Sistemele solare fotovoltaice cuprind mai multe panouri solare conectate în rețele în funcție de cererea de energie electrică din fiecare dintre aceste panouri, care la rândul lor, compuse din celule PV monosolare care sunt unitățile esențiale implicate în captarea energiei din soare și transformarea lor în electricitate. Acum, dacă o umbră cade doar pe o parte a panoului solar din matricea dvs., ieșirea din sistemul complet poate fi compromisă potențial, aceasta se poate referi la asamblarea panourilor fotovoltaice.

Imagine care arată diferența de ieșire de la panoul solar umbrit și neumbrat

Pentru o mai bună înțelegere

Luând în considerare panourile ca bucăți de conductă și energia solară este ca apa care curge prin conducta respectivă. Corzile solare neconvenționale, o umbră este ceva care blochează acest flux. Dacă, spre exemplu, umbra unui copac sau a unui coș de fum cade peste toate în toate panourile din interiorul șirului, ieșirea întregului s-a redus la aproximativ zero, atât timp cât umbra stă acolo. Cu toate acestea, dacă există un șir separat, neumbrat, acest șir poate rămâne mai puternic ca de obicei.

Reprezentarea grafică a efectului umbririi asupra sistemului solar

Care sunt factorii care cauzează umbrirea?

Umbrirea, de obicei cauzată de nori, obstrucțiile mediului înconjurător, cum ar fi clădirile sau clădirile din apropiere, umbrirea automată între panouri în rânduri paralele, murdăria, praful și diferitele alte păsări asemănătoare gunoiului, etc. nori în mișcare.

Cum afectează performanța sistemului de energie solară?

Panourile solare sunt conectate între serie și paralelă, în funcție de gama de tensiune de intrare a invertorului. Dacă umbra unui copac sau coșului de fum cade chiar pe un panou al șirului, ieșirea integrală va fi aproape zero pentru perioada de umbră. Acest lucru se datorează faptului că panourile sunt conectate împreună, astfel încât ieșirea este redusă la un nivel de curent care trece prin cel mai slab panou. Dacă există un șir separat, neumbrat, acesta va rula puterea de ieșire ca de obicei. Impactul umbrelor asupra întregului sistem depinde de modul în care panourile sunt conectate împreună.

Cum să abordăm problema umbririi?

• Poziționarea sistemelor fotovoltaice

Înainte de a instala un sistem solar fotovoltaic, trebuie să faceți o analiză atentă a site-ului, luând în considerare toate timpurile zilei pentru toate anotimpurile anului, pentru a evita umbrele. Un copac sau o clădire în creștere din apropiere care ar putea apărea în viitor trebuie, de asemenea, luată în considerare înainte de a finaliza locația sistemului PV.

• Bypass Diode

Ocoliți diodele pentru a reduce efectul de umbrire

Efectele distructive ale încălzirii punctului fierbinte pot fi ocolite prin utilizarea unei diode de bypass. O diodă bypass este conectată în paralel, dar cu polaritate opusă, la o celulă solară așa cum se arată mai jos. În condiții normale de funcționare, fiecare celulă solară va fi polarizată înainte și, prin urmare, dioda de bypass va fi polarizată invers și va fi efectiv un circuit deschis. Cu toate acestea, dacă o celulă solară este polarizată invers din cauza unei nepotriviri în curentul de scurtcircuit între mai multe celule conectate în serie, atunci dioda de bypass conduce, permițând astfel curentul din celulele solare bune să curgă în circuitul extern, mai degrabă decât să polarizeze înainte fiecare celula buna. Poluarea inversă maximă a celulei sărace este redusă la aproximativ o singură cădere a diodei, limitând astfel curentul și prevenind încălzirea punctului fierbinte. Funcționarea unei diode de bypass și efectul asupra unei curbe IV sunt prezentate în animația de mai jos.

Debitul de curent pentru două celule în serie și efectul unei diode de bypass. Animația progresează automat de la o condiție la alta.

Efectul unei diode bypass asupra unei curbe IV poate fi determinat prin găsirea mai întâi a curbei IV a unei singure celule solare cu o diodă bypass și apoi combinarea acestei curbe cu alte curbe IV ale celulei solare. Dioda de bypass afectează celula solară numai în polarizare inversă. Dacă polarizarea inversă este mai mare decât tensiunea genunchiului celulei solare, atunci dioda se aprinde și conduce curentul. Curba IV combinată este prezentată în figura de mai jos.

Curba IV a celulei solare cu diodă bypass.

Prevenirea încălzirii punctului fierbinte cu o diodă bypass. Pentru claritate, exemplul folosește un total de 10 celule cu 9 nesombrite și 1 umbrite. Un modul tipic conține 36 de celule, iar efectele nepotrivirii actuale sunt chiar mai grave fără dioda de bypass, dar sunt mai puțin importante cu dioda de bypass. Animația se mișcă automat. Nu trebuie să faceți clic pentru a continua.

Cu toate acestea, în practică, o diodă bypass pentru fiecare celulă solară este în general prea costisitoare și în schimb diodele bypass sunt de obicei plasate în grupuri de celule solare. Tensiunea peste celula solară umbrită sau cu curent redus este egală cu tensiunea de polarizare directă a celorlalte celule din serie care împart aceeași diodă de bypass plus tensiunea diodei de bypass. Acest lucru este prezentat în figura de mai jos. Tensiunea peste celulele solare neumbrate depinde de gradul de umbrire al celulei cu curent redus. De exemplu, dacă celula este complet umbrită, atunci celulele solare nesombrite vor fi polarizate înainte de curentul lor de scurtcircuit și tensiunea va fi de aproximativ 0,6V. Dacă celula săracă este doar parțial umbrită, o parte din curentul din celulele bune poate circula prin circuit, iar restul este folosit pentru a polariza înainte fiecare joncțiune a celulei solare, provocând o tensiune de polarizare mai mică înainte în fiecare celulă. Disiparea maximă a puterii în celula umbrită este aproximativ egală cu capacitatea de generare a tuturor celulelor din grup. Dimensiunea maximă a grupului per diodă, fără a provoca daune, este de aproximativ 15 celule / diodă bypass, pentru celulele din siliciu. Pentru un modul normal de 36 de celule, prin urmare, sunt utilizate 2 diode de bypass pentru a se asigura că modulul nu va fi vulnerabil la" hot-spot" deteriora.

Ocoliți diodele între grupuri de celule solare. Tensiunea peste celulele solare neumbrate depinde de gradul de umbrire a celulei sărace. În figura de mai sus, se arată în mod arbitrar 0,5V.

• Invertor de șiruri cu capacitate de urmărire MPP

Tehnologia de urmărire a punctelor de putere maximă (MPP Tracking sau MPPT) este acum un standard în rândul producătorului de invertoare de șiruri. Invertoarele de șiruri cu MPP Tracker sunt capabile să stoarcă cea mai utilizabilă energie posibilă dintr-un șir de panouri solare (chiar și atunci când sunt umbrite) prin ajustarea tensiunii de intrare. Pe scurt, un MPP Tracker ajută la minimizarea pierderilor de ieșire asociate umbririi parțiale și a altor nepotriviri de ieșire. Invertoarele fără tehnologie MPPT pierd ieșirea din șirul mai slab atunci când trece sub pragul de ieșire dorit.

• Micro Invertor și optimizatoare de putere

Atât microinvertoarele, cât și optimizatoarele de putere sunt utilizate pentru a depăși problema umbririi parțiale. Acesta permite fiecărui panou solar să funcționeze individual, astfel încât producția de energie a sistemului să nu fie afectată în mod disproporționat de doar unul sau două panouri umbrite.

Diferite tipuri de umbrire solare

Există diferite tipuri de umbrire solare, în funcție de obiectele care creează umbră.

Umbrire temporară

Umbrirea temporară include umbrirea rezultată din nori, excremente de păsări, praf sau frunze căzute.

Umbrire rezultată din clădire

Umbrele rezultate din clădire sunt esențiale, deoarece implică umbre directe. Exemple de acest tip de umbrire sunt coșurile de fum, conductoarele de iluminat, antenele satelitare, antenele, proeminențele acoperișului și fațadei, structura de construcție offset, suprastructura acoperișului doar pentru a numi câteva.

Umbrire din locație

Umbrele din locație provin din împrejurimile clădirii. Ar putea exista copaci sau tufișuri, cabluri care trec peste clădiri, clădiri învecinate sau clădiri îndepărtate care ar putea provoca în mod egal întunecarea orizontului.

Auto-umbrire

La sistemele de montare pe rack, auto-umbrirea modulelor poate fi cauzată de rândul modulelor. În aceste cazuri, este necesar să se optimizeze înclinarea și separarea între rândurile modulului.

Umbrire directă

Umbrirea directă poate provoca pierderi mari de energie, deoarece apropierea de obiectul care aruncă umbre împiedică panoul solar PV să prindă lumina.