Solarni fotonaponski sustavi sastoje se od niza solarnih panela spojenih u nizove ovisno o potražnji za električnom energijom iz svakog od tih panela, koji se pak sastoje od mnogih solarnih fotonaponskih ćelija koje su bitne jedinice uključene u hvatanje energije od sunca i njihovo pretvaranje u električnu energiju. Sada, ako sjena padne čak i samo na jedan dio Sunčevog panela u vašem nizu, izlaz iz cijelog sustava može biti potencijalno ugrožen, što se može nazvati sjenčanjem fotonaponskih panela.
Slika koja prikazuje razliku u izlazu iz osjenčanog i nezasjenjenog solarnog panela
Za bolje razumijevanje
Razmotrite niz panela kao komad cijevi, a solarna energija je poput vode koja teče kroz tu cijev. U konvencionalnim solarnim žicama, nijansa je nešto što blokira taj protok. Ako, na primjer, sjena sa stabla ili dimnjaka padne čak i na jednu u svim pločama unutar niza, izlaz cijelog niza sveden je na samo oko nule sve dok sjena sjedi tamo. Međutim, ako postoji zaseban, nezasjenjeni niz, ovaj niz još uvijek može isključiti napajanje kao i obično.
Grafički prikaz učinka sjenčanja na Sunčev sustav
Koji su čimbenici koji uzrokuju sjenčanje?
Sjenčanje, obično uzrokovano oblacima, ekološkim preprekama kao što su drveće ili obližnje zgrade, samosjenčavanje između panela u paralelnim redovima, prljavština, prašina i različito drugo smeće poput ptičjeg izmeta itd. Ovi efekti sjenčanja također su statični kao rezultat položaja opstrukcije ili u nekim slučajevima dinamični, kao primjer, sjena bačena pomicanjem oblaka.
Kako to utječe na performanse solarnog energetskog sustava?
Solarni paneli spojeni su u serijski paralelnu kombinaciju ovisno o rasponu ulaznog napona invertera. Ako sjena sa stabla ili dimnjaka pada čak i na jednu ploču žice, izlaz cijelog niza bit će gotovo nula za razdoblje nijanse. To je zato što su paneli spojeni zajedno na takav način da se izlaz svodi na razinu struje koja prolazi kroz najslabiju ploču. Ako postoji zaseban, nezasjenjeni niz, i dalje će se uključiti izlazna snaga kao i obično. Utjecaj sjene na cijeli sustav ovisi o tome međutim paneli su spojeni zajedno.
Kako se uhvatiti u koštac s problemom sjenčanja?
Pozicioniranje fotonaponskih sustava
Prije ugradnje solarnog fotonaponskog sustava morate napraviti pažljivu analizu mjesta s obzirom na sve doba dana za sva godišnja doba kako biste izbjegli hlad. Obližnje rastuće stablo ili zgrada koja se može pojaviti u budućnosti također treba razmotriti prije dovršetka lokacije za fotonaponski sustav.
Zaobiđi diodu
Zaobiđite Diode kako biste smanjili učinak sjenčanja
Destruktivni učinci grijanja na vrućim točkama mogu se zaobići uporabom premosne diode. Premosnica je paralelno, ali s suprotnim polaritetom, povezana sa solarnom ćelijom kao što je prikazano u nastavku. Pod normalnim radom, svaka solarna ćelija će biti pristrana prema naprijed i stoga će premosnica biti obrnuto pristrana i učinkovito će biti otvoreni krug. Međutim, ako je solarna ćelija obrnuto pristrana zbog neusklađenosti u struji kratkog spoja između nekoliko spojenih stanica, tada se provodi premosnica, čime se omogućuje struja iz dobrih solarnih ćelija da teče u vanjskom krugu, a ne prema naprijed pristrano svaku dobru ćeliju. Maksimalna obrnuta pristranost preko siromašne stanice svodi se na oko jednu diodnu kap, čime se ograničava struja i sprječava grijanje vrućih mjesta. Rad premosne diode i učinak na IV krivulju prikazani su u dodolje prikazanoj animaciji.
Trenutni protok za dvije stanice u nizu i učinak premosne diode. Animacija automatski napreduje iz jednog uvjeta u drugi.
Učinak premosne diode na IV krivulju može se odrediti tako da se najprije pronađe IV krivulja jedne solarne ćelije s premosnom diodom, a zatim se ta krivulja kombinira s drugim krivuljama solarnih ćelija IV. Premosnica utječe na solarnu ćeliju samo u obrnutoj pristranosti. Ako je obrnuta pristranost veća od napona koljena solarne ćelije, tada se dioda uključuje i provodi struju. Kombinirana IV krivulja prikazana je na slici ispod.
IV krivulja solarne ćelije s premosnom diodom.
Sprječavanje zagrijavanja vrućim točkama s premosnom diodom. Za jasnoću, primjer koristi ukupno 10 stanica s 9 nezasjenjenih i 1 osjenčanih. Tipičan modul sadrži 36 stanica, a učinci nepodudarnosti struje još su gori bez premosne diode, ali su manje važni kod premosnice. Animacija se automatski pomiče. Da biste nastavili, ne morate kliknuti.
U praksi, međutim, jedna premosnica po solarnoj ćeliji općenito je preskupa i umjesto toga zaobilazne diode obično se postavljaju u skupine solarnih ćelija. Napon preko solarne ćelije s osjenčanom ili niskom strujom jednak je prednjem pristranom naponu ostalih ćelija serije koje dijele istu premosnu diodu plus napon premosne diode. To je prikazano na slici ispod. Napon preko nezasjenjenih solarnih ćelija ovisi o stupnju sjenčanja na ćeliji niske struje. Na primjer, ako je ćelija potpuno zasjenjena, tada će nezasjenjene solarne ćelije biti pristrane strujom kratkog spoja, a napon će biti oko 0,6V. Ako je siromašna ćelija samo djelomično zasjenjena, dio struje iz dobrih stanica može teći kroz krug, a ostatak se koristi za prosljeđivanje pristranosti svakog spoja solarnih ćelija, uzrokujući niži napon pristranosti prema naprijed preko svake ćelije. Maksimalno rasipanje snage u osjenčanoj ćeliji približno je jednako mogućnosti generiranja svih ćelija u grupi. Maksimalna veličina grupe po diodi, bez oštećenja, je oko 15 stanica / premosnica dioda, za silikonske stanice. Za normalnih 36 staničnih modula, dakle, koriste se 2 premosne diode kako bi se osiguralo da modul neće biti osjetljiv na "hot-spot" oštećenja.
Zaobiđite diode preko skupina solarnih ćelija. Napon preko nezasjenjenih solarnih ćelija ovisi o stupnju sjenčanja siromašne ćelije. Na gornjoj slici proizvoljno je prikazano 0,5V.
Pretvarač niza s mogućnošću praćenja MPP-a
Tehnologija maksimalnog praćenja točke uštede energije (MPP tracking ili MPPT) sada je standard među proizvođačem pretvarača nizova. Pretvarači žica s MPP Trackerom mogu istisnuti najusvježiju moguću energiju iz niza solarnih panela (čak i kada su zasjenjeni) podešavanjem ulaznog napona. Ukratko, MPP Tracker pomaže minimizirati gubitke izlaza povezane s djelomičnim sjenčanjem i drugim nepodudarnostima izlaza. Pretvarači bez MPPT tehnologije gube izlaz iz slabijeg niza kada prođe ispod željenog izlaznog praga.
Mikro inverter i optimizatori snage
I Microinverters i optimizatori snage koriste se za prevladavanje problema djelomičnog sjenčanja. Omogućuje svakom solarnom panelu da radi pojedinačno tako da na proizvodnju energije u sustavu ne utječe nerazmjerno samo jedan ili dva zasjenjena panela.
Različite vrste solarnih sjenčanja
Postoje različite vrste solarnih sjenčanja, ovisno o objektima koji stvaraju nijansu.
Privremeno sjenčanje
Privremeno sjenčanje uključuje sjenčanje koje je rezultat oblaka, ptičjeg izmeta, prašine ili otpalog lišća.
Sjenčanje koje je rezultat zgrade
Sjenčanje koje proizlazi iz zgrade je kritično jer uključuje izravne sjene. Primjeri ove vrste sjenčanja su dimnjaci, vodiči rasvjete, satelitske antene, antene, izbočine krova i fasade, offset građevinska konstrukcija, krovna nadgradnja samo da spomenemo samo neke.
Sjenčanje s lokacije
Sjenčanje s lokacije dolazi iz okolice zgrade. Moglo bi biti drveća ili grmlja, kabela koji prolaze preko zgrada, susjedne zgrade ili udaljenih zgrada što bi jednako moglo uzrokovati zamračenje horizonta.
Samosjenčanje
Sa sustavima za montažu regala, samosjenčanje modula može biti uzrokovano redom modula. U tim slučajevima potrebno je optimizirati nagib i odvajanje redova modula.
Izravno sjenčanje
Izravno sjenčanje može uzrokovati velike gubitke energije jer blizina objekta za lijevanje sjena ometa fotonaponsku solarnu ploču da uhvati svjetlo.
