Zacienienie paneli fotowoltaicznych – jak wpływa na pracę instalacji?

Fotowoltaika cień oze projekt

Zacienienie paneli fotowoltaicznych ma negatywny wpływ na efektywność instalacji, a tym samym uzysk energii ze słońca. Na szczęście istnieją rozwiązania minimalizujące skutki zacienienia, np. diody bypass czy inwertery Solar Edge. Możliwe pojawienie się zacienienia powinno być także uwzględnione w string planie. Na czym dokładnie polega zacienienie modułów PV?

SPIS TREŚCI:
  1. Na czym polega zacienienie modułów fotowoltaicznych?
  2. Diody bypass a zacienienie paneli PV
  3. Zacienienie i efektywność fotowoltaiki
  4. String plan a zacienienie modułów fotowoltaicznych
  5. Jak uniknąć zacienienia przy instalowaniu fotowoltaiki?

Zacienienie paneli PV – na czym polega?

Zacienienie to jeden z głównych problemów stojących na przeszkodzie efektywnej pracy instalacji fotowoltaicznej. Jak wiadomo, do wyprodukowania prądu przez ogniwa musi dojść do efektu fotowoltaicznego. Jeśli jednak światło słoneczne nie dociera do całej jego powierzchni, możemy wtedy mówić właśnie o zacienieniu modułów PV. Cień padający na ogniwa powoduje spadek generowanej energii elektrycznej. Przy całkowitym zacienieniu napięcie zbliża się do napięcia nominalnego.

Nawet jeśli tylko jedno z ogniw jest zacienione, wpływa to na efektywność całości modułu. W przypadku paneli połączonych szeregowo przekłada się to bezpośrednio na wydajność całej instalacji, ponieważ reszta modułów “dopasowuje się” do elementu pracującego gorzej. Jeśli w danych warunkach występuje ryzyko zacienienia, możliwe jest zastosowanie najnowszych technologii fotowoltaicznych, jak np. moduły PV JA Solar z rozwiązaniem half cut cells. Istnieje także możliwość włączenia do instalacji specjalnych inwerterów Solar Edge, dzięki którym wydajność każdego z modułów jest niezależna. Dlatego mniej efektywny (bo np. chwilowo zacieniony) moduł nie obniży całkowitej mocy instalacji.

Diody obejściowe a zacienienie modułów PV

Jeszcze innym rozwiązaniem minimalizującym skutki zacienienia paneli fotowoltaicznych są diody bypass (lub diody bocznikujące). Element ten pozwala na swobodny przepływ prądu między ogniwami, z obejściem tego zacienionego. Dioda bypass spolaryzowana jest w kierunku zaporowym, czyli odwrotnie jak w przypadku ogniw fotowoltaicznych.

Kiedy ogniwo jest zacienione, siłą rzeczy nie wyprodukuje takiej samej ilości energii elektrycznej, jak inne ogniwa. Staje się opornikiem, a duży prąd wsteczny sprawia, że jego polaryzacja ulega odwróceniu, na skutek czego pojawia się ujemne napięcie. Wtedy dioda bypass polaryzuje się w kierunku przewodzenia i pozwala na swobodny przepływ prądu między niezacienionymi ogniwami, bez uszkadzania tego zacienionego. Dioda aktywuje się samoczynnie, w momencie wystąpienia zacienienia i zwykle obejmuje grupę ogniw, a nie każde z osobna. 

Wpływ zacienienia na wydajność paneli fotowoltaicznych

To, jak duży wpływ będzie miało zacienienie na efektywność instalacji, zależy także od rodzajów paneli fotowoltaicznych. W przypadku standardowych modułów wykonanych z krzemu krystalicznego modele takie posiadają zwykle trzy diody. Przekłada się to na niezależną pracę trzech stref panelu PV. Przyjmuje się, że im więcej diod obejściowych w module, tym większy uzysk można uzyskać w przypadku zacienienia, ponieważ wyłączona zostaje tylko określona część pojedynczego modułu. Gdy panel posiada tylko jedną diodę i jedno ogniwo przykryje np. liść, to cały przestanie działać.

Warto jednak zaznaczyć, że jeśli zacienienie jest rozproszone, to nie musi  skutkować „odcięciem” całości modułu wyposażonego w tylko jedną diodę. Gdy można je sklasyfikować jako jest lekkie (częściowe), najprawdopodobniej nie aktywuje diod bypass. Jedynym skutkiem będzie więc spadek natężenia prądu w punkcie mocy maksymalnej w porównaniu do natężenia w warunkach bez zacienienia. Może to stanowić pewne pocieszenie, choć pomimo tego, że moduł nie „odłączy się”, to spadnie jego moc.

Moduły cienkowarstwowe posiadają jedną diodę bypass (lub w ogóle jej nie mają). Budowa takiego panelu sprawia, że w przypadku zacienienia wzdłuż ogniw dojdzie do  znacznego spadku generowanego prądu. Poprzeczne zacienienie z kolei obniża wydajność proporcjonalnie do stopnia zacienienia.

Uwzględnienie zacienienia w string planie – pionowo czy poziomo?

Odpowiednie rozplanowanie ułożenia modułów PV powinno zapewnić jak największy uzysk energetyczny, ale także maksymalnie minimalizować zacienienie paneli fotowoltaicznych. Niekiedy pojawia się zacienienie okresowe, dlatego kluczowe jest opracowanie dobrego string planu. Znaczenie ma tu także to, czy moduły będą ustawione pionowo lub poziomo. Sprawa nieco się tu jednak komplikuje, ponieważ do głosu ponownie dochodzi kwestia typu paneli.

W przypadku pionowego ustawienia modułu cienkowarstwowego (z jedną diodą) zacienienie spowoduje wyłączenie całego modułu. Z drugiej strony takie ustawienie dla paneli krzemowych z trzema diodami jest bardziej korzystne, ponieważ wtedy dezaktywuje się tylko część jednostki instalacji. Odwrotna sytuacja występuje przy montażu paneli fotowoltaicznych w pozycji pionowej.

Unikanie zacienienia przy montażu paneli fotowoltaicznych

Bez względu na to, czy decydujemy się na fotowoltaikę na gruncie lub na dachu, przy rozmieszczaniu modułów należy zwrócić uwagę na elementy, które będą generowały zacienienie. Bardzo często takimi elementami jest np. roślinność, która rośnie bezpośrednio przed budynkiem (przede wszystkim drzewa w okresie zimowym rzucające cień na niżej położone elementy instalacji). W tym przypadku możliwości są dwie. Bezpośrednie usunięcie przyczyny lub  odpowiednie ustawienie modułów położonych niżej (pionowo lub poziomo w zależności od rodzaju).

Drugim częstym powodem generującym zacienienie są elementy konstrukcyjne budynku (w przypadku fotowoltaiki na dachu), takie jak kominy, szyby wentylacyjne czy lukarny. Zacienienie w  instalacjach fotowoltaicznych położonych na gruncie mogą też generować zbyt blisko ustawione względem siebie rzędy instalacji, wysokie trawy czy śnieg.

 
Call Now Button