Análisis de 6.276 conectores para sistemas fotovoltaicos en tejados

Categorías de inspección de conectores fotovoltaicos

Imagen: Laboratorios Nacionales Sandia, Energía Solar, CC BY 4.0

Un grupo de científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia del Departamento de Energía de EE. UU. ha llevado a cabo un análisis de fallos en 6.276 conectores fotovoltaicos utilizados en sistemas fotovoltaicos en azoteas, en un esfuerzo por aumentar los datos disponibles públicamente sobre las tasas y los tipos de fallos de los conectores. 

“El objetivo principal es establecer una base de datos de conectores de campo que abarque instalaciones representativas de toda la industria fotovoltaica, proporcionando información sobre prácticas de instalación, modelos de conectores, climas y otras variables del sistema asociadas con las tasas de fallo más altas”, explicaron los académicos. “La investigación también incluirá análisis forense para identificar las causas raíz de los fallos”.

El grupo obtuvo todos los conectores para el análisis de un instalador de sistemas fotovoltaicos no identificado que opera en el mercado estadounidense. Los dispositivos se instalaron entre 2014 y 2017 y se obtuvieron de 265 sistemas de tejado individuales distribuidos en siete regiones de EE. UU., siendo California la que proporcionó el mayor número.

Para su análisis de fallas, los investigadores implementaron un marco que incluye códigos de barras, pelado de cables, inspección visual, mediciones de resistencia de 4 cables e imágenes de rayos X.

“Este procedimiento de caracterización priorizó la alta eficiencia y el procesamiento rápido de los conectores sobre las mediciones de alta precisión”, especificaron. “El conjunto completo de datos de este trabajo se encuentra en el centro de datos DuraMAT. Todo el análisis de datos se realizó mediante scripts de Python, y los valores atípicos se identificaron mediante el método del rango intercuartil (RIC)”.

El análisis mostró que el radio de curvatura estrecho de los cables, los conectores excesivamente sucios y las tuercas sueltas son las causas más comunes de fallo en los sistemas fotovoltaicos de tejado, con porcentajes del 2,2 %, 1,3 % y 1,1 %, respectivamente. Además, los científicos descubrieron que las tuercas sueltas presentaban una tasa de fallo crítico del 41 % en los conectores de fibra óptica.

También descubrieron que los altos niveles de corriente a menudo están asociados con rangos de resistencia más altos y tasas de fallas críticas de los conectores, que se atribuyeron al calentamiento resistivo.

Además, el equipo de investigación realizó una evaluación del rendimiento de los modelos de conectores con acoplamiento cruzado. «El análisis no reveló una tendencia definitiva en el rendimiento entre los conectores con y sin acoplamiento cruzado; algunos conectores con acoplamiento cruzado tuvieron un rendimiento adecuado, mientras que otros no», señalaron.

El análisis también reveló que los tipos de conectores diseñados para limitar la disipación de calor desde el contacto hasta la carcasa a menudo están asociados con tasas de fallas más altas y que las púas de contacto redondeadas utilizadas en algunos conectores pueden provocar fallas en los retenedores.

El análisis de los conectores se presentó en el estudio « Caracterización rápida y análisis de fallos de 6276 conectores fotovoltaicos recolectados en tejados », publicado en Solar Energy . «En futuros trabajos se aprovecharán las técnicas desarrolladas en este documento 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 en un esfuerzo por reducir la confusión y ofrecer las mejores prácticas para su implementación.