deve presentare difetti visibili e la potenza di uscita non deve essere inferiore al 95% di quella iniziale.
 

Ricottura


La prova consiste nel sottoporre il modulo (in silicio amorfo a film sottile) ad una temperatura di 85ºC fino a che la potenza di uscita non si stabilizza.


Prove di corrente di dispersione in ambiente umido


La prova riguarda i moduli in silicio amorfo a film sottile e consiste nel misurare la corrente di dispersione a 500 V mentre il modulo è immerso in una soluzione acquosa.

 

Durante la prova non devono manifestarsi cedimenti dell’isolamento e la corrente di dispersione non deve aumentare oltre un valore prestabilito.
 

Prove Meccaniche

Tra le prove che testano le caratteristiche meccaniche dei moduli troviamo:

Prova di robustezza delle terminazioni

La prova intende testare la resistenza dei terminali di un modulo alle sollecitazioni cui possono essere sottoposti nel corso delle operazioni di cablaggio.

Prova di svergolamento

Si fissa il modulo su tre angoli e si alza il quarto di un valore calcolato con una formula prevista dalla normativa.

Prova di carico meccanico

Simulando l’azione della pressione cinetica del vento, si applica al modulo un carico di 2400 Pa . oppure se il modulo deve sopportare accumuli di neve o ghiaccio si applica un carico di 5400 Pa.

Prova di grandine

Si simula l'azione della grandine bersagliando il modulo con sfere di ghiaccio di diametro compreso tra 45 e 75 mm e con velocità comprese tra 30,7 e 39,5 m/s. in realtà queste condizioni di esercizio si verificano raramente

 

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Giuseppe Farinella,
14 mag 2015, 01:38
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Giuseppe Farinella,
17 gen 2010, 23:46
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