Systemy fotowoltaiczne składają się z wielu paneli słonecznych połączonych w układy w zależności od zapotrzebowania na energię elektryczną z każdego z tych paneli, które z kolei składają się z wielu ogniw fotowoltaicznych, które są podstawowymi jednostkami zaangażowanymi w przechwytywanie energii słonecznej i przekształcanie jej w energię elektryczną. Teraz, jeśli cień pada nawet tylko na jedną część panelu słonecznego w twojej tablicy, moc wyjściowa całego systemu może być zagrożona, można to określić jako zacienienie paneli fotowoltaicznych.
Zdjęcie przedstawiające różnicę w wydajności z zacienionego i niezacienionego panelu słonecznego
Dla lepszego zrozumienia
Rozważanie paneli jako kawałka rury, a energia słoneczna jest jak woda przepływająca przez tę rurę. Niekonwencjonalność także struny, cień to coś, co blokuje ten przepływ. Jeśli na przykład cień z drzewa lub komina pada jeden na wszystkie panele w ciągu, wydajność całego ciągu zmniejsza się do prawie zera na czas, gdy cień tam leży. Jeśli jednak istnieje oddzielna, nie zacieniowana struna, ta struna może nadal generować moc, jak zwykle.
Graficzna reprezentacja wpływu zacienienia na Układ Słoneczny
Jakie są czynniki powodujące zacienienie?
Zacienienie, zwykle spowodowane chmurami, przeszkodami środowiskowymi, takimi jak ulice lub budynki w pobliżu, samozacienianie między panelami w równoległych rzędach, brud, pył, różne inne podobne do śmieci ptasie odchody itp. Te efekty zacienienia są również statyczne ze względu na położenie przeszkody lub w niektórych przypadkach dynamiczne, na przykład rzucanie cienia poruszające się chmury.
Jak to wpływa na wydajność systemu solarnego?
Panele słoneczne są połączone szeregowo-równolegle w zależności od zakresu napięcia wejściowego falownika. Jeśli cień z drzewa lub komina pada nawet na jeden panel sznurka, moc wyjściowa całego sznurka będzie prawie zerowa przez okres cienia. Dzieje się tak, ponieważ panele są połączone ze sobą w taki sposób, że moc wyjściowa jest redukowana do poziomu prądu przepływającego przez najsłabszy panel. Jeśli jest osobny, niezacieniony ciąg, będzie on nadal włączał moc wyjściową jak zwykle. Wpływ cienia na cały system zależy od tego, czy panele są ze sobą połączone.
Jak poradzić sobie z problemem cieniowania?
Pozycjonowanie systemów PV
Przed zainstalowaniem systemu fotowoltaicznego należy przeprowadzić dokładną analizę miejsca, biorąc pod uwagę wszystkie pory dnia i pory roku, aby uniknąć cienia. Pobliskie rosnące drzewo lub budynek, który może pojawić się w przyszłości, również należy rozważyć przed sfinalizowaniem lokalizacji systemu fotowoltaicznego.
Dioda obejściowa
Obejście Diody w celu zmniejszenia efektu zacienienia
Destrukcyjny wpływ nagrzewania gorących punktów można ominąć stosując diodę bocznikową. Dioda obejściowa jest podłączona równolegle, ale z przeciwną polaryzacją, do ogniwa słonecznego, jak pokazano poniżej. Podczas normalnej pracy każde ogniwo słoneczne będzie spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a zatem dioda obejściowa będzie spolaryzowana wstecznie i skutecznie będzie obwodem otwartym. Jeśli jednak ogniwo słoneczne jest spolaryzowane wstecznie z powodu niedopasowania prądu zwarciowego między kilkoma połączonymi szeregowo ogniwami, wówczas dioda bocznikująca przewodzi, umożliwiając w ten sposób prąd z dobrych ogniw słonecznych płynąć w obwodzie zewnętrznym, a nie spolaryzować do przodu każdego z nich. dobra komórka. Maksymalne odwrócenie polaryzacji w słabym ogniwie jest zredukowane do około jednej kropli diody, ograniczając w ten sposób prąd i zapobiegając nagrzewaniu się gorących punktów. Działanie diody bocznikującej oraz wpływ na krzywą IV przedstawia poniższa animacja.
Przepływ prądu dla dwóch ogniw połączonych szeregowo i efekt diody bocznikującej. Animacja przechodzi automatycznie od jednego warunku do drugiego.
Wpływ diody bocznikującej na krzywą IV można określić, najpierw wyznaczając krzywą IV pojedynczego ogniwa słonecznego z diodą bocznikową, a następnie łącząc tę krzywą z innymi krzywymi IV ogniw słonecznych. Dioda obejściowa wpływa na ogniwo słoneczne tylko w odwrotnej polaryzacji. Jeśli odwrócenie polaryzacji jest większe niż napięcie kolanowe ogniwa słonecznego, dioda włącza się i przewodzi prąd. Połączona krzywa IV jest pokazana na poniższym rysunku.
Krzywa IV ogniwa słonecznego z diodą bocznikową.
Zapobieganie nagrzewaniu się gorących punktów za pomocą diody obejściowej. Dla jasności w przykładzie użyto łącznie 10 komórek z 9 niecieniowanymi i 1 zacieniowanymi. Typowy moduł zawiera 36 ogniw i skutki niedopasowania prądowego są jeszcze gorsze bez diody bocznikującej, ale są mniej istotne z diodą bocznikującą. Animacja porusza się automatycznie. Nie musisz klikać, aby kontynuować.
W praktyce jednak jedna dioda bocznikowa na ogniwo słoneczne jest ogólnie zbyt droga i zamiast tego diody bocznikowe są zwykle umieszczane w grupach ogniw słonecznych. Napięcie na zacienionym lub niskoprądowym ogniwie słonecznym jest równe napięciu polaryzacji przewodzenia innych ogniw szeregowych, które mają tę samą diodę bocznikową plus napięcie diody bocznikowej. Pokazuje to poniższy rysunek. Napięcie na niezacienionych ogniwach słonecznych zależy od stopnia zacienienia ogniwa niskoprądowego. Na przykład, jeśli ogniwo jest całkowicie zacienione, wówczas niezacienione ogniwa słoneczne będą przesunięte w kierunku przewodzenia przez ich prąd zwarcia, a napięcie wyniesie około 0,6V. Jeśli słabe ogniwo jest tylko częściowo zacienione, część prądu z dobrych ogniw może płynąć przez obwód, a pozostała część jest wykorzystywana do polaryzacji przewodzenia każdego złącza ogniwa słonecznego, powodując niższe napięcie polaryzacji przewodzenia w każdym ogniwie. Maksymalne rozpraszanie mocy w zacienionym ogniwie jest w przybliżeniu równe zdolności wytwórczej wszystkich ogniw w grupie. Maksymalny rozmiar grupy na diodę, bez powodowania uszkodzeń, wynosi około 15 ogniw na diodę bocznikową dla ogniw krzemowych. W przypadku normalnego modułu 36-ogniwowego stosuje się zatem 2 diody obejściowe, aby zapewnić, że moduł nie będzie podatny na&„hot-spot &”; uszkodzić.
Diody bocznikujące w grupach ogniw słonecznych. Napięcie na niezacienionych ogniwach słonecznych zależy od stopnia zacienienia słabego ogniwa. Na powyższym rysunku arbitralnie pokazano 0,5V.
Falownik stringowy z możliwością śledzenia MPP
Technologia śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPP Tracking lub MPPT) jest obecnie standardem wśród producentów falowników łańcuchowych. Inwertery stringowe z MPP Trackerem są w stanie wycisnąć jak najwięcej użytecznej energii z szeregu paneli słonecznych (nawet zacienionych) poprzez regulację napięcia wejściowego. Krótko mówiąc, MPP Tracker pomaga zminimalizować straty wyjściowe związane z częściowym zacienieniem i innymi niedopasowaniami wyjściowymi. Falowniki bez technologii MPPT tracą moc wyjściową słabszego ciągu, gdy przekracza on pożądany próg wyjściowy.
Mikrofalownik i optymalizatory mocy
Zarówno mikroinwertery, jak i optymalizatory mocy służą do rozwiązania problemu częściowego zacienienia. Dzięki temu każdy panel słoneczny może pracować indywidualnie, dzięki czemu na produkcję energii w systemie nie ma nieproporcjonalnego wpływu tylko jeden lub dwa zacienione panele.
Różne rodzaje osłon przeciwsłonecznych
Istnieją różne rodzaje osłon przeciwsłonecznych, w zależności od obiektów, które tworzą cień.
Tymczasowe cieniowanie
Zacienienie tymczasowe obejmuje zacienienie spowodowane chmurami, ptasimi odchodami, kurzem lub opadłymi liśćmi.
Zacienienie wynikające z budynku
Zacienienia powstające w budynku mają kluczowe znaczenie, ponieważ obejmują bezpośrednie cienie. Przykładami tego typu zacienienia są kominy, przewody oświetleniowe, anteny satelitarne, anteny, występy dachowe i fasadowe, odsunięta konstrukcja budynku, nadbudowa dachu, żeby wymienić tylko kilka.
Zacienienie z lokalizacji
Zacienienie z lokalizacji pochodzi z otoczenia budynku. Mogą to być drzewa lub krzaki, kable biegnące nad budynkami, sąsiednie budynki lub odległe budynki, które w równym stopniu mogą powodować zaciemnienie horyzontu.
Samoocieniający .
W przypadku systemów montażu w szafie, samozacienienie modułów może być spowodowane rzędem modułów. W takich przypadkach konieczna jest optymalizacja nachylenia i separacji między rzędami modułów.
Bezpośrednie cieniowanie
Bezpośrednie zacienienie może powodować duże straty energii, ponieważ bliskość obiektu rzucającego cień utrudnia panelowi fotowoltaicznemu przechwytywanie światła.
