Zacienienie paneli fotowoltaicznych
Panele słoneczne

Zacienienie paneli fotowoltaicznych

Zacienienie paneli fotowoltaicznych jest jednym z najważniejszych zagadnień które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu systemu słonecznego. Moduły fotowoltaiczne budowane są z szeregowo połączonych ze sobą pojedynczych ogniw słonecznych. Taką budowę modułów stosuję się w celu podniesienia napięcia. Deprymuję ona ich sprawność oraz sposób pracy. Działają one bowiem tak dobrze, jak ich najsłabsze ogniwo. Zacienienie nawet małej części modułu wpływa na pracę całego modułu. Wszystkie ogniwa połączone w łańcuchu mogą bowiem wytworzyć prąd o takiej wartości jak ogniwo zacienione, a co za tym idzie moc całego panela spada. Aby ograniczyć skutki zacienienia w modułach stosuję się diody bypass  tak zwane diody bocznikujące. Umożliwiają one przepływ prądu z pominięciem zacienionego ogniwa. Umieszcza się je równolegle z łańcuchami ogniw fotowoltaicznych, zazwyczaj w puszce przyłączeniowej z tyłu modułu. W czasie normalnej pracy, kiedy panele jest równomiernie oświetlony i nie występuję zacienienie, przez diody nie przepływa prąd, zaczynają one działać w momencie wystąpienia różnicy natężenia oświetlenia na panelu czyli zacienienia. Żeby dioda zaczęła działać różnica ta musi wynosić około 20%. Z racji pełnionych funkcji diody bocznikujące są nieodzownym elementem każdego panela fotowoltaicznego. Oczywiście nie stosuję się rozwiązania przypisania diody bypass do każdego pojedynczego ogniwa wchodzącego w skład modułu. Przede wszystkim wydaje się to nie uzasadnione z ekonomicznego punktu widzenia. Zazwyczaj w obecnie produkowanych panelach fotowoltaicznych stosuję się trzy diody bocznikujące i do każdej z nich przypisana jest określona ilość ogniw. Dzięki temu w przypadku zacienienia części modułu, zostaję wyłączona jedna dana grupa ogniw, a nie cały moduł. Gdyby do modułu przypisana została jedna dioda bocznikująca w sytuacji silnego zacienienia punktowego został by wyłączony cały panel a więc nastąpiłoby 100% utracenie mocy, w momencie gdy tych diod mamy trzy zostaje wyłączona tylko jedna określona grupa ogniw i zamiast całkowitej straty mocy tracimy jej tylko 33%. Skutkiem zacienienia połączonych ze sobą modułów będzie ich niedopasowanie prądowa lub napięciowe w zależności od ich połączenia. Opisywane skutki punktowego zacienienia ogniw są omawiane dla paneli wykonanych z krzemu krystalicznego.

            Jeżeli występuję zacienienie w systemie szeregowo połączonych ze sobą modułów fotowoltaicznych będziemy mieć styczność z sytuacją nie dopasowania prądowego. Zacienieni jednego z ciągu połączony ze sobą szeregowo modułów napięcie układu będzie równe sumie napięć poszczególnych elementów, natomiast prąd będzie równy prądowi wytwarzanemu przez najsłabsze ogniowo czyli zacieniony panel.

            Przy równoległym połączeniu paneli fotowoltaicznych wartość prądu będzie równa sumie prądów ze wszystkich modułów wchodzących w skład układu, natomiast napięcie będzie równe sumie napięć ze wszystkich paneli podzielonym przez ich liczbę. Dlatego przy połączeniu mamy do czynienia z niedopasowaniem napięciowy, należy tu jednak powiedzieć że nie jest ono aż tak bardzo istotne jak niedopasowanie prądowe w przypadku połączenia szeregowego.

            Lekkie zacienienie jednego z połączonych ze sobą szeregowo modułów skutkuję obniżeniem  natężenia prądu w zacienionym panelu a co za tym idzie nie dopasowaniem prądowym całego połączonych ze sobą paneli. Oczywiście będzie to skutkowało spadkiem wydajności wszystkich elementów łańcucha a co za tym idzie spadkiem mocy całej instalacji.

            Bardzo silne zacienieni modułu fotowoltaicznego powoduję załączenie diody bocznikującej co prowadzi do spadku napięcia na panelu i za razem do nie dopasowania napięciowego pomiędzy połączonymi elementami. Sytuacja ta staję się groźna gdy panele są jeszcze dodatkowo połączone ze sobą równolegle.

            Bardzo ważne jest przy projektowaniu instalacji fotowoltaicznych unikanie możliwości zacienienia któregokolwiek z paneli wchodzących w skład instalacji. Zawsze bowiem będzie to skutkowało utratą mocy elektrowni. Obecnie na rynku fotowoltaicznym pojawiły się inwertery o bardzo silnie wyspecjalizowanym algorytmie śledzenia punktu mocy zarówno tego lokalnego jaki i globalnego. Maksymalny lokalny punkt mocy występuje w poszczególnym jednym ciągu paneli – stringu. Globalny maksymalny punkt mocy obliczany jest dla całej instalacji.  Ulepszenia które co jakiś czas wprowadzają producenci falowników mają służyć zmniejszeniu strat do minimum w momencie wystąpienia zacienienia. Jak na razie najlepszym rozwiązaniem by zachować pełną moc naszej instalacji jest zaprojektowanie jej tak by prawdopodobieństwo wystąpienia zacienienia ograniczyć do zera.

Zostaw odpowiedź