PV Index logo

Warunki pomiarowe i normy

test-gradowy

Test gradowy (odporność na grad)

Próba z IEC 61215: kulki lodu 25 mm lecące 23 m/s w 11 punktów modułu. To minimum, a duży grad niesie dziesięć razy więcej energii.

Test gradowy to próba z normy IEC 61215 (MQT 17), w której z wyrzutni pneumatycznej strzela się w moduł kulkami lodu. Standardowo kulka ma 25 mm średnicy i leci 23 m/s, czyli z prędkością, z jaką spada bryłka gradu tej wielkości, i trafia w 11 wyznaczonych miejsc: narożniki, krawędzie, okolice połączeń ogniw i punkty mocowania. Moduł zalicza test, jeśli nie ma przerwy w obwodzie, poważnych wad wizualnych ani nadmiernego spadku mocy.

Dwóch inżynierów w hali badawczej w 1979 roku ładuje kulkę lodu do pionowej białej lufy wyrzutni wycelowanej w panel słoneczny przymocowany do sufitu nad nimi
Badanie odporności paneli słonecznych na grad w Jet Propulsion Laboratory NASA w 1979 roku: kulka lodu trafia do lufy wyrzutni pneumatycznej, która wystrzeliwuje ją w górę, w panel zamocowany pod sufitem. Źródło: NASA/JPL, Public domain.

Ile energii ma bryłka gradu

Norma podaje dla każdej średnicy masę i prędkość testową. Energia rośnie znacznie szybciej niż średnica, bo kulka dwa razy szersza ma osiem razy więcej lodu i jeszcze szybciej spada:

Średnica Masa Prędkość Energia uderzenia
25 mm 7,53 g 23,0 m/s ok. 2 J
35 mm 20,7 g 27,2 m/s ok. 7,7 J
45 mm 43,9 g 30,7 m/s ok. 20,7 J
55 mm 80,2 g 33,9 m/s ok. 46 J

Energia to 0,5 × masa × prędkość². Bryłka 45 mm, mniej więcej wielkości piłeczki golfowej, uderza więc dziesięć razy mocniej niż kulka z podstawowego testu. Większe kulki są w normie opcjonalne, „dla szczególnych środowisk”, i producent nie musi ich używać. Pobaw się średnicą:

Jak mocno uderza bryłka gradu

Zmieniaj średnicę bryłki gradu i patrz na jej masę, prędkość i energię uderzenia z tabeli testu gradowego IEC, narysowane w skali na tle kulki testowej 25 mm i zestawione z energią testu.

Jak to jest liczone

Energia = 0,5 × masa × prędkość², z masą w kilogramach i prędkością w metrach na sekundę. Masa i prędkość testowa pochodzą z tabeli testu gradowego IEC 61215 (tabela 2 wydania z 2005 roku, czytana w jej indyjskiej wersji IS 14286; w IEC 61215-2 test nosi oznaczenie MQT 17), która podaje 12,5, 15, 25, 35, 45, 55, 65 i 75 mm. „Względem testu 25 mm” to energia podzielona przez energię z wiersza 25 mm.

Między dwoma wierszami masa i prędkość są interpolowane linią prostą w skali log-log, czyli funkcją potęgową przez sąsiednie wiersze: masa rośnie z sześcianem średnicy, a prędkość graniczna mniej więcej z jej pierwiastkiem, więc wynik leży blisko fizyki, a zwykła linia prosta by od niej odbiegała. Każdy wiersz tabeli jest zwracany dokładnie.

Tabela odwzorowuje okrągłą kulkę lodu laboratoryjnego uderzającą prostopadle z prędkością graniczną, bez wiatru. Prawdziwy grad jest nieregularny, ma zmienną gęstość i spada pod kątem, a sama energia nie decyduje o tym, gdzie pęka szkło: najpierw zawodzą krawędzie i obszar nad puszką przyłączeniową.

Masy i prędkości: tabela testu gradowego IEC 61215. Rozmiary między wierszami tabeli są interpolowane.

Co mówi, a czego nie mówi wynik

Sandia National Laboratories stwierdziły, że większość modułów przetrwa prostopadłe uderzenia kulek 55 mm w środek szyby, a pęka zwykle przy krawędzi szkła i nad puszką przyłączeniową. Ważniejsze jest to, czego nie widać: istniejące pęknięcie ogniwa rosło przy każdym kolejnym trafieniu, a Kiwa PVEL opisuje moduły z całym szkłem i mocno popękanymi ogniwami. Takie mikropęknięcia widać dopiero w badaniu elektroluminescencji, a moc tracą później, pod wiatrem, mrozem i upałem.

Dlatego powstała specyfikacja IEC TS 63397 (2022) dla miejsc, gdzie grad jest znanym ryzykiem: moduł po gradzie przechodzi dodatkowo obciążenia cykliczne, cykle termiczne i wilgoć z mrozem, a raport zawiera zdjęcia EL.

Klasy odporności ponad normą

Szwajcarski rejestr gradowy VKF nadaje wyrobom budowlanym, także modułom, klasy od HW 1 do HW 5 według największej bryłki, którą wytrzymały bez rozbicia szkła. HW 3 (30 mm, od 3,5 J) moduł z w pełni hartowanym szkłem i certyfikatem IEC 61215 może dostać na wniosek, ale HW 4 (40 mm) i HW 5 (50 mm) zawsze wymagają testu.

Jeśli w twojej okolicy zdarza się duży grad:

  1. Zapytaj sprzedawcę, przy jakiej średnicy kulki moduł przeszedł test. Brak informacji oznacza zwykle 25 mm.
  2. Szukaj klasy HW 4 lub HW 5 albo raportu IEC TS 63397.
  3. Sprawdź polisę: grad to zdarzenie pogodowe, więc pokrywa go ubezpieczenie, a nie gwarancja produktowa.
  4. Po silnej burzy zleć przegląd, najlepiej z badaniem EL.

Grubość szkła sama nie przesądza o odporności; porównanie budowy szkło-szkło i jednej tafli z backsheetem jest w artykule Czy panele fotowoltaiczne są odporne na grad.

Źródła

Wróć do całego słownika