Photovoltaik-Kraftwerke arbeiten in sehr komplexen Umgebungen. Extreme Wetterbedingungen wie hohe oder niedrige Temperaturen, Feuchtigkeit, Salzsprühnebel und starker Sand können die Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit von PV-Systemen auf die Probe stellen. Da immer mehr PV-Anlagen auf dem Meer, auf Inseln, im Wattenmeer und in salzhaltigen Gebieten gebaut werden, müssen die PV-Systeme eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Salzsprühnebel und hohe Feuchtigkeit aufweisen.
Die größte Auswirkung von Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf den Betrieb von PV-Projekten zeigt sich darin, dass diese extremen Bedingungen nach zwei bis drei Jahren die Leistungselektronik wie PV-Module, Wechselrichter, Halterungen, Kabel und Wechselrichter ernsthaft beeinträchtigen können.
1. die Auswirkungen von Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf die Leistung der Module
Solarprojekte, die an der Küste gebaut werden, sind anfällig für hohen Salzgehalt und feuchte Luft. Die größte Auswirkung von Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf die Module ist der PID-Effekt.
Salzsprühnebel enthält einen hohen Anteil an Natriumionen, und wenn sich Salzsprühnebel auf der Glasoberfläche des Moduls ablagert, kann er leicht leitende Kanäle auf der Glasoberfläche bilden und den PID-Widerstand des PV-Moduls beeinträchtigen.
In Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit bilden sich außerdem Wasserflecken auf der Moduloberfläche. Natriumionen im Glas schlagen sich auf der Glasoberfläche nieder, Staub in der Luft adsorbiert ebenfalls auf der Glasoberfläche und Verunreinigungsionen lösen sich in den Wasserflecken, wodurch sich der Oberflächenwiderstand des Glases zusammen mit den Natriumionen verringert. Die Auswirkungen von Salzsprühnebel in Verbindung mit Feuchtigkeit sind bei den oben genannten Materialien gravierender.
In ähnlicher Weise sammelt sich dieser Salzsprühnebel oder Wasserdampf auch auf der Oberfläche des Aluminiumrahmens des Moduls an, wodurch sich der Oberflächenwiderstand des Aluminiumrahmens verringert.
Der Weg von der Zelle zum Verkapselungsmaterial, dann durch das Glas zur Glasoberfläche, dann zum Aluminiumrahmen, zum Erdungsloch und vom Erdungsdraht zur Erde ist der Ableitstromweg für das PV-Modul. Eine Verringerung des Isolationswiderstands führt zu einem Anstieg des Ableitstroms, der ein wichtiger Faktor für den PID-Effekt des Moduls ist. Die größte Auswirkung von Salzsprühnebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf das Modul ist daher die Verringerung der Widerstandsfähigkeit gegen PID.
Darüber hinaus befinden sich auf der Oberfläche des Moduls viele Metallteile wie Anschlussdosen, Aluminiumblenden, Klemmen, Steckköpfe usw. Das Modulfeld ist auf einem Metallträger montiert, und Salzsprühnebel kann diese Metallteile korrodieren, was zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstands und einer Verringerung der mechanischen Eigenschaften führt.
2. die Auswirkungen von Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf elektrische Produkte
Neben Natriumionen können auch Chloridionen im Salzsprühnebel die Schutzschicht auf der Metalloberfläche durchdringen und eine elektrochemische Reaktion mit dem Kontaktmetall hervorrufen, die zu einem Produktausfall führt. Da elektrische Produkte im Allgemeinen Metallteile enthalten, können Salzsprühnebel und feuchte Luft Drähte und Kabel, Metallhalterungen, Wechselrichter und Stromschienen, insbesondere freiliegende Metallteile, angreifen.
In Gebieten mit großen Temperaturunterschieden und hoher Luftfeuchtigkeit, wie z. B. an Stränden und in Gebirgsregionen, sowie in Klimazonen, in denen Wasserdampf im Frühjahr und Herbst verdunstet und kondensiert, kann es leicht zu Kondensation im Inneren des Geräts kommen, was zu innerer Feuchtigkeit und damit zu Fehlern wie Kurzschlüssen und Lichtbogenbildung führt.
Die langfristige Ansammlung von Salzsprühnebel und Wasserdampf in Verteilerkästen, Klemmen oder Wechselrichtern kann die innere Struktur der Geräte korrodieren lassen und sie beschädigen.
3. die Verhinderung von Schäden durch Salznebel und hohe Luftfeuchtigkeit
In den meisten Fällen ist es nicht möglich, die Umgebung, in der die Anlage installiert werden soll, zu wählen, da dies im Projekt oft vorgegeben ist. Um die Auswirkungen von Salzsprühnebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf PV-Anlagen zu verringern, müssen wir PV-Anlagen für einen proaktiveren Schutz und einen proaktiveren Betrieb und Wartung konzipieren.
Erstens benötigen die Geräte ein höheres Schutzniveau und einen hohen Korrosionsschutz.
Im Falle von PV-Modulen müssen Anwendungen in Umgebungen mit Salzsprühnebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf Salzsprühnebelbeständigkeit und ein höheres Maß an PID-Beständigkeit geprüft werden.
Die IEC-Norm 61701 wurde speziell für die Salzsprühnebelprüfung von Modulen entwickelt und ist in sechs Klassen unterteilt, wobei die strengste Klasse für PV-Anwendungen im Meer gilt.
PV-Module können bei höheren Temperaturen, höherer Luftfeuchtigkeit, längerer Zeit und stärkerer Oberflächenbedeckung auf PID-Beständigkeit geprüft werden. In der Regel werden doppelverglaste Module in Bereichen mit hoher Luftfeuchtigkeit und in Wasseranwendungen eingesetzt, da sie eine bessere PID-Beständigkeit aufweisen.
Auch die MC4-Steckverbinder und Anschlussdosen von PV-Modulen müssen speziell auf Wasser- und Korrosionsbeständigkeit geprüft werden.
Für Wechselrichter und Verteilerkästen, die in Gebieten mit hohem Salznebel oder hoher Luftfeuchtigkeit eingesetzt werden, wird empfohlen, Wechselrichter mit Schutzart IP65 oder höher und entsprechender Leistungszertifizierung zu verwenden, um das Eindringen von Feuchtigkeit von außen in die Geräte wirksam zu verhindern. Gleichzeitig müssen die Verteilerkästen verzinkt und lackiert sein, um Korrosion zu verhindern, und sie müssen zu 100 % luftdicht sein. Die Leiterplatten und elektronischen Bauteile des Wechselrichters müssen mit einer Folie, einem Klebstoff oder einer Schutzfarbe beschichtet werden, um die Leiterplatten vor Feuchtigkeit, Salzsprühnebel und Schimmel zu schützen.
Für Kabel, Metallhalterungen, Stromschienen usw. in PV-Anlagen sollten korrosionsgeschützte Produkte und Montagekonstruktionen verwendet werden. Die Metallteile von AC/DC/PE-Kabeln sollten nicht der Luft ausgesetzt sein, und die Anschlüsse müssen abgeschirmt und so montiert werden, dass sie nicht mit Metalloberflächen in Berührung kommen. Photovoltaikkabel können vorzugsweise in PVC-Rohren verlegt oder unter der Erde vergraben werden, um sie vor Abrieb und Salzsprühnebelkorrosion zu schützen.
Für Metallhalterungen, Erdungsreihen aus Metall usw. sind bei der Installation und beim Bau eine Korrosionsschutzfarbe und eine galvanische Schutzbehandlung erforderlich.
Zweitens sollten die Betriebskosten während des Betriebs der PV-Anlage besser geschützt werden.
Bei PV-Modulen können Wasser, Asche und Salzsprühnebel auf der Oberfläche zu Korrosion der Antireflexionsschicht des Glases führen und den Isolationswiderstand der Glasoberfläche verringern. Daher sollte die Glasoberfläche so trocken wie möglich gehalten werden, um Wasseransammlungen zu vermeiden. Die beste Methode zur Beseitigung von Wasseransammlungen ist die Verwendung eines Produkts mit der Bezeichnung "automatischer Entwässerungsentlüfter", bei dem dasselbe Material wie der Aluminiumrahmen verwendet und die Oberfläche eloxiert wird, wodurch Wasser- und Ascheansammlungen auf der Oberfläche des Moduls wirksam verhindert werden können.
Bei Photovoltaikanlagen, die während des Betriebs regelmäßig inspiziert und gewartet werden, um Korrosion zu verhindern, muss die Senke oder der Gitterkasten am Ein- und Ausgang mit einem feuerfesten Schlamm versehen werden, um den Schutz zu verbessern und das Eindringen von Wasserdampf zu verhindern, insbesondere um die Korrosion von Fremdmetallen in den beiden folgenden Fällen zu verhindern.
Photovoltaik-Module - für die Installation werden Metallklemmen verwendet und Metallzubehör wie Edelstahl, Aluminium und Zink-Eisen-Legierungen werden künstlich in den Modulrahmen eingefügt, was zu einer möglichen heterometallischen Korrosion führen kann, sofern sie aus einem anderen Material als der Aluminiumrahmen bestehen.
Photovoltaikanlagen - Bei der Verwendung von Aluminium- oder Zinkbolzen zur Verbindung von Edelstahlpaneelen ist besondere Vorsicht geboten, um galvanische Korrosion durch den Kontakt zwischen den verschiedenen Metallen zu vermeiden. Um die beiden Metalle zu isolieren und Kontaktkorrosion zu verhindern, können Kunststoffunterlegscheiben hinzugefügt werden.
4. abschließende Bemerkungen
Salzsprühnebel und hohe Luftfeuchtigkeit können PV-Module, Leistungselektronik und Ausgleichssysteme korrodieren lassen, was die Sicherheit, Zuverlässigkeit und den langfristigen Betrieb des Projekts ernsthaft beeinträchtigt. Bei PV-Projekten sollte besonderes Augenmerk auf die Auswahl der Ausrüstung, den Bau sowie den Betrieb und die Wartung gelegt werden, um die Betriebsstabilität der PV-Stromerzeugung zu verbessern und Systemfehler zu reduzieren.