GES Sistemleri Kalite ve Dayanıklılık Test Teknikleri

GES Sistemleri Kalite ve Dayanıklılık Test Raporu

Tekinler Mühendislik - Güneş Enerjisi Santralleri Teknik Test ve Analiz Raporu

1. MODÜL DAYANIKLILIK TESTİ (Mechanical Load Test – IEC 61215)

1.1 Testin Amacı ve Standardı

Fotovoltaik modüllerin mekanik yüklere karşı dayanıklılığını belirlemek amacıyla IEC 61215-2:2016 standardına uygun olarak gerçekleştirilir. Test, rüzgâr, kar ve dolu gibi çevresel yüklerin modül üzerinde oluşturacağı mekanik stresi simüle eder.

Referans Standart: IEC 61215-2:2016 MQT 16 (Mechanical Load Test)

1.2 Kullanılan Ekipman ve Varsayımlar

• Test Ekipmanı: Pneumatik yük uygulama sistemi, dijital basınç sensörleri
• Test Yükü: 2400 Pa pozitif yük (ön yüz), 2400 Pa negatif yük (arka yüz)
• Yükleme Döngüsü: 3 döngü, her biri 1 saat süreyle
• Ortam Koşulları: 25°C ± 5°C, %45 ± 10 bağıl nem
• Test Modülü: 540Wp Mono PERC teknoloji güneş paneli

1.3 Yapay Zekâ Simülasyon Yöntemi

Sonlu elemanlar analizi (FEA) kullanılarak modül yapısının stres dağılımı modellenmiştir. Cam, hücre, EVA kaplama ve backsheet katmanlarının mekanik davranışı ANSYS Mechanical platformunda simüle edilmiştir.

Simülasyon Parametreleri:

• Mesh boyutu: 5mm
• Malzeme modeli: Lineer elastik + plastik deformasyon
• Yük uygulanma süresi: Rampa fonksiyonu ile kademeli

1.4 Ölçülen Parametreler ve Sonuç Tablosu

Parametre
Test Öncesi
2400 Pa Pozitif
2400 Pa Negatif
Test Sonrası
Kabul Kriteri
Maksimum Güç (Pmax)
540.2 W
-
-
538.8 W
≥ 95% başlangıç
Kısa Devre Akımı (Isc)
13.82 A
-
-
13.79 A
≥ 95% başlangıç
Açık Devre Gerilimi (Voc)
49.31 V
-
-
49.28 V
≥ 95% başlangıç
Maksimum Sapma (mm)
0
12.3
-11.8
0.4
≤ 25 mm
Görsel Kusur
Yok
Yok
Yok
Yok
Kabul edilemez
İzolasyon Direnci (MΩ)
>400
-
-
>400
≥ 40 MΩ
Güç Kaybı (%)
0
-
-
0.26%
≤ 5%

Test Sonucu: ✅ BAŞARILI - Tüm parametreler kabul kriterlerini karşılamaktadır.

1.5 Mühendislik Yorumu

Güçlü Yönler:

• Modül, IEC 61215 standardının gerektirdiği 2400 Pa yükü sorunsuz geçmiştir
• Maksimum sapma değeri 12.3 mm ile güvenli sınırlar içindedir
• Elektriksel parametrelerde %0.26'lık minimal kayıp gözlenmiştir

Zayıf Noktalar:

• Tekrarlı yükleme sonrası 0.4 mm kalıcı deformasyon ölçülmüştür (kritik değil ancak izlenmeli)
• Negatif yük altında arka cam üzerinde hafif stres yoğunlaşması tespit edilmiştir

Öneriler:

• Kar yükünün yoğun olduğu bölgelerde montaj açısının 35° ve üzeri tutulması
• Konstrüksiyon ara desteklerinin 1.2m aralıklarla yerleştirilmesi
• Yıllık periyodik muayenede çerçeve bağlantı noktalarının kontrol edilmesi

2. PANEL TERMAL DÖNGÜ TESTİ (Thermal Cycling Test)

2.1 Testin Amacı ve Standardı

Modüllerin gündüz-gece sıcaklık değişimlerine karşı dayanıklılığını test etmek amacıyla IEC 61215-2:2016 MQT 12 Thermal Cycling testi uygulanır.

Referans Standart: IEC 61215-2:2016 MQT 12

2.2 Kullanılan Ekipman ve Varsayımlar

• Test Ekipmanı: Programlanabilir termal kamara (climate chamber)
• Sıcaklık Aralığı: -40°C ile +85°C arası
• Döngü Sayısı: 200 döngü (extended test: 400 döngü)
• Döngü Süresi: Her döngü yaklaşık 6 saat
• Nem Kontrolü: Kuru hava ortamı (<%10 RH)

2.3 Yapay Zekâ Simülasyon Yöntemi

Termal stres analizi için COMSOL Multiphysics kullanılarak çok katmanlı modül yapısının termal genleşme katsayıları modellenmiştir. Farklı malzemelerin (cam, silikon, EVA, alüminyum) genleşme oranları arasındaki uyumsuzluklar hesaplanmıştır.

2.4 Ölçülen Parametreler ve Sonuç Tablosu

Test Aşaması
Pmax (W)
Voc (V)
Isc (A)
FF (%)
Görsel Kusur
İzolasyon (MΩ)
Başlangıç
540.2
49.31
13.82
79.2
Yok
>400
50. Döngü
539.1
49.28
13.80
79.1
Yok
>400
100. Döngü
537.8
49.24
13.78
79.0
Yok
>400
200. Döngü
535.4
49.19
13.75
78.8
Hafif delaminasyon
385
Kabul Kriteri
≥513 W
≥46.8 V
≥13.1 A
>75%
Kabul edilemez
≥40 MΩ

Performans Kaybı Grafiği:

Döngü Sayısı → Güç Kaybı (%)
0     → 0.00%
50    → 0.20%
100   → 0.44%
200   → 0.89%

Test Sonucu: ⚠️ KOŞULLU BAŞARILI - Hafif delaminasyon tespit edildi ancak elektriksel parametreler kabul sınırları içinde.

2.5 Mühendislik Yorumu

Güçlü Yönler:

• 200 döngü sonunda %0.89'luk güç kaybı endüstri ortalamasının altındadır
• Elektriksel parametreler güvenli marjlarla kabul kriterlerinin üzerindedir
• İzolasyon direnci kritik eşiğin 9 katı üzerinde kalmıştır

Zayıf Noktalar:

• 200. döngüde modül kenarlarında 2-3mm'lik hafif delaminasyon başlangıcı gözlenmiştir
• EVA-backsheet ara yüzeyinde termal stresten kaynaklanan hafif ayrışma tespit edilmiştir

Öneriler:

• Yüksek sıcaklık değişimlerinin yaşandığı coğrafyalarda (kıta iklimi) premium EVA kullanımı
• İlk 5 yıl içinde yıllık termal kamera ile delaminasyon taraması yapılması
• Modül seçiminde IEC 61215 extended test (400 döngü) geçmiş ürünlerin tercih edilmesi

3. NEM VE DONMA TESTİ (Damp Heat & Freeze Test)

3.1 Testin Amacı ve Standardı

Modüllerin yüksek nem ve düşük sıcaklık koşullarına karşı direncini test etmek amacıyla iki ayrı test uygulanır:

• Damp Heat Test: IEC 61215-2:2016 MQT 13
• Humidity Freeze Test: IEC 61215-2:2016 MQT 14

Referans Standartlar: IEC 61215-2:2016 MQT 13 & MQT 14

3.2 Kullanılan Ekipman ve Varsayımlar

Damp Heat Test:

• Sıcaklık: 85°C sabit
• Bağıl Nem: %85
• Süre: 1000 saat
• Test Koşulu: Sürekli stres

Humidity Freeze Test:

• Döngü: -40°C (%0 nem) → +85°C (%85 nem)
• Döngü Sayısı: 10 döngü
• Döngü Süresi: 24 saat/döngü

3.3 Yapay Zekâ Simülasyon Yöntemi

Nem difüzyon analizi için Fickian difüzyon modeli kullanılmıştır. EVA ve backsheet katmanlarının nem geçirgenlik katsayıları ve hücre-bağlantı noktalarındaki korozyon riski MATLAB tabanlı özel algoritma ile hesaplanmıştır.

Kritik Parametreler:

• EVA su buharı geçirgenliği: 2.5 g/m²/gün
• Backsheet nem bariyeri: TPT (Tedlar-PET-Tedlar) 3 katmanlı
• Hücre-busbar korozyon potansiyeli: Elektrokimyasal model

3.4 Ölçülen Parametreler ve Sonuç Tablosu

Damp Heat Test Sonuçları (1000 saat)

Parametre
Başlangıç
500h
1000h
Değişim
Kabul Kriteri
Pmax (W)
540.2
536.4
532.1
-1.50%
≥ -5%
Voc (V)
49.31
49.18
49.02
-0.59%
≥ -3%
Isc (A)
13.82
13.76
13.71
-0.80%
≥ -2%
İzolasyon (MΩ)
>400
285
178
-55.5%
≥ 40 MΩ
Seri Direnç (mΩ)
4.2
4.5
4.9
+16.7%
≤ 6.0 mΩ
Korozyon Skoru
0
1
2
Hafif
<3 (şiddetli)

Humidity Freeze Test Sonuçları (10 döngü)

Parametre
Başlangıç
Test Sonrası
Değişim
Durum
Pmax (W)
540.2
537.9
-0.43%
✅ BAŞARILI
İzolasyon (MΩ)
>400
342
-14.5%
✅ BAŞARILI
Görsel Kusur
Yok
Yok
-
✅ BAŞARILI
Lehim Bağlantıları
İyi
İyi
-
✅ BAŞARILI

Test Sonucu: ✅ BAŞARILI - Her iki test de kabul kriterlerini karşılamaktadır.

3.5 Mühendislik Yorumu

Güçlü Yönler:

• 1000 saatlik damp heat testinde sadece %1.5 güç kaybı (sektör ortalaması %2-3)
• Izolasyon direnci 1000 saat sonunda bile kritik eşiğin 4.5 katı
• Freeze test sonrası lehim bağlantılarında çatlak veya kopma gözlenmedi

Zayıf Noktalar:

• İzolasyon direncinde önemli düşüş gözlendi (400→178 MΩ), trend izlenmeli
• 1000 saat sonunda busbar üzerinde mikro-korozyon başlangıcı tespit edildi
• Seri direnç artışı (%16.7) beklenenin üzerinde, enerji kaybına neden olabilir

Öneriler:

• Nemli iklim bölgelerinde (Karadeniz, kıyı) TPE backsheet yerine Glass-Glass modüller tercih edilmeli
• J-Box giriş noktalarının ek silikon ile kapatılması (IP68 sağlanması)
• Yıllık termal kamera ile hot-spot analizi yapılması (korozyon tespiti için)

4. RÜZGÂR VE KAR YÜKÜ TESTİ

4.1 Testin Amacı ve Standardı

GES konstrüksiyonunun rüzgâr ve kar yüklerine karşı yapısal dayanıklılığını test etmek amacıyla IEC 61215 mekanik yük testi ile birlikte yapısal mühendislik hesaplamaları yapılır.

Referans Standartlar:

• IEC 61215-2:2016 (modül seviyesi)
• TS EN 1991-1-3 (kar yükü)
• TS EN 1991-1-4 (rüzgâr yükü)

4.2 Kullanılan Ekipman ve Varsayımlar

Rüzgâr Yükü Testi:

• Rüzgâr hızı referansı: 150 km/h (41.7 m/s)
• Dinamik basınç: q = 0.5 × ρ × v² = 1087 Pa
• Rüzgâr yük katsayısı: 1.3 (konstrüksiyon geometrisi için)
• Toplam yük: 1413 Pa

Kar Yükü Testi:

• Kar yükü referansı: 200 kg/m² (Ankara bölgesi için)
• Eğim katsayısı (35°): μ = 0.8
• Efektif kar yükü: 160 kg/m² = 1568 Pa

4.3 Yapay Zekâ Simülasyon Yöntemi

SAP2000 yapısal analiz yazılımı kullanılarak tam sistem modelleme yapılmıştır:

• Konstrüksiyon: C80 profil çelik sistem
• Modül montaj: 2×10 dizi (20 panel portrait)
• Temel tipi: Kazık temel (Ø100mm, derinlik 1.5m)
• Yük kombinasyonları: G + Q + W (ölü yük + kar + rüzgâr)

4.4 Ölçülen Parametreler ve Sonuç Tablosu

Yapısal Analiz Sonuçları

Yapı Elemanı
Maksimum Gerilme (MPa)
İzin Verilen (MPa)
Güvenlik Katsayısı
Durum
Dikey profil (C80)
142
235
1.65
✅ GÜVENLİ
Yatay traversler
118
235
1.99
✅ GÜVENLİ
Bağlantı cıvataları (M10)
310
400
1.29
✅ GÜVENLİ
Temel kazıkları
8.2
25
3.05
✅ GÜVENLİ
Panel kenetleri
185
220
1.19
⚠️ SINIRDA

Deformasyon Analizi

Senaryo
Maksimum Sehim (mm)
İzin Verilen (mm)
Durum
Sadece kar yükü
18.3
50
✅ GÜVENLİ
Sadece rüzgâr yükü
24.7
50
✅ GÜVENLİ
Kombine yük (kar+rüzgâr)
35.2
50
✅ GÜVENLİ
Dinamik rüzgâr (gust)
42.8
50
⚠️ SINIRDA

Test Sonucu: ✅ BAŞARILI - Yapısal güvenlik sağlanmıştır, ancak dinamik yükler dikkatle izlenmelidir.

4.5 Mühendislik Yorumu

Güçlü Yönler:

• Ana taşıyıcı profiller güvenli gerilme seviyelerinde çalışmaktadır
• Temel sisteminin güvenlik katsayısı oldukça yüksektir (3.05)
• Maksimum sehim değerleri izin verilen sınırların altındadır

Zayıf Noktalar:

• Panel kenetlerinin güvenlik katsayısı düşüktür (1.19), kritik eleman
• Dinamik rüzgâr yükü altında sehim %85 oranında sınıra yaklaşmaktadır
• Uzun dönem yorulma analizinde bağlantı noktalarında risk tespit edilmiştir

Öneriler:

• Panel kenet bağlantılarında M10 yerine M12 civatalar kullanılması
• Rüzgâr perdesi (wind fence) kurulumunun değerlendirilmesi (marjinal bölgelerde)
• Yıllık periyodik muayenede:
  • Civatalar için tork kontrolü (120 Nm nominal)
  • Kaynak noktalarında çatlak kontrolü (PT testi)
  • Profil korozyonu kontrolü (galvaniz hasarı)

5. KOROZYON VE UV DAYANIKLILIK TESTİ

5.1 Testin Amacı ve Standardı

Modüllerin uzun süreli UV radyasyonu ve korozif ortam etkilerine karşı dayanıklılığını test etmek amacıyla aşağıdaki testler uygulanır:

Referans Standartlar:

• IEC 61215-2:2016 MQT 10 (UV Test)
• IEC 61701:2020 (Salt Mist Corrosion Test)
• ASTM G155 (Xenon Arc Weathering)

5.2 Kullanılan Ekipman ve Varsayımlar

UV Dayanıklılık Testi:

• UV kaynağı: Xenon ark lamba (290-400 nm dalga boyu)
• UV dozu: 15 kWh/m² (IEC 61215 minimum)
• Extended test: 60 kWh/m² (25 yıl simülasyonu)
• Irradiance: 1000 W/m² @ AM1.5 spektrum

Korozyon Testi:

• Tuz sisi: %5 NaCl çözeltisi
• Test seviyesi: IEC 61701 Severity Level 6 (en zorlu)
• Süre: 60 gün döngüsel test
• Ortam: 35°C, %95 bağıl nem, 4h sprey + 4h kuruma

5.3 Yapay Zekâ Simülasyon Yöntemi

UV Degradasyon Modeli: Monte Carlo simülasyonu ile EVA ve backsheet'teki UV bozunma kinetikleri modellenmiştir. Yellowing indeksi (YI) ve transmitans kaybı Arrhenius denklemi ile tahmin edilmiştir.

Korozyon Modeli: Elektrokimyasal korozyon hızı Tafel denklemi ile hesaplanmıştır. Alüminyum çerçeve, çelik bağlantı elemanları ve bakır iletkenler için galvanik korozyon riski analiz edilmiştir.

5.4 Ölçülen Parametreler ve Sonuç Tablosu

UV Test Sonuçları

Parametre
Başlangıç
15 kWh/m²
60 kWh/m²
Değişim (60 kWh)
Kabul Kriteri
Pmax (W)
540.2
538.1
532.7
-1.39%
≥ -5%
EVA Transmitans (%)
91.2
90.4
88.7
-2.74%
≥ 85%
Yellowing Index
2.1
3.8
6.2
+195%
<15
Backsheet Renk (ΔE)
0
1.2
3.8
-
<5
Çerçeve Bozunma
Yok
Yok
Hafif
-
Kabul edilemez

Korozyon Test Sonuçları (IEC 61701 Level 6)

Bileşen
Korozyon Derinliği (μm)
Kabul Kriteri
Durum
Alüminyum çerçeve
12.5
<50 μm
✅ GÜVENLİ
Paslanmaz vida
2.1
<10 μm
✅ GÜVENLİ
Bakır busbar
18.3
<25 μm
✅ GÜVENLİ
J-Box terminal
8.7
<15 μm
✅ GÜVENLİ
Panel kenetleri (galvaniz)
35.2
<40 μm
⚠️ SINIRDA

Performans Trend Analizi:

UV Dozu (kWh/m²) → Güç Kaybı (%)
0      → 0.00%
15     → 0.39%
30     → 0.78%
45     → 1.12%
60     → 1.39%

Test Sonucu: ✅ BAŞARILI - Tüm parametreler kabul edilebilir sınırlar içindedir.

5.5 Mühendislik Yorumu

Güçlü Yönler:

• 60 kWh/m² UV dozunda (25 yıl eşdeğeri) sadece %1.39 güç kaybı mükemmel performanstır
• EVA transmitansı kritik %85 eşiğinin üzerinde kalmıştır (%88.7)
• Ana yapısal elemanlar korozyon testinden başarıyla geçmiştir

Zayıf Noktalar:

• Yellowing indeksinde %195'lik artış, estetik ve ısıl performansı etkileyebilir
• Galvanizli kenetler Level 6 testinde sınır değere yaklaşmıştır
• Backsheet'te hafif renk değişimi tespit edilmiştir (ΔE=3.8)

Öneriler:

• Deniz kıyısı tesisler için (tuzlu hava):
  • IEC 61701 Level 6 sertifikalı modüller zorunlu olmalı
  • Galvanizli yerine paslanmaz çelik kenetler kullanılmalı
  • 6 ayda bir tuzlu hava yıkama programı uygulanmalı
• UV koruma için:
  • Anti-UV kaplı cam kullanımı (özellikle düşük nem bölgeleri)
  • İlk 10 yılda yıllık EVA yellowing kontrolü
• Çerçeve korozyon kontrolü:
  • Anodik oksidasyonlu alüminyum çerçeve tercih edilmeli
  • Bağlantı noktalarında ilave koruyucu boya uygulaması

6. KABLO VE KONEKTÖR KALİTE TESTİ (IEC 62930)

6.1 Testin Amacı ve Standardı

Fotovoltaik sistemlerde kullanılan DC kablo ve konektörlerin elektriksel, mekanik ve çevresel koşullara karşı performansını test etmek amacıyla IEC 62930 standardı uygulanır.

Referans Standartlar:

• IEC 62930:2017 (PV Connectors)
• EN 50618:2014 (Solar Cable)
• IEC 60529 (IP Rating)

6.2 Kullanılan Ekipman ve Varsayımlar

Test Edilen Bileşenler:

• DC kablo: 4mm² (PV1-F / H1Z2Z2-K), siyah UV korumalı
• Konektör tipi: MC4 compatible, 1000V DC rated
• Uzunluk: 10m test numunesi
• Akım taşıma kapasitesi: 32A nominal

Test Ekipmanı:

• Miliohm-metre (direnç ölçümü)
• Hi-Pot test cihazı (6 kV DC)
• Çekme-kopma test cihazı
• IP test odası (su ve toz geçirmezlik)

6.3 Yapay Zekâ Simülasyon Yöntemi

Elektriksel Model: Kablo direnci ve güç kaybı hesaplamaları için ısıya bağlı iletkenlik modeli geliştirilmiştir. Farklı ortam sıcaklıklarında (25°C - 90°C) direnç değişimi simüle edilmiştir.

Termal Model: ANSYS Fluent ile kablo ısınması ve konektör sıcak nokta analizi yapılmıştır. 32A sürekli akım altında kablo yüzey sıcaklığı hesaplanmıştır.

6.4 Ölçülen Parametreler ve Sonuç Tablosu

Elektriksel Test Sonuçları

Parametre
Ölçülen Değer
Kabul Kriteri
Durum
Kablo DC direnci (25°C)
5.21 mΩ/m
<5.30 mΩ/m
✅ BAŞARILI
Konektör temas direnci
0.38 mΩ
<0.50 mΩ
✅ BAŞARILI
İzolasyon direnci (500V DC)
1850 MΩ
>100 MΩ
✅ BAŞARILI
Hi-Pot testi (6 kV, 1 dk)
Delinme yok
Delinme yok
✅ BAŞARILI
Yalıtkanlık sınıfı
Sınıf II
Sınıf II
✅ BAŞARILI

Mekanik ve Çevresel Test Sonuçları

Test
Parametre
Ölçülen
Kabul Kriteri
Durum
Çekme kuvveti
Kopma kuvveti
185 N
>100 N
✅ BAŞARILI
IP koruma sınıfı
Su/toz geçirmezlik
IP68
≥IP67
✅ BAŞARILI
UV dayanıklılık (2000h)
Yalıtkan bozunma
Yok
Kab