Pruebas de Calidad de Módulos Fotovoltaicos Sharp · En esta prueba, los módulos solares se...

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Pruebas de Calidad de

Módulos Fotovoltaicos

Sharp

Elaborado por: Sharp Corporation México S.A. de C.V. Derechos Reservados. Información Confidencial

Ing. Sergio Garcia 11/01/2012

2 | Sharp Corporation México S.A. de C.V.

Pruebas de Calidad a Módulos Fotovoltaicos Sharp

Contenido

Durabilidad probada bajo condiciones aún más exigentes que las

especificadas por las Normas Internacionales ....................................................... 3

Pruebas de Calidad Realizadas por Sharp .............................................................. 4

Prueba de Esfuerzo de Tensión del Sistema ........................................................................................................ 4 Prueba de Carga Mecánica, Prueba de Presión de Viento Repetida, Prueba de Carga Deslizante de Nieve ..... 5 Prueba de Caída de Bola de Acero ...................................................................................................................... 6 Probado con Rigor para Manejar los Elementos ................................................................................................. 7 Ciclo Combinado de Pruebas de Corrosión ......................................................................................................... 8 Simulador Solar .................................................................................................................................................... 9 Prueba de Inmersión de Luz ................................................................................................................................ 9 Prueba EL ........................................................................................................................................................... 10 Prueba de Exposición al Aire Libre .................................................................................................................... 10

Información Confidencial | 3

Durabilidad probada bajo condiciones aún más exigentes que las especificadas por las Normas Internacionales

Importantes disminuciones en la producción de electricidad han sido reportadas recientemente en una serie de plantas de energía solar en Europa. Esto ha dibujado una preocupación generalizada en todo el mundo dado que Europa, con alrededor de 10 años de historia en la mega-generación solar, está considerada como una de las regiones más avanzadas del mundo en este campo.

Ser capaz de garantizar la salida eléctrica estable durante un largo período de tiempo es un requisito esencial para la generación de energía solar. Como tal, Sharp cree que la calidad debe ser la primera prioridad en el establecimiento de cualquier sistema de energía solar.

Con esto en mente, estamos seguros de que nuestros 54 años de experiencia en el desarrollo de tecnologías solares nos hacen la mejor opción como proveedor de soluciones de energía solar.

Sharp ha demostrado con éxito la excelente durabilidad de sus módulos solares en sitio. Instalaciones que se han realizado en lugares con condiciones extremadamente severas, tales como faros que están constantemente expuestos al aire salado del mar y en los satélites que operan en temperaturas ambientales drásticamente fluctuantes entre -100°C y 100°C.

Además, los módulos solares de Sharp han estado en funcionamiento continuo durante más de 20 años en la Ciudad de Choshi, en Chiba, Japón. Con base en los abundantes datos y conocimientos obtenidos de dichos sitios, Sharp ha establecido sus propias normas internas para la realización de pruebas de resistencia y pruebas de aceleración1, los cuales son más exigentes que las normas establecidas por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC – International Electrotechnical Commision, por sus siglas en inglés) y JIS (Normas Industriales Japonesas – Japanese Industrial Standards, por sus siglas en inglés).

1 Un procedimiento de prueba en el que un objeto que está siendo probado se coloca bajo condiciones severas para acelerar los

efectos de deterioro que de otro modo tardarína mucho tiempo en producirse



Pruebas de Calidad Realizadas por Sharp

Prueba de Esfuerzo de Tensión del Sistema

Como ya se informó en algunas fuentes de noticias, el Centro Fraunhofer de Silicio Fotovoltaico (CSP – Center of Silicon Photovoltaics, por sus siglas en inglés) – un instituto de investigación alemán – ha probado 13 módulos solares producidos por los principales fabricantes de todo el mundo. Las pruebas confirmaron que los módulos solares de Sharp eran así capaces de resistir la degradación potencial inducido (PID – Potencial Induced Degradation, por sus siglas en inglés).

El PID es un fenómeno por el cual la salida eléctrica de un módulo solar disminuye debido al efecto de las altas temperaturas, alta humedad y alta tensión del sistema. La Prueba de Esfuerzo de Tensión del Sistema se utiliza para simular estos entornos adversos. La prueba estándar adoptada por Fraunhofer CSP requiere módulos solares destinados a ser sometidos a la tensión máxima del sistema durante 48 horas a una temperatura de 50°C y una humedad de 85%. Sharp, sin embargo, lleva a cabo la misma prueba en condiciones aún más severas, se ejecuta la tensión máxima del sistema durante 96 horas a una temperatura de 60°C y una humedad de 85%. Estas condiciones de ensayo coinciden con el estándar IEC provisional, que se encuentra actualmente bajo deliberación.

Nota: Esta imagen muestra el entorno de prueba. En una prueba real, la cubierta frontal del probador se cierra para mantener la alta temperatura y condiciones de humedad en el interior.

Soportar el Fenómeno PID

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Los módulos solares conectados a los electrodos se colocan en un ambiente caliente y húmedo y son monitoreados para

detectar una disminución de su salida eléctrica.


Prueba de Carga Mecánica, Prueba de Presión de Viento Repetida, Prueba de Carga Deslizante de Nieve

Como los módulos solares se pueden utilizar en ambientes naturales duros, deben ser hechos para soportar varias cargas provocadas por fenómenos naturales como vientos huracanados y fuertes nevadas. Por este motivo, llevamos a cabo una Prueba de Carga Mecánica, mientras evaluamos la durabilidad de los módulos solares.

La Agencia Meteorológica de Japón clasifica los vientos huracanados, y aquellos que excedan de 30 m/s, y que son lo suficientemente fuertes para hacer volar los techos y dañar casas de madera2. En esta prueba, sometemos nuestros módulos solares a condiciones aún más severas de 2,400 Pa (pascales) o 244.7 kg/m2 3 — una carga equivalente a la generada por un viento de 63 m/s. Durante la prueba, el módulo se presiona hacia abajo alternativamente bajo una carga simulada durante aproximadamente una hora y luego empujado hacia arriba por la misma duración. Este procedimiento se repite tres veces. Como el embate por abajo por los fuertes vientos es una ocurrencia común, los módulos deben hacerse lo suficientemente fuertes como para soportarlos.

Aunque no es requerido por el estándar IEC, Sharp también lleva a cabo una prueba de presión del viento para cerciorarse de que nuestros productos pueden soportar el uso en ambientes extremadamente hostiles.

En la siguiente liga http://www.sharp-solar.com/en/endurance/index.html puede encontrar un video que muestra lo difícil que son estas condiciones de prueba. En Sharp, estamos trabajando en nuevas mejoras en la durabilidad del módulo solar para asegurarse de que se mantienen intactos incluso después de una deformación significativa.

2 Ref. “Intensity and Direction of Winds” emitido por la Agencia Meteorológica Japonesa.

3 Ref. JIS C 8917 “Conducting Environment and Endurance Test on Crystalline Solar Modules”

Resistir los Vientos Fuertes, Lluvia y Fuertes Nevadas

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Equipo usado para la Prueba de Presión de Viento

http://www.sharp-solar.com/en/endurance/index.html



Para probar los módulos por su capacidad para soportar nevadas, llevamos a cabo una Prueba de Carga Deslizante de Nieve y una Prueba de Carga Mecánica. Cuando los módulos solares están instalados en una superficie inclinada, la nieve puede deslizarse hacia abajo y se acumulan en la parte inferior de cada módulo, con sólo una parte del módulo que sostiene el peso de la nieve. Para simular este fenómeno, sustituimos sacos de arena para la nieve y dejamos que se deslicen hacia abajo del módulo para comprobar su capacidad para soportar la carga. Sharp realiza esta prueba por su propia iniciativa, a pesar de que no es requerido ya sea por la IEC o la JIS.

Prueba de Caída de Bola de Acero

Una piedra de granizo es un trozo de hielo que cae de una nube cumulonimbus. Una piedra de granizo de 1cm de diámetro alcanza una velocidad de 30 km/h cuando cae. Sharp realiza una Prueba de Caída de Bola de Acero en sus módulos solares para garantizar que puedan resistir el impacto causado por el granizo más grande. Como está estipulado por la JIS, esta prueba consiste en dejar caer una bola de acero con una medida de 38mm de diámetro y un peso de 227g — en un módulo solar a partir de 1m de altura y comprobar los daños en el cristal que cubre el módulo. Los probadores de Sharp, sin embargo, dejan caer las bolas desde una altura aún mayor, la creación de un impacto que se puede ver claramente en el video proporcionado en la siguiente liga http://www.sharp-solar.com/en/endurance/index.html. Mientras que el vidrio ordinario se rompió por la caída de bola, el vidrio que Sharp usa para sus módulos es lo suficientemente robusto como para resistir tales impactos.

Nota: Sharp también lleva a cabo una prueba estándar granizo según lo especificado por el IEC y JIS.

Prueba de Carga Deslizante de Nieve

Soportar el Impacto de Grandes Piedras de Granizo

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Corte Seccional de un Módulo Solar de Sharp



Probado con Rigor para Manejar los Elementos

El clima cálido y húmedo, es difícil no sólo en las personas, sino también en los módulos solares. La exposición prolongada a las altas temperaturas y alta humedad pueden acelerar la degradación de los materiales utilizados en los módulos solares y puede resultar en fallas en el aislamiento o la reducción de la producción eléctrica. Por lo tanto, Sharp realiza una Prueba de Alta Temperatura/Humedad para fortalecer sus módulos solares contra tales riesgos.

En esta prueba, los módulos solares se colocan en el interior de una cámara de prueba de calor y humedad. La potencia eléctrica de los módulos — y los efectos nocivos sobre ellos — se controla cuidadosamente. También llevamos a cabo una condensación de rocío y la prueba de congelación, en reconocimiento del hecho de que las áreas geográficas susceptibles a las altas temperaturas y alta humedad a menudo también son propensas a la condensación de rocío y escarcha inducida por los cambios de temperatura entre el día y la noche. En esta prueba, la condensación de rocío y la escarcha se generan dentro de la cámara de prueba, y supervisamos — sobre una base por hora — la estabilidad de la salida eléctrica y cualquier efecto sobre los materiales.

Las normas de la IEC y la JIS estipulan que los módulos deben ser probados por su inclusión en un entorno con una temperatura de 85°C y una humedad de 85% para una duración de 1,000 horas. Estas normas también requieren que los módulos deban ser probados a través de 10 ciclos de fluctuaciones de temperatura entre -40°C y 85°C (donde un ciclo tarda 24 horas o menos y la humedad es 85% cuando la temperatura es 85°C). En Sharp, sin embargo, los módulos son probados bajo condiciones mucho más difíciles. Nosotros les sometemos a altas temperaturas y la humedad para duraciones varias veces más que los especificados por las dos normas anteriores, y los módulos son probados bajo temperaturas fluctuantes durante 100 ciclos o más.

A través de estas pruebas, nos aseguramos de que nuestros módulos solares se pueden utilizar en condiciones extremadamente severas durante miles de horas sin sufrir ningún defecto.

Soportar Altas Temperaturas y Humedad

Soportar Condensación de Rocío y Heladas

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En esta cámara, los módulos son medidos por su capacidad para soportar grandes cambios de temperatura al ser sometido repetidamente a las fluctuaciones de temperatura entre -40℃ y 85℃.



Ciclo Combinado de Pruebas de Corrosión

Al instalar paneles solares en las zonas costeras, protegerlos de daños por la sal es un asunto de vital importancia. Los iones de cloruro contenidas en el aire de mar pueden corroer los marcos de aluminio utilizados en los módulos solares o inducir corrosión electroquímica entre los marcos de aluminio y sus bastidores (soportes), causando grietas u otros daños a las zonas donde se unen los módulos solares. En Sharp, llevamos a cabo un Ciclo Combinado de Pruebas de Corrosión para evaluar la capacidad de los módulos solares para afrontar dichos riesgos.

En esta prueba, una máquina de prueba de ciclo combinado de corrosión se utiliza para acelerar la corrosión al rociar de agua salada varias veces los módulos, secándolos, y entonces humedecerlos, mientras que hacemos un seguimiento de los efectos de la sal en los módulos solares y su equipo periférico. El agua rociada sobre los módulos solares tiene un nivel de sal de 5%, que es mayor que la concentración promedio de sal de agua de mar normal (3.5%).

En cuanto a la temperatura del agua de mar, la humedad en el interior de la máquina, y la duración de la prueba, Sharp adopta normas internas que sean más estrictas que las diferentes normas propuestas por IEC y JIS.

Soportar el Óxido y la Corrosión Inducida por el Aire Salado del Mar

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Equipo usado para el Ciclo Combinado de Prueba de de Corrosión

Antes de rociar el Agua Salada

Después de rociar el Agua Salada

Módulo Solar antes de rociar el Agua Salada

Módulo Solar después de rociar el Agua Salada

Un módulo se prueba por su capacidad para soportar el óxido inducido por sal y otra corrosión por someterse a repetidos ciclos de rocío de agua salina, secado y humidificación.


Simulador Solar

El simulador solar se utiliza para determinar si un módulo solar está generando una salida acorde con sus propiedades eléctricas. Por medio de la irradiación de luz solar simulada de 1,000 W/m2 en un módulo solar mantenido a 25°C, podemos medir inmediatamente salida eléctrica del módulo y la eficiencia de conversión.

Prueba de Inmersión de Luz

Después de haber sido expuesta continuamente a la luz solar simulada a 1,000 W/m2 durante varios miles de horas, un módulo solar está marcado por cambios en sus propiedades eléctricas, así como por la degradación de sus materiales constituyentes. Esta prueba se lleva a cabo para verificar que un módulo solar puede generar una salida eléctrica estable después de un uso prolongado.


Comprobación de la Potencia de Salida Eléctrica contra el Estándar de Rendimiento Requerido

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Monitor de la Pantalla Cuando la luz solar simulada se irradia en un módulo solar, un sistema de alta precisión está conectado al módulo mide inmediatamente su salida eléctrica y la eficiencia de conversión, mientras que exhibe los datos sobre la pantalla del monitor, tanto en cifras como con gráficos.

Comprobación de la Estabilidad de la Potencia de Salida Eléctrica después de un Largo Periodo de Uso

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Prueba EL

La Prueba de EL (electroluminiscencia) se lleva a cabo para detectar pequeñas cicatrices y defectos en una célula solar que son difíciles de identificar visualmente. Cuando se circula una corriente eléctrica a través de una celda solar, la celda emite luz invisible en todas partes excepto en el flujo eléctrico que está bloqueado por las cicatrices u otros defectos. Al hacer esta luz visible en una imagen tomada por una cámara de infrarrojo cercano, se puede identificar la ubicación de las cicatrices y las grietas por su falta de luminiscencia.

Prueba de Exposición al Aire Libre

Esta prueba se lleva a cabo mediante la colocación de una muestra del producto al aire libre para comprobar el daño y la degradación inducida por la exposición al medio ambiente. Dado que los sistemas de energía solar funcionan en exteriores, las pruebas de interior por sí solo no son suficientes para asegurar su confiabilidad. Por esta razón, Sharp lleva a cabo pruebas de exposición en varios lugares diferentes. Uno de esos sitios es la planta de Katsuragi en

Comprobación de los Módulos Solares para Marcas y Grietas Invisibles

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Equipo de Prueba EL

Módulo Normal Módulo Defectuoso

Las partes obscuras no-iluminadas del módulo indican cicatrices (foto de la derecha)

Fotografías tomadas en Prueba EL (Después de pasar por la Electrificación)

Comprobación del Módulo Solar después de Usarlo por Largo Tiempo

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Nara, Japón, donde un sistema de seguimiento automático se introdujo para monitorear los cambios en la salida eléctrica en respuesta a los cambios de hora y estacionales de la temperatura y la intensidad de la radiación solar. La evaluación de la producción eléctrica anual también se lleva a cabo en esta planta.


Planta de Sharp en Katsugari, Japón

Probados por su durabilidad a largo plazo a través de estas pruebas difíciles, los módulos solares de Sharp ofrecen a los clientes una

garantía de confiabilidad




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