Un grupo de científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia del Departamento de Energía de EE. UU. ha llevado a cabo un análisis de fallos de 6276 conectores fotovoltaicos utilizados en sistemas fotovoltaicos de tejados, con el fin de aumentar los datos disponibles públicamente sobre las tasas y los tipos de fallos de los conectores.
«El objetivo principal es crear una base de datos de conectores instalados que abarque instalaciones representativas de toda la industria fotovoltaica, proporcionando información sobre las prácticas de instalación, los modelos de conectores, los climas y otras variables del sistema asociadas con las tasas de fallos más altas», explicaron los académicos. «La investigación también incluirá un análisis forense para identificar las causas fundamentales de los fallos».
El grupo obtuvo todos los conectores para el análisis de un instalador de sistemas fotovoltaicos no revelado que opera en el mercado estadounidense. Los dispositivos se instalaron entre 2014 y 2017 y se tomaron de 265 sistemas individuales en tejados repartidos por siete regiones de Estados Unidos, siendo California la que proporcionó el mayor número.
Para su análisis de fallos, los investigadores implementaron un marco que incluía códigos de barras, pelado de cables, inspección visual, mediciones de resistencia de 4 hilos e imágenes de rayos X.
«Este procedimiento de caracterización dio prioridad a la alta eficiencia y al rápido procesamiento de los conectores sobre las mediciones de alta precisión», especificaron. «El conjunto de datos completo de este trabajo se encuentra alojado en el centro de datos DuraMAT. Todo el análisis de datos se realizó utilizando scripts de Python, y los valores atípicos se identificaron utilizando el método del rango intercuartílico (IQR)».
El análisis mostró que el radio de curvatura ajustado de los cables, los conectores muy sucios y las tuercas sueltas son las causas más comunes de fallos en los sistemas fotovoltaicos de tejados, con porcentajes del 2,2 %, 1,3 % y 1,1 %, respectivamente. Además, los científicos descubrieron que las tuercas sueltas tenían una tasa de fallos críticos del 41 % en los conectores de fibra óptica.
También descubrieron que los altos niveles de corriente suelen estar asociados a rangos de resistencia más altos y tasas de fallos críticos en los conectores, lo que se atribuyó al calentamiento por resistencia.
Además, el equipo de investigación llevó a cabo una evaluación del rendimiento de los modelos de conectores de acoplamiento cruzado. «El análisis no reveló una tendencia definitiva en el rendimiento entre los conectores de acoplamiento cruzado y los que no lo son; algunos conectores de acoplamiento cruzado funcionaron adecuadamente, mientras que otros no», señalaron.
El análisis también reveló que los tipos de conectores diseñados para limitar la disipación de calor del contacto a la carcasa suelen estar asociados con mayores tasas de fallo, y que las lengüetas redondeadas utilizadas en algunos conectores pueden provocar fallos en los retenedores.
El análisis de los conectores se presentó en el estudio «Rapid characterization and failure analysis of 6276 rooftop-harvested photovoltaic connectors» (Caracterización rápida y análisis de fallos de 6276 conectores fotovoltaicos instalados en tejados), publicado en Solar Energy. «En futuros trabajos se aprovecharán las técnicas desarrolladas en este artículo para caracterizar una gama más diversa de instalaciones fotovoltaicas», concluyó el equipo.
Otros investigadores de Sandia National Labs han creado recientemente una terminología estandarizada para los conectores fotovoltaicos con el fin de reducir la confusión y ofrecer las mejores prácticas para su implementación.
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