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PID: Causas, Impactos, Mitigación y vs. Otros Efectos

PID es un fenómeno en los paneles solares que puede afectar negativamente la producción de energía y más. 

Además de sus impactos, este artículo profundizará en sus causas y mitigación. A través de una comparación con otros efectos en los paneles solares, adquirirá un conocimiento profundo del PID y de cómo hacer que un panel y un sistema funcionen de la mejor manera y, en consecuencia, aprovechar al máximo su inversión.

Inspección de paneles solares

¿Qué es el PID en paneles solares?

Normalmente, la electricidad generada por células solares fluye a través de una red de contactos metálicos que incluyen dedos, barras colectoras y cintas a lo largo de un camino predeterminado. Luego, la electricidad se recolecta y transmite a través de los cables conectados del panel, y finalmente se alimenta a un inversor o alimenta cargas.

Sin embargo, a veces, es posible que las corrientes eléctricas no siempre fluyan siguiendo un patrón predecible.

Posible degradación inducida (PID) Es un fenómeno que ocurre cuando parte de la electricidad en el panel se mueve a través del revestimiento, material encapsulante o marco en lugar de fluir a lo largo del camino definido. Como sugiere su nombre, PID puede provocar una degradación de la eficiencia y la producción.

Las causas de la EIP

El PID en paneles solares resulta de varios factores. Están relacionados principalmente con la tensión eléctrica ejercida sobre el panel y las condiciones circundantes de las corrientes.

Altos voltajes del sistema

Cuando los sistemas de energía solar operar a altos voltajes que son de hasta 1,000 V o 1,500 V, puede ocurrir una gran diferencia de potencial eléctrico entre diferentes partes del panel solar. Este tipo de diferencia existe especialmente entre los paneles y el marco, o entre los paneles y las partes conectadas a tierra del sistema eléctrico.

La tensión del campo eléctrico debida a este diferencial puede entonces impulsar iones, especialmente iones de sodio (Na+) desde la superficie del vidrio hacia la capa semiconductora u otras regiones sensibles, causando degradación.

Condiciones ambientales

Los factores ambientales, como las altas temperaturas y los niveles de humedad, pueden acelerar el movimiento de iones dentro de los paneles y, como resultado, amplificar el proceso de degradación.

Propiedades materiales

Los encapsulantes como el acetato de etileno y vinilo (EVA), si son de menor calidad, pueden ser propensos a entrada de humedad y contaminantes con el tiempo. Esto también facilita el movimiento de iones y, en consecuencia, exacerba la EIP.

Además, las tapas frontales, que suelen ser de cristal, pueden contener una mayor cantidad de iones de sodio cuando se fabrica con materiales de calidad inferior, lo que aumenta la probabilidad de que se produzca PID. Los revestimientos antirreflectantes de menor calidad también pueden empeorar el proceso.

Configuración del Sistema

Los paneles solares en el extremo negativo de la cadena normalmente experimentan potenciales negativos más altos en relación con la estructura conectada a tierra, lo que los hace más propensos a sufrir PID.

El uso de inversores sin transformador (tanto los inversores string como los microinversores tienen modelos sin transformador) también puede aumentar los riesgos para PID en comparación con el uso de inversores con transformadores, ya que los inversores sin transformador no proporcionan aislamiento galvánico.

Diseño e instalación inadecuados del sistema

El diseño y la instalación inadecuados de los paneles pueden provocar daños prolongados. sombreado, que puede desarrollar altos potenciales localizados e impulsar efectos PID.

Mientras que la forma en que se diseña y conecta a tierra el marco del panel puede influir en el desarrollo de PID. Los métodos inadecuados de conexión a tierra influirán las diferencias potenciales en todos los paneles, con ciertas configuraciones que aumentan el riesgo de PID.

¿En qué instalaciones puede ocurrir más fácilmente el PID?

Según sus causas, es más probable que se produzca PID en estas instalaciones:

Granjas de energía solar a gran escala

Estos sistemas de energía solar suelen funcionar a voltajes más altos para mejorar la eficiencia y reducir las pérdidas de transmisión. Sin embargo, los voltajes más altos aumentan las diferencias de potencial eléctrico, lo que hace que el sistema sea susceptible a fugas de corriente y PID.

Proyectos que utilizan inversores sin transformador

Los inversores sin transformador se utilizan comúnmente en proyectos de pequeña escala o sensibles a los costos debido a su mayor eficiencia y menor costo. Sin embargo, los inversores sin transformador generalmente carecen de aislamiento galvánico, lo que aumenta el riesgo de PID.

Proyectos en ambientes húmedos o de alta temperatura

Los proyectos ubicados en regiones tropicales/subtropicales o áreas costeras tienen más probabilidades de experimentar PID, ya que la alta humedad y temperatura aceleran el movimiento de iones dentro de los paneles.

Instalaciones más antiguas

Después de muchos años de funcionamiento, materiales como encapsulantes y selladores pueden deteriorarse. Mientras tanto, es menos probable que los paneles utilizados en estos proyectos incorporen tecnologías y materiales modernos resistentes a PID. Por lo tanto, las instalaciones más antiguas pueden ser más susceptibles al PID.

¿Cuáles son los impactos de la EPI?

El PID puede afectar significativamente el rendimiento y la longevidad de los sistemas de energía solar. 

Reducción de la producción de energía

Las células afectadas experimentarán una caída en su eficiencia y generarán menos electricidad. En última instancia, esto degrada la producción general de energía del sistema solar, desde unos pocos puntos porcentuales hasta más del 30%; alguna investigación incluso grabado una pérdida del 80%.

Degradación de componentes

La aparición de PID, que involucra procesos tanto físicos como químicos, puede comprometer la integridad estructural de las células. Esto puede provocar microfisuras, delaminación y otras formas de desgaste. En algunos casos, el PID puede provocar aún más el fallo de los diodos de derivación, lo que empeora la situación y afecta a la producción general.

Confiabilidad del sistema

Los efectos continuos del PID pueden provocar una degradación a largo plazo, reduciendo la vida útil de los paneles solares y del sistema en general.

En circunstancias en las que el PID es particularmente grave, pueden ser necesarias paradas completas del sistema para su evaluación y reparación, lo que provoca tiempos de inactividad operativos y enormes pérdidas de producción.

Impactos financieros

La producción degradada corresponde directamente a una reducción de los ingresos de los propietarios de viviendas o de los operadores de parques de energía solar. Por otro lado, abordar el PID puede requerir esfuerzos de mantenimiento adicionales, reemplazo de componentes o modernización con tecnologías resistentes al PID, todo lo cual incurrir en costos.

En general, un menor rendimiento extiende aún más los períodos de recuperación de los proyectos y reduce su retorno de la inversión (ROI) o valor de reventa.

Impacto medioambiental

La menor eficiencia y los posibles reemplazos tempranos de paneles significan que se requieren más recursos para fabricar paneles adicionales. Esto se traduce en una reducción de la producción de energía verde, mayores emisiones de fabricación y una mayor huella de carbono durante el ciclo de vida.

¿Cómo mitigar el PID?

La degradación puede ocurrir rápidamente, a veces dentro de días o semanas después de la instalación. Era necesario implementar ciertas estrategias para evitarlo y al menos minimizarlo.

Elija componentes de alta calidad

La estrategia fundamental es utilizar paneles solares que cumplan altos estándares como IEC 62804 y con materiales resistentes a PID de primera calidad para su proyecto. Estos paneles integran encapsulantes de alta calidad y revestimientos antirreflectantes y pueden soportar condiciones ambientales adversas y reducir la probabilidad de PID.

Optimizar el diseño del sistema

Reducir el voltaje general del sistema puede ayudar a mitigar el estrés eléctrico que contribuye al PID. Mientras tanto, emplear técnicas de conexión a tierra adecuadas puede minimizar las diferencias potenciales que causan el PID.

Si el presupuesto lo permite, adopte inversores basados ​​en transformadores para su proyecto, ya que proporcionan aislamiento galvánico y ayudan a reducir el riesgo de PID.

Instalación correcta

Evite instalar sistemas de energía solar en ambientes muy húmedos o salinos. 

Si esto no es posible, asegúrese de que la instalación se realice correctamente con una conexión a tierra adecuada y sin sombras. Utilice estrategias y diseños de ventilación efectivos para garantizar un buen flujo de aire para el funcionamiento de los paneles.

Mantenimiento y Monitoreo

La limpieza regular de los paneles solares para eliminar el polvo, la suciedad y otros contaminantes puede reducir la aparición de puntos críticos y desajustes, lo que puede contribuir al desarrollo de EPI.

El empleo de sistemas de monitoreo avanzados ayuda en la detección de PID. Esto se puede hacer con el monitoreo a nivel de panel. funcionalidad de los microinversores. trazado de curva IV, imágenes de electroluminiscencia y la termografía también son formas profesionales de detectar PID.

Adoptar tecnologías innovadoras

Combine el uso de equipos anti-PID, como ecualizadores de carga, que pueden ser dispositivos separados o módulos integrados de inversores avanzados.

Cuando el inversor no está activo, el equipo anti-PID aplica una polarización de CC controlada al conjunto de paneles solares. Esta polarización es opuesta al voltaje de polarización que causa el PID. A medida que fluye la corriente de despolarización, la carga de polarización se invierte y se mitiga el efecto PID.

¿Cómo se compara el PID con otros efectos en los paneles solares?

A estas alturas, es posible que haya encontrado varios efectos en los paneles solares, lo que le ha dejado preguntándose sobre sus causas, impactos, relaciones y más. Para brindarle una mejor comprensión, el siguiente cuadro ofrece una comparación concisa de sus similitudes y diferencias.

AspectoPIDEfecto de punto de accesoDesajuste
Causa primariaCorrientes de fuga por alta tensión.Sombreados, defectos o envejecimiento desigualVariaciones en las características eléctricas.
EfectosPérdida de energía significativa, degradación de la celda.Sobrecalentamiento localizado, posibles dañosEficiencia reducida, posibles puntos críticos
MitigaciónMateriales de alta calidad, soluciones anti-PIDDiodos de derivación, limpieza periódica, ventilación.Binning, optimizadores DC, diseño adecuado.
GravedadPuede provocar una pérdida de energía del 30-80%Puede causar daños graves y riesgos de seguridad.Limita el rendimiento general del sistema

El PID, los puntos de acceso y los desajustes reducen la eficiencia de los paneles solares y la producción del sistema. 

En realidad, los tres pueden influirse mutuamente. El PID deteriora el rendimiento de la celda, lo que podría provocar desajustes y crear puntos críticos debido a una producción de energía desigual. De manera similar, los puntos críticos y las condiciones no coincidentes pueden estresar aún más a las células, exacerbando la EPI y la ineficiencia general del sistema.

Veredicto final

El PID es un problema crítico en los sistemas de energía solar, ya que causa importantes pérdidas de eficiencia y producción, impactos financieros y una reducción de la longevidad de los paneles solares. 

Es esencial comprender las causas, los impactos y las estrategias de mitigación efectivas.

La implementación de materiales resistentes al PID, un diseño óptimo del sistema y un mantenimiento regular pueden mitigar el PID. 

Abordar eficazmente la PID garantiza una producción de energía solar sostenible y eficiente, salvaguardando las inversiones tanto financieras como medioambientales.

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