Rozwiązania National Instruments usprawniają produkcję paneli słonecznych w fabrykach firmy Siliken

Z omawianych zasobów tych można korzystać m.in. dzięki Siliken Renewable Energy - jednemu z największych hiszpańskich producentów paneli fotowoltaicznych służących do konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną.

Siliken w przeciwieństwie do innych firm z tej branży zajmuje się wszystkimi aspektami produkcji paneli, w tym oczyszczaniem krzemu, produkcją modułów, ich testowaniem oraz instalacją. W optymalizacji tych procesów oraz w pracach badawczo-rozwojowych nad nowymi technologiami w zakresie energii odnawialnych istotną rolę odgrywają sprzęt i oprogramowanie firmy National Instruments.

PRODUKTY NI W OPTYMALIZACJI PROCESU OCZYSZCZANIA KRZEMU

Tradycyjny proces oczyszczania krzemu polega na przetworzeniu go do związku krzemu, który można łatwo oczyścić przez destylację, a następnie ponownego przetworzenia do postaci czystego krzemu. W fabryce firmy Siliken wprowadzono nowatorski, opatentowany proces oczyszczania krzemu, który jest o 40% tańszy niż standardowe metody.

Aby jeszcze zwiększyć jego wydajność, istniejący system sterowania zoptymalizowano, wykorzystując platformę NI PXI, moduł LabVIEW FPGA, oprogramowanie do pomiaru dźwięków i wibracji oraz oprogramowanie wizyjne, które jest również dostarczane przez National Instruments. Ponieważ krzem jest oczyszczany w temperaturze powyżej 1000°C, do rejestracji obrazów cząstek czystego krzemu opuszczających reaktor używany jest moduł akwizycji obrazów cyfrowych NI PXI-1422.

Następnie z wykorzystaniem oprogramowania wizyjnego NI przeprowadza się analizę obrazów w celu pomiarów rozmiaru dużych ilości oczyszczonych cząstek. W tym samym czasie mierzone są parametry przepływu oraz ciśnienie oczyszczonego krzemu. Wykorzystując moduł do akwizycji sygnałów dynamicznych NI PXI-4472, monitoruje się też wibracje, tak aby było pewne, że nie przekroczą one określonego bezpiecznego poziomu.

W ten sposób zapobiega się niestabilności systemu, która mogłaby skutkować uszkodzeniem reaktora. Do tych zadań wybrano zintegrowaną platformę LabVIEW oraz NI PXI, ponieważ pozwalają one realizować te wszystkie funkcje w ramach ujednoliconego rozwiązania.

OPROGRAMOWANIE ORAZ SPRZĘT NI W PRODUKCJI ORAZ TESTOWANIU JAKOŚCI PANELI SŁONECZNYCH

Na początku działalności firmy system wykorzystywany do testowania paneli słonecznych składał się ze stanowiska, gdzie przeprowadzano ręczną kontrolę pracy modułów. Obecnie dzięki komputerowemu systemowi opartemu na LabVIEW oraz NI PCI-6220 i wielofunkcyjnych modułach akwizycji danych proces ten realizowany jest jako półautomatyczny. Po wyprodukowaniu panelu słonecznego należy wyznaczyć jego charakterystykę prądowo-napięciową, aby sprawdzić, czy rzeczywista wydajność energetyczna elementu jest zgodna z nominalną.

Przeprowadzanie takich testów polega na oświetleniu każdego panelu określoną ilością światła. W zakładach firmy Siliken panele oświetla się pojedynczym impulsem światła trwającym 10ms, jednocześnie mierząc wyjściowe napięcie i natężenie prądu panelu, na podstawie których oblicza się jego moc w watach. Dzięki wykorzystaniu NI Compact-RIO, LabVIEW FPGA oraz modułów DAQ NI PCI-6122 S, zwiększyła się dokładność tych testów oraz znacząco wzrosła wydajność całej produkcji.

Dawniej proces ten realizowano przeprowadzając wiele następujących po sobie testów, rejestrując charakterystyki prądowo-napięciowe złożone z 30 punktów. Obecnie liczba ta wzrosła do ponad 2 tysięcy punktów, co zapewnia znacznie dokładniejsze wyniki pomiarów. W rezultacie Siliken zyskał uznanie klientów, gdyż może zagwarantować, że stosunek parametrów rzeczywistych do deklarowanych jest jak najlepszy.

NIE TYLKO PANELE SŁONECZNE

Oprócz omawianych paneli Siliken produkuje też m.in. przemienniki częstotliwości służące do przetwarzania energii prądu stałego wytwarzanego w ogniwach PV na przemienny. Przed rozpoczęciem produkcji opracowywany jest prototyp, w przygotowaniu którego wykorzystywane są platforma NI CompactRIO, oraz komputer panelowy z ekranem dotykowym NI TPC-2006.

Firma korzysta również z CompactRIO prowadząc badania w zakresie innych technologii odnawialnych źródeł energii, takich jak np. wodorowe ogniwa paliwowe. Ponadto system akwizycji danych NI CompactDAQ znajduje zastosowanie w badaniach nad elektrowniami wiatrowymi. Rozwiązania te w porównaniu z konkurencyjnymi narzędziami znacznie ułatwiają prace i skracają cykl rozwoju nowych produktów.

Alberto Cortes, Ricardo Silla
National Instruments Poland Sp. z o.o.
www.ni.com/poland