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Da?os en los sistemas fotovoltaicos a causa de la niebla salina y los entornos de alta humedad

Posted on 2021-10-29 18:09:39 By Maysun Solar
Las plantas fotovoltaicas trabajan en entornos muy complejos. Las condiciones meteorológicas extremas, como las altas o bajas temperaturas, la humedad, la niebla salina y la arena gruesa, pueden poner a prueba la fiabilidad y la adaptabilidad ambiental de los sistemas fotovoltaicos. Como cada vez se construyen más plantas fotovoltaicas en el mar, islas, marismas costeras y zonas salinas, los sistemas fotovoltaicos deben tener una mayor resistencia a la niebla salina y a la alta humedad.

El mayor impacto de la niebla salina y la alta humedad en el funcionamiento de los proyectos fotovoltaicos se observa en el hecho de que, al cabo de dos o tres a?os, estas condiciones extremas pueden afectar gravemente a la electrónica de potencia, como los módulos fotovoltaicos, los convertidores, los soportes, los cables y los inversores.

1. El impacto de la niebla salina y la alta humedad en el rendimiento del módulo


Los proyectos solares construidos a lo largo de la costa son susceptibles a la alta salinidad y al aire húmedo. El mayor efecto de la niebla salina y la alta humedad en los módulos es el efecto PID. 

La niebla salina contiene altos niveles de iones de sodio y cuando la niebla salina se deposita en el vidrio de la superficie del módulo, puede formar fácilmente canales conductores en la superficie del vidrio, afectando a la resistencia PID del módulo fotovoltaico. 

Los iones de sodio presentes en el vidrio se precipitan sobre la superficie del mismo, el polvo presente en el aire también se adsorbe a la superficie del vidrio y los iones de impureza se disuelven en las manchas de agua, reduciendo la resistencia superficial del vidrio junto con los iones de sodio. El efecto de la niebla salina en sinergia con la humedad será más grave en los materiales mencionados.

 Del mismo modo, esta niebla salina o vapor de agua también se acumulará en la superficie del bisel de aluminio del módulo, disminuyendo la resistencia superficial del bisel de aluminio. 

El camino de la célula al material de encapsulación, luego a través del vidrio, a la superficie del vidrio, luego al bisel de aluminio, al orificio de conexión a tierra, y del cable de tierra a la tierra, es el camino de la corriente de fuga para el módulo fotovoltaico. Un descenso de la resistencia de aislamiento provocará un aumento de la corriente de fuga, que es un factor importante en el efecto PID del módulo. Por lo tanto, el mayor efecto de la niebla salina y la alta humedad en el módulo es la reducción de la resistencia a la EPI.

 Además, hay muchas piezas metálicas en la superficie del módulo, como las cajas de conexiones, los biseles de aluminio, las abrazaderas, los cabezales de conexión, etc. El conjunto de módulos está montado sobre un soporte metálico, y la niebla salina puede corroer estas piezas metálicas, provocando un aumento de la resistencia de contacto y reduciendo las propiedades mecánicas.

2. El impacto de la niebla salina y la alta humedad en los productos eléctricos


Además de los iones de sodio, los iones de cloruro presentes en la niebla salina pueden penetrar en la capa protectora de la superficie metálica y provocar una reacción electroquímica con el metal de contacto, lo que provoca el fallo del producto. Como los productos eléctricos suelen contener piezas metálicas, la niebla salina y el aire húmedo pueden afectar a los hilos y cables, a los soportes metálicos, a los inversores y a las barras colectoras, especialmente a las piezas metálicas expuestas. 

Las zonas con grandes diferencias de temperatura y los entornos de alta humedad, como las playas y las zonas monta?osas, así como los climas en los que el vapor de agua tiende a evaporarse y condensarse en primavera y oto?o, pueden provocar fácilmente la condensación en el interior de los equipos, lo que da lugar a humedad interna y provoca fallos como cortocircuitos y tirones de arco.

La acumulación prolongada de niebla salina y vapor de agua en las cajas de distribución, los terminales o los inversores puede corroer la estructura interna del equipo y da?arlo.

3. Prevención de da?os por niebla salina y alta humedad


En la mayoría de los casos no es posible elegir el entorno en el que se instalará la instalación, que suele ser un dato del proyecto. Para reducir el impacto de la niebla salina y la alta humedad en los sistemas fotovoltaicos, debemos dise?ar sistemas fotovoltaicos para una protección más proactiva y un funcionamiento y mantenimiento más proactivos.

En primer lugar, el equipo necesita un mayor nivel de protección y una alta protección contra la corrosión.

 En el caso de los módulos fotovoltaicos, las aplicaciones en entornos de niebla salina y alta humedad deben someterse a pruebas de resistencia a la niebla salina y a un mayor nivel de resistencia a la EPI. 

La norma IEC 61701 está dise?ada específicamente para las pruebas de niebla salina de los módulos y se divide en seis clases, siendo la más estricta la de las aplicaciones fotovoltaicas marinas. 

Los módulos fotovoltaicos pueden someterse a pruebas de resistencia al EPI a temperaturas más altas, con mayor humedad, durante períodos más largos y con una cobertura de superficie más severa. Por lo general, en las zonas de alta humedad y en las aplicaciones de agua se utilizan módulos de doble acristalamiento, que se consideran más resistentes a la EPI. 

Los conectores MC4 y las cajas de conexiones de los módulos fotovoltaicos también requieren pruebas especiales de resistencia al agua y a la corrosión.

 En el caso de los inversores y las cajas de distribución instalados en zonas con elevada niebla salina o alta humedad, se recomienda utilizar inversores con un grado de protección IP65 o superior y la correspondiente certificación de rendimiento para evitar eficazmente la entrada de humedad externa en el equipo. Al mismo tiempo, las cajas de distribución deben estar galvanizadas y pintadas para evitar la corrosión y deben ser 100% herméticas. Las placas de circuito impreso (PCD) y los componentes electrónicos del inversor deben estar recubiertos con una película, pegamento o pintura protectora para proteger las placas de la humedad, la niebla salina y el moho.

 Para los cables, soportes metálicos, barras colectoras, etc. de los sistemas fotovoltaicos, deben utilizarse productos y estructuras de montaje con tratamiento anticorrosivo. Las partes metálicas de los cables AC/DC/PE no deben quedar expuestas al aire y los terminales deben estar blindados y montados para evitar el contacto con superficies metálicas. Los cables fotovoltaicos pueden colocarse preferentemente en tubos de PVC o enterrados para protegerlos de la abrasión y la corrosión por niebla salina.

En el caso de los soportes metálicos, las hileras de tierra de metal, etc., se requiere una pintura anticorrosiva y un tratamiento protector galvanizado durante el proceso de instalación y construcción. 

En segundo lugar, debería haber más protección de O&M durante el funcionamiento de la planta fotovoltaica. 

En el caso de los módulos fotovoltaicos, el agua, la ceniza y las salpicaduras de sal en la superficie pueden provocar la corrosión de la película antirreflectante del vidrio y pueden reducir la resistencia del aislamiento de la superficie del vidrio, por lo que la superficie del vidrio debe mantenerse lo más seca posible para eliminar la acumulación de agua. La mejor manera de eliminar la acumulación de agua es utilizar un producto llamado "deslimador de drenaje automático", que utiliza el mismo material que el marco de aluminio y realiza un anodizado superficial para evitar eficazmente la acumulación de agua y cenizas en la superficie del módulo.

En el caso de los sistemas fotovoltaicos, la inspección y el mantenimiento regulares durante el funcionamiento para evitar la corrosión, el sumidero o la caja de rejilla requiere una lechada refractaria en su entrada y salida para mejorar la protección y evitar la entrada de vapor de agua, especialmente para evitar la corrosión de metales extra?os en los dos casos siguientes.

Módulos fotovoltaicos: se utilizan abrazaderas metálicas para su instalación y se a?aden artificialmente al marco del módulo accesorios metálicos como acero inoxidable, aluminio y aleaciones de zinc-hierro, lo que puede provocar la posibilidad de corrosión heterometálica siempre que sean de un material diferente al del marco de aluminio. 


Sistemas fotovoltaicos - Hay que tener especial cuidado cuando se utilizan pernos de aluminio o zinc para conectar paneles de acero inoxidable para evitar la corrosión galvánica causada por el contacto entre los diferentes metales. Se pueden a?adir arandelas de plástico para aislar los dos metales y evitar la corrosión por contacto.


4. observaciones finales


La niebla salina y los entornos de alta humedad pueden corroer los módulos fotovoltaicos, la electrónica de potencia y los sistemas de equilibrado, afectando gravemente a la seguridad, la fiabilidad y el funcionamiento a largo plazo del proyecto. Los proyectos fotovoltaicos deben prestar especial atención a la selección de equipos, la construcción y el funcionamiento y mantenimiento para mejorar la estabilidad operativa de la generación de energía fotovoltaica y reducir los errores del sistema.