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centro tecnológico da cerâmica e do vidro | coimbra | portugal LSE – 05-2013

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Laboratório de Sistemas de Energia Ensaio de Colectores Solares Térmicos e Módulos Fotovoltaicos

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• Ensaio de Colectores Solares Térmicos segundo as Normas: – NP EN 12975-2 (Colectores Solares Térmicos Simples) – NP EN 12976-2 (Sistemas Solares Térmicos Pré-fabricados)

• Ensaio de Módulos Fotovoltaicos segundo as Normas: - IEC 61646 (Película Fina - Amorfos) - IEC 61215 (Silício Cristalino) - IEC 62108 (Concentração)

• Peritagens Técnicas a Instalações de Sistemas Solares (Térmicos e Fotovoltaicos): análise de rendimentos, patologias, etc.

• Ensaios de Rendimento a outros Equipamentos Geradores de Calor: Recuperadores de Calor, Caldeiras a biomassa, bombas de calor, permutadores de calor, etc.

Laboratório de Sistemas de Energia


• Ensaios Norma EN 12975-2 – Colectores Solares Térmicos

– Pressão Interna do Absorsor

– Resistência a Alta Temperatura

– Exposição

– Choque Térmico Externo

– Choque Térmico Interno

– Penetração de Chuva

– Resistência ao Congelamento

– Carga Mecânica

– Rendimento Térmico



Ensaios Norma EN 12975-2 - Colectores Solares Térmicos

• Pressão Interna do Absorsor – Estabelecer a pressão máxima de serviço – Aplicação de 1.5x o máximo de pressão indicada pelo fabricante

Equipamento de Ensaio de Pressão Interna



• Resistência a Alta Temperatura – Avaliação rápida se um colector pode suportar altos níveis de radiação. – Elevado nível de radiação (G>1000W/m2); Tempo ≥ 1 hora



• Ensaio de Exposição – Colector exposto no mínimo 30 dias – Irradiação diária H > 14 MJ/m2

– Mínimo 30 horas com G > 850 W/m2



• Choque Térmico Externo – Irradiância G > 850W/m2 durante 1 hora. – Pulverização durante 15 minutos – Caudal de água de 0,03 a 0,05 kg/s/m2



• Choque Térmico Interno – Irradiância G>850 W/m2 – Tempo 1 hora – Injecção de fluido com T<25ºC – Caudal > 0,02 kg/s/m2, 5 minutos



• Penetração de Chuva – Resistência à penetração de chuva – Colector T>50ºC – Pulverização c/ água a T<30ºC – Caudal > 0.05 kg/s/m2, 4 horas



• Resistência ao Congelamento – 3 ciclos de congelação/descongelação – -20ºC - 30 min. → 10ºC – 30 min

Câmara climática – Realização de ensaios térmicos



• Carga Mecânica – Avaliar a resistência mecânica – Pressão aumentada em passos de 250Pa até ocorrência de falha ou até

P>1000Pa

Equipamento de ensaio de carga mecânica



• Rendimento – Traçar as curvas de rendimento do colector – Colector vazio, G>700 W/m2, 5 horas – G > 700W/m2; Velocidade do ar 3 m/s ± 1 m/s – Caudal de fluido 0,02 kg/s/m2



Ensaios de Módulos Fotovoltaicos • IEC 61646 (Película fina) • IEC 61215 (Silício cristalino) • IEC 62108 (Concentração)


Ensaio de Módulos FV - IEC 61646 / IEC 61215 / IEC 62108

• Inspecção Visual – Detectar quaisquer defeitos visuais no módulo. – Quebras, empenos, ligações defeituosas, corrosão em

ligações ou conectores, defeitos em ligações adesivas, etc.



• Determinação da Potência Máxima – Determinar a potência máxima do módulo.

• Simulador Solar – Classe BBA / Radiação Natural • Dispositivo FV de Referência • Sistema de Medição da Curva I-V

Sistema de Medição da Curva I-V



• Ensaio de Isolamento – Avaliar isolamento entre as partes condutoras e o chassis

ou exterior • Gerador de tensão DC 1000V • Medidor de resistência de isolamento

Gerador de Tensão DC



• Ensaio de Corrente de Fugas do Módulo Molhado – Avaliar o isolamento do módulo em operação estando

molhado e verificar que a humidade não penetra nas partes activas dos circuitos.

• Gerador de tensão DC • Medidor de Isolamento • Tanque de imersão • Pulverizador com a mesma solução do tanque

Gerador de Tensão DC



• Ensaio de Exposição Exterior – Avaliação preliminar da capacidade do módulo em suportar as

condições exteriores e detectar os efeitos da degradação. • Piranómetro • Carga para Controlo de STC (Standard Test Conditions) • Irradiação total de 60 kWh/m2



• Medição dos Coeficientes de Temperatura – Determinar os coeficientes de temperatura da intensidade de

corrente (α), da tensão (β) e da potência de pico (δ). • Sistemas de medição da curva I-V • Sistema de acondicionamento (20ºC e 60ºC)

Sistema de Medição da Curva I-V



• Determinação da Temperatura de Operação Nominal da Célula (NOCT)

• Piranómetro • Sensores de temperatura • Sistema de aquisição de dados

• Desempenho em STC e NOCT

– Determinar como o comportamento eléctrico do módulo varia com a carga STC e em NOCT com uma irradiância de 800 W/m2.

• Dispositivo FV de referência • Sistema de acondicionamento (20ºC e 60ºC) • Sistemas de aquisição de dados (temperatura, tensão e intensidades)



• Desempenho a Baixa Irradiância – Determinar como o comportamento eléctrico do módulo varia

com a carga a 25ºC e com uma irradiância de 200W/m2. • Irradiância de 200 W/m2

• Radiação natural ou simulador solar • Sistema de medição da curva I-V



• Ensaio Térmico do Díodo de “Bypass” – Avaliar o comportamento térmico e a fiabilidade do díodo de

“bypass” usado para limitar os efeitos provocados pela formação de pontos quentes.

• Câmara climática (75ºC +/- 5ºC)

• Fonte de alimentação • Sensores de temperatura



• Ensaio de Resistência à Formação de Pontos Quentes – Determinar a capacidade do módulo resistir aos efeitos de

aquecimento pela existência de pontos quentes (soldadura fundida ou deterioração do encapsulamento).

• Piranómetro • Analisador de curvas I-V • Conjunto de coberturas opacas para tapar células



• Ensaios de Ciclos Térmicos – Determinar a capacidade do módulo resistir a desequilíbrios

térmicos, fadigas ou outras tensões criadas por repetidas alterações de temperatura.

• Câmara Climática • Sistemas de aquisição de dados (temperatura e continuidade dos circuitos do

módulo)



• Ensaios de Humidade – Congelação – Determinar a capacidade do módulo resistir aos efeitos de altas

temperaturas e humidade seguidas de temperaturas abaixo de zero.

• Câmara Climática • Sistemas de aquisição de dados (temperatura e continuidade dos circuitos do

módulo)



• Ensaios de Robustez de Terminais – Determinar se os terminais e as fixações dos terminais ao corpo

do módulo resistem a tensões mecânicas – p.ex. aplicadas na montagem ou manipulação dos módulos.

• Máquina universal de ensaios mecânicos



• Ensaio de Calor Húmido – Determinar a capacidade do módulo resistir aos efeitos de

longo tempo da penetração de humidade. • Câmara climática • Sistema de aquisição de dados (temperatura e continuidade dos circuitos

do módulo)



• Ensaios Carga Mecânica – – Determinar a capacidade do módulo resistir a cargas do vento,

neve, estáticas e gelo. • Equipamento de ensaio de carga mecânica



• Exposição Prolongada a Radiação – Estabelecer as características eléctricas dos módulos.

• Simulador solar • Sistemas de aquisição de dados (temperatura, tensão e intensidade)



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Obrigado pela atenção.


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