Laboratório de Sistemas de Energia
Ensaio de Colectores Solares Térmicos
e Módulos Fotovoltaicos
LSE – 05-2013
25-10-2013
|1|
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Laboratório de Sistemas de Energia
• Ensaio de Colectores Solares Térmicos segundo as Normas:
– NP EN 12975-2 (Colectores Solares Térmicos Simples)
– NP EN 12976-2 (Sistemas Solares Térmicos Pré-fabricados)
• Ensaio de Módulos Fotovoltaicos segundo as Normas:
- IEC 61646 (Película Fina - Amorfos)
- IEC 61215 (Silício Cristalino)
- IEC 62108 (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.
25-10-2013 | 2 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Laboratório de Sistemas de Energia
• Ensaios Norma EN 12975-2 – 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
25-10-2013 | 3 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - 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
25-10-2013 | 4 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos
• Resistência a Alta Temperatura
–
–
25-10-2013 | 5 |
Avaliação rápida se um colector pode suportar altos níveis de radiação.
Elevado nível de radiação (G>1000W/m2); Tempo ≥ 1 hora
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos
• Ensaio de Exposição
–
–
–
25-10-2013 | 6 |
Colector exposto no mínimo 30 dias
Irradiação diária H > 14 MJ/m2
Mínimo 30 horas com G > 850 W/m2
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos
• Choque Térmico Externo
–
–
–
25-10-2013 | 7 |
Irradiância G > 850W/m2 durante 1 hora.
Pulverização durante 15 minutos
Caudal de água de 0,03 a 0,05 kg/s/m2
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos
• Choque Térmico Interno
–
–
–
–
25-10-2013 | 8 |
Irradiância G>850 W/m2
Tempo 1 hora
Injecção de fluido com T<25ºC
Caudal > 0,02 kg/s/m2, 5 minutos
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos
• Penetração de Chuva
–
–
–
–
25-10-2013 | 9 |
Resistência à penetração de chuva
Colector T>50ºC
Pulverização c/ água a T<30ºC
Caudal > 0.05 kg/s/m2, 4 horas
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos
• Resistência ao Congelamento
–
–
3 ciclos de congelação/descongelação
-20ºC - 30 min. → 10ºC – 30 min
Câmara climática – Realização de ensaios térmicos
25-10-2013 | 10 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - 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
25-10-2013 | 11 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos
• Rendimento
–
–
–
–
25-10-2013 | 12 |
Traçar as curvas de rendimento do colector
Colector vazio, G>700 W/m2, 5 horas
G > 700W/m2; Velocidade do ar 3 m/s ± 1 m/s
Caudal de fluido 0,02 kg/s/m2
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Laboratório de Sistemas de Energia
Ensaios de Módulos Fotovoltaicos
• IEC 61646 (Película fina)
• IEC 61215 (Silício cristalino)
• IEC 62108 (Concentração)
25-10-2013 | 13 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• Inspecção Visual
–
–
25-10-2013 | 14 |
Detectar quaisquer defeitos visuais no módulo.
Quebras, empenos, ligações defeituosas, corrosão em
ligações ou conectores, defeitos em ligações adesivas,
etc.
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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
25-10-2013 | 15 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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
25-10-2013 | 16 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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
25-10-2013 | 17 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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/m2
25-10-2013 | 18 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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
25-10-2013 | 19 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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/m2.
•
•
•
25-10-2013 | 20 |
Dispositivo FV de referência
Sistema de acondicionamento (20ºC e 60ºC)
Sistemas de aquisição de dados (temperatura, tensão e intensidades)
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• Desempenho a Baixa Irradiância
–
25-10-2013 | 21 |
Determinar como o comportamento eléctrico do módulo varia
com a carga a 25ºC e com uma irradiância de 200W/m2.
• Irradiância de 200 W/m2
• Radiação natural ou simulador solar
• Sistema de medição da curva I-V
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• Ensaio Térmico do Díodo de “Bypass”
–
25-10-2013 | 22 |
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
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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
25-10-2013 | 23 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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)
25-10-2013 | 24 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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)
25-10-2013 | 25 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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
25-10-2013 | 26 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• 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)
25-10-2013 | 27 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• Ensaios Carga Mecânica –
–
Determinar a capacidade do módulo resistir a cargas do vento,
neve, estáticas e gelo.
• Equipamento de ensaio de carga mecânica
25-10-2013 | 28 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108
• Exposição Prolongada a Radiação – Estabelecer as
características eléctricas dos módulos.
•
•
25-10-2013 | 29 |
Simulador solar
Sistemas de aquisição de dados (temperatura, tensão e intensidade)
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Laboratório de Sistemas de Energia
iParque - Parque Tecnológico de Coimbra - Lote 7
3040-540 Antanhol - PORTUGAL
(T) 239 499 200
(F) 239 499 204
GPS: 40º10’48N; 8º28’12W
[email protected]
www.ctcv.pt
25-10-2013 | 30 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal
Laboratório de Sistemas de Energia
Obrigado pela atenção.
25-10-2013 | 31 |
centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal