Сонячні фотоелектричні системи складаються з кількох сонячних панелей, підключених до масивів, залежно від попиту на електроенергію від кожної з них, які, в свою чергу, складаються з безлічі сонячних елементів PV, які є основними елементами, що беруть участь у захопленні енергії від сонця та перетворенні їх в електрику. Тепер, якщо тінь падає лише на одну частину сонячної панелі вашого масиву, вихід з усієї системи може бути потенційно скомпрометований, це може бути віднесено до перефарбування фотоелектричних панелей.

Зображення, що показує різницю в потужності затіненої та незатіненої сонячної панелі

Для кращого розуміння

Розглянемо низку панелей як частину труби, а сонячна енергія подібна до води, що протікає по цій трубі. Нетрадиційні також сонячні струни, тінь - це те, що блокує течію. Якщо, як приклад, тінь від дерева або димоходу потрапляє на одне з них на всі панелі всередині струни, вихід цілої струни зменшується до нуля, поки тінь сидить там. Якщо є окремий, незатінений рядок, однак цей рядок може все ще перетворити потужність, як зазвичай.

Графічне зображення впливу затінення на Сонячну систему

Які фактори викликають затінення?

Затінення, як правило, спричинене хмарами, перешкодами навколишнього середовища на таких вулицях чи біля будівель, самозатінення між панелями в паралельних рядах, брудом, різним та іншим сміттєвим нальотом птахів та ін. рухомі хмари.

Як це впливає на роботу сонячної енергетичної системи?

Панелі сонячних батарей з'єднані в паралельно-комбіновану серію залежно від діапазону вхідної напруги інвертора. Якщо тінь від дерева або димоходу падає навіть на одну панель струни, вихід цілої струни буде майже нульовим для періоду тіні. Це відбувається тому, що панелі з'єднуються разом таким чином, що вихід зменшується до рівня струму, що проходить через найслабшу панель. Якщо є окремий, незатінений рядок, він все одно поверне вихідні потужності звичайними. Вплив відтінку на всю систему залежить від того, проте панелі з'єднані між собою.

Як вирішити проблему затінення?

• Позиціонування фотоелектричних систем

Перш ніж встановлювати сонячну фотоелектричну систему, ви повинні ретельно проаналізувати ділянку, враховуючи весь час доби протягом усіх сезонів року, щоб уникнути тіні. Поруч зростаюче дерево або будівля, які можуть з’явитися в майбутньому, також слід врахувати перед тим, як остаточно визначити місце розташування PV-системи.

• Обхідний діод

Обхід діодів для зниження ефекту затінення

Згубний ефект нагрівання в місцях гарячих точок можна обійти використанням байпасного діода. Байпасний діод підключений паралельно, але з протилежною полярністю, до сонячної батареї, як показано нижче. За нормальної роботи кожен сонячний елемент буде зміщений вперед, а отже, байпасний діод буде зміщений назад і фактично буде розімкнутою ланцюгом. Однак, якщо сонячний елемент зміщений у зворотному напрямку через невідповідність струму короткого замикання між кількома послідовно з'єднаними елементами, тоді обхідний діод проводить, тим самим дозволяючи струму від хороших сонячних елементів протікати у зовнішньому контурі, а не зміщувати вперед кожну хороша клітина. Максимальне зворотне зміщення через бідну комірку зменшується приблизно до одного падіння діода, таким чином, обмежуючи струм і запобігаючи нагріванню в гарячих точках. Робота байпасного діода та вплив на IV криву показано в анімації нижче.

Потік струму для двох комірок послідовно та ефект обхідного діода. Анімація автоматично переходить від однієї умови до іншої.

Вплив байпасного діода на IV криву можна визначити, спочатку знайшовши IV криву окремої сонячної батареї з байпасним діодом, а потім поєднавши цю криву з іншими кривими IV сонячних батарей. Байпасний діод впливає на сонячну батарею лише при зворотному зміщенні. Якщо зворотне зміщення більше напруги коліна сонячної батареї, тоді діод включається і проводить струм. Комбінована крива IV показана на малюнку нижче.

IV крива сонячної батареї з байпасним діодом.

Запобігання гарячому нагріванню байпасним діодом. Для наочності в прикладі використано загалом 10 комірок з 9 незатіненими та 1 затіненою. Типовий модуль містить 36 комірок, і наслідки невідповідності струму ще гірші без байпасного діода, але менш важливі для байпасного діода. Анімація рухається автоматично. Для продовження не потрібно натискати.

На практиці, однак, один байпасний діод на сонячну батарею, як правило, занадто дорогий, і замість цього байпасні діоди зазвичай розміщуються між групами сонячних елементів. Напруга на затіненому або слабкострумовому сонячному елементі дорівнює прямому зміщенню напруги інших серійних елементів, які мають однаковий байпасний діод плюс напруга байпасного діода. Це показано на малюнку нижче. Напруга на незатінених сонячних елементах залежить від ступеня затінення елемента слабкого струму. Наприклад, якщо клітина повністю затінена, то незатінені сонячні елементи будуть зміщені вперед їх струмом короткого замикання, а напруга складе близько 0,6 В. Якщо бідна комірка затінена лише частково, частина струму від хороших комірок може протікати по ланцюгу, а решта використовується для зміщення вперед кожного переходу сонячних елементів, викликаючи нижчу напругу зміщення вперед на кожній комірці. Максимальна витрата потужності в затіненій комірці приблизно дорівнює генеруючій здатності всіх комірок у групі. Максимальний розмір групи на діод, не завдаючи шкоди, становить близько 15 клітин / байпасний діод для кремнію. Отже, для звичайного 36-елементного модуля використовуються 2 байпасні діоди, щоб гарантувати, що модуль не буде вразливим для" hot-spot" пошкодження.

Обходять діоди через групи сонячних елементів. Напруга на незатінених сонячних елементах залежить від ступеня затінення бідної комірки. На малюнку вище довільно показано 0,5 В.

• Струнний інвертор з можливістю відстеження MPP

Технологія відстеження точки максимальної потужності (MPP Tracking або MPPT) тепер є стандартом серед виробників струнних інверторів. Струнні інвертори з MPP Tracker здатні вичавлювати максимально корисну енергію з ряду сонячних панелей (навіть у тіні), регулюючи вхідну напругу. У двох словах, MPP Tracker допомагає зменшити вихідні втрати, пов'язані з частковим затіненням та іншими невідповідностями вихідних даних. Інвертори без технології MPPT втрачають вихід з більш слабкого рядка, коли він проходить нижче бажаного вихідного порогу.

• Мікроінвертор та оптимізатори потужності

Як мікроінвертори, так і оптимізатори потужності використовуються для подолання проблеми часткового затінення. Це дозволяє кожній сонячній панелі працювати індивідуально, щоб на виробництво енергії в системі не пропорційно впливала лише одна або дві затінені панелі.

Різні типи сонячних затінень

Існують різні типи сонячних затінень, залежно від об’єктів, що створюють тінь.

Тимчасове затінення

Тимчасове затінення включає затінення, яке є результатом хмар, пташиного посліду, пилу або опалого листя.

Затінення в результаті будівлі

Затінення в результаті будівлі є критичним, оскільки воно включає прямі тіні. Прикладами цього типу затінення є димоходи, освітлювальні провідники, супутникові антени, антени, виступи даху та фасаду, зміщена конструкція будівлі, надбудова даху, щоб назвати лише декілька.

Затінення від місця розташування

Затінення від місця розташування походить від оточення будівлі. Там можуть бути дерева або кущі, кабелі, що проходять над будинками, сусідніми будинками або віддаленими будівлями, що однаково може спричинити затемнення горизонту.

Самозатінення

У системах кріплення в стійку самозатінення модулів може бути спричинене рядом модулів. У цих випадках необхідно оптимізувати нахил і відстань між рядами модулів.

Пряме затінення

Пряме затінення може спричинити великі втрати енергії, оскільки близькість до об'єкта, що кидає тінь, заважає сонячній панелі фотоелектричних батарей потрапляти в світло.