The mandatory tests of resistance to hail is carried out in order to qualify solar cell modules according to standards (IEC 61215 and IEC 61646). The efficiency of modern photovoltaic systems decreases significantly, when the crystalline structure of solar cells is damaged as a result of climatic factors, such as wind, hail, etc., which are similar to mechanical-dynamic effects. This work presents a conducted research of efficiency and reliability of solar cells, simulating hail effects. A testbed was created specifically for carrying out experimental research. During the research, solar elements were exposed to impact, cyclic dynamic loads, with the frequency of revolutions of the balls simulating hail ranging from 5 to 20 Hz, the amplitude of the impact excitation acceleration of the solar cell - up to 986 m / s2 and the force amplitude - up to 1129 N. Experimental research results revealed the reliability of photovoltaic modules of different sizes during the simulation of hail. The proposed assessment methodology of hail effects can be successfully applied in studies of the influence of mechanical-dynamic effects of solar cells of different structures.
PL
Przy kwalifikacji modułów ogniw słonecznych do użytkowania przeprowadza się obowiązkowe badania odporności na gradobicie zgodnie z normami IEC 61215 i IEC 61646. Wydajność nowoczesnych systemów fotowoltaicznych znacznie spada, gdy struktura krystaliczna ogniw słonecznych ulega uszkodzeniu w wyniku czynników klimatycznych, takich jak wiatr, gradobicie itp., które przypominają w swoim działaniu obciążenia mechaniczno-dynamiczne. W pracy przedstawiono wyniki badań symulacyjnych wpływu gradobicia na wydajność i niezawodność ogniw słonecznych. Badania prowadzono na specjalnie do tego celu skonstruowanym stanowisku testowym. Podczas badań, elementy słoneczne były wystawiane na cykliczne obciążenia dynamiczne wywoływane uderzeniami kulek symulujących grad o częstotliwości obrotów od 5 do 20 Hz przy amplitudzie przyspieszenia wzbudzenia uderzeniowego ogniwa słonecznego wynoszącej do 986 m/s2 oraz amplitudzie siły do 1129 N. Wyniki symulacji pozwoliły ocenić niezawodność modułów fotowoltaicznych o różnych rozmiarach. Proponowaną metodologię oceny wpływu opadów gradu można z powodzeniem stosować w badaniach oddziaływania obciążeń mechaniczno-dynamicznych na ogniwa słoneczne o różnych strukturach.
The efficiency of modern photovoltaic systems is strongly reduced when the crystalline structure of the solar cells is being damaged due to extensive mechanical stress caused by climatic factors such as heavy wind or snow. This work is focused on the investigation of the cyclic dynamic mechanical loads required to alter the efficiency of typical solar panels in order to simulate various weather conditions and investigate the reliability of the solar panels when they are subjected to stress. Experimental setup is described in the study. During experiments the solar panels have been treated up to 40 Hz vibrations with the maximum magnitude of the shift of the solar panel in the range of 0.3 mm. Simulation model of the characteristic frequencies during vibrations is also presented in this work. The experimental vibration spectrum has also been determined. The acquired experimental data showed appearance of micro fractures in the crystalline structure of the photovoltaic modules and allowed estimation of the average reliability of a typical modern photovoltaic module in harsh weather conditions. The setup could be successfully applied for express testing of solar panels and investigation of the susceptibility of photovoltaic modules to mechanical stress.
PL
Sprawność współczesnych instalacji fotowoltaicznych drastycznie spada, kiedy struktura krystaliczna ogniw słonecznych ulega uszkodzeniu z powodu dużych naprężeń mechanicznych powodowanych przez czynniki klimatyczne, takie jak silny wiatr lub śnieg. Niniejsza praca skupia się na badaniu cyklicznych dynamicznych obciążeń mechanicznych niezbędnych do obniżenia sprawności typowych paneli słonecznych w celu symulacji różnych warunków pogodowych oraz badania niezawodności paneli słonecznych poddanych oddziaływaniu czynników zewnętrznych. W publikacji opisano układ doświadczalny. W ramach doświadczeń, panele słoneczne zostały poddane drganiom do 40 Hz przy maksymalnej wielkości przesunięcia panelu słonecznego w zakresie do 0,3 mm. W pracy omówiono także model symulacyjny częstotliwości charakterystycznych w czasie drgań. Określono widmo drgań doświadczalnych. Uzyskane dane doświadczalne wykazały pojawienie się mikropęknięć w strukturze krystalicznej modułów fotowoltaicznych i pozwoliły na oszacowanie średniej niezawodności typowego współczesnego modułu fotowoltaicznego w trudnych warunkach pogodowych. Układ może być z powodzeniem wykorzystywany dla potrzeb doraźnego testowania paneli słonecznych oraz badania podatności modułów fotowoltaicznych na naprężenia mechaniczne.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.