Solcelleanlegg består av et antall solpaneler som er koblet til matriser, avhengig av elektrisk kraftbehov fra hvert av disse panelene, som igjen består av flere PV-celler som er de viktigste enhetene som er involvert i å fange energi fra solen og konvertere dem til elektrisitet. Hvis en skygge bare faller på en del av solcellepanelet i matrisen din, kan produksjonen fra det komplette systemet være potensielt kompromittert.
Bilde som viser forskjell i produksjon fra skyggelagt og ikke skyggelagt solcellepanel
For bedre forståelse
Betrakt streng av paneler som et stykke rør, og solenergi er som vann som strømmer gjennom røret. Ukonvensjonelle strenger, en skygge er noe som blokkerer strømmen. Hvis for eksempel skygge fra et tre eller en skorstein faller på hverandre i alle panelene innen tråden, reduseres produksjonen fra helstrengen til omtrent null så lenge skyggen sitter der. Hvis det er en egen, ikke-skyggelagt streng, kan denne strengen imidlertid fortsatt slå ut som vanlig.
Grafisk fremstilling av effekten av skyggelegging på solsystemet
Hva er faktorene som forårsaker skyggelegging?
Skyggelegging, vanligvis forårsaket på grunn av skjul, miljøhindringer som trær eller nærbygninger, selvskygging mellom paneler i parallelle rader, smuss, støv og forskjellige andre søppellignende fugledrag osv. bevegelige skyer.
Hvordan påvirker det ytelsen til solenergisystemet?
Solcellepaneler er tilkoblet intoseries-parallellkombinasjon avhengig av omformerens inngangsspenningsområde. Hvis skygge fra et tre eller skorstein faller enda på ett panel av strengen, vil produksjonen av hele strengen nesten være null for skyggeperioden. Dette er fordi panelene er koblet sammen på en slik måte at utgangen reduseres til et strømnivå som går gjennom det svakeste panelet. Hvis det er en egen, ikke-skyggelagt streng, vil den fortsatt slå utgangseffekten som vanlig. Hvilken innvirkning det har på hele systemet, avhenger av hvor panelene er koblet sammen.
Hvordan takle skyggeproblem?
Posisjonering av solcelleanlegg
Før du installerer et solcelleanlegg, må du gjøre en nøye analyse av nettstedet med tanke på hele tiden på dagen for alle årstider for å unngå skygge. Et nærliggende voksende tre eller en bygning som kan komme opp i fremtiden, må også vurderes før du fullfører lokaliseringen av PV-systemet.
Omkjøringsdiode
Omgå dioder for å redusere effekten av skyggelegging
De destruktive effektene av varmepunktoppvarming kan omgåes ved bruk av en bypass-diode. En bypass-diode er koblet parallelt, men med motsatt polaritet, til en solcelle som vist nedenfor. Under normal drift vil hver solcelle være forspent, og derfor vil bypass-dioden være omvendt forspent og effektivt være en åpen krets. Imidlertid, hvis en solcelle er omvendt forspent på grunn av en uoverensstemmelse i kortslutningsstrøm mellom flere seriekoblede celler, så ledes bypass-dioden, slik at strømmen fra de gode solcellene strømmer i den eksterne kretsen i stedet for å forspenne hver god celle. Den maksimale omvendte forspenningen over den dårlige cellen reduseres til omtrent en enkelt diodefall, og begrenser dermed strømmen og forhindrer oppvarming av hot-spot. Driften av en bypass-diode og effekten på en IV-kurve er vist i animasjonen nedenfor.
Nåværende strømning for to celler i serie og effekten av en bypass-diode. Animasjonen fortsetter automatisk fra en tilstand til en annen.
Effekten av en bypass-diode på en IV-kurve kan bestemmes ved først å finne IV-kurven til en enkelt solcelle med en bypass-diode og deretter kombinere denne kurven med andre solcelle IV-kurver. Bypassdioden påvirker solcellen bare i omvendt skjevhet. Hvis den omvendte forspenningen er større enn solcellens knespenning, slås dioden på og leder strøm. Den kombinerte IV-kurven er vist i figuren nedenfor.
IV-kurve av solcelle med bypass-diode.
Forhindre varmepunktoppvarming med en bypass-diode. For klarhetens skyld bruker eksemplet totalt 10 celler med 9 uskygge og 1 skyggelagte. En typisk modul inneholder 36 celler, og effekten av nåværende mismatch er enda verre uten bypass-dioden, men er mindre viktig med bypass-dioden. Animasjonen beveger seg automatisk. Du trenger ikke klikke for å fortsette.
I praksis er imidlertid en bypass-diode per solcelle generelt for dyr, og i stedet plasseres bypass-dioder vanligvis over grupper av solceller. Spenningen over den skyggelagte eller lavstrøms solcellen er lik forspenningen til de andre seriecellene som har samme bypass-diode pluss spenningen til bypass-dioden. Dette er vist i figuren nedenfor. Spenningen over de ikke skyggelagte solcellene avhenger av graden av skyggelegging på lavstrømscellen. For eksempel, hvis cellen er helt skyggelagt, vil ikke-skyggelagte solceller være forspent av deres kortslutningsstrøm, og spenningen vil være omtrent 0,6V. Hvis den dårlige cellen bare er delvis skyggelagt, kan noe av strømmen fra de gode cellene strømme gjennom kretsen, og resten brukes til å videresende forspenning hver solcellekryssing, forårsaker en lavere forspenning forover over hver celle. Maksimal effektspredning i den skyggelagte cellen er omtrent lik genereringsevnen til alle celler i gruppen. Maksimal gruppestørrelse per diode, uten å forårsake skade, er omtrent 15 celler / bypass-diode, for silisiumceller. For en normal 36-cellemodul brukes derfor to bypass-dioder for å sikre at modulen ikke vil være sårbar for" hot-spot" skader.
Omgå dioder på tvers av grupper av solceller. Spenningen over de ikke-skyggelagte solcellene avhenger av graden av skyggelegging av den dårlige cellen. I figuren ovenfor vises 0,5V vilkårlig.
Strenginverter med MPP-sporingskapasitet
Maximum Power Point Tracking (MPP Tracking eller MPPT) -teknologi er nå en standard blant produsenter av strengomformere. Strengomformere med MPP Tracker er i stand til å presse mest mulig brukbar energi ut av en streng solcellepaneler (selv når de er skyggelagt) ved å justere inngangsspenningen. I et nøtteskall hjelper en MPP Tracker med å minimere utgangstap knyttet til delvis skyggelegging og andre utgangsfeil. Omformere uten MPPT-teknologi mister utdata fra den svakere strengen når den går under ønsket utgangsterskel.
Micro Inverter og effektoptimaliserere
Både Microinverters og power optimizers brukes til å løse problemet med delvis skyggelegging. Det tillater hvert solcellepanel å jobbe individuelt slik at energiproduksjonen i systemet ikke blir uforholdsmessig påvirket av bare ett eller to skyggelagte paneler.
Ulike typer solskygger
Det er forskjellige typer solskygger, avhengig av gjenstandene som skaper skyggen.
Midlertidig skyggelegging
Midlertidig skyggelegging inkluderer skyggelegging som er et resultat av skyer, fugleskitt, støv eller fallne blader.
Skyggelegging som følge av bygningen
Skyggelegging som følge av bygningen er kritisk da den innebærer direkte skygger. Eksempler på denne typen skyggelegging er skorsteiner, lysledere, parabolantenner, antenner, tak- og fasadeutstikk, offset bygningsstruktur, takoverbygg for bare å nevne noen.
Skyggelegging fra stedet
Skyggelegging fra stedet kommer fra bygningens omgivelser. Det kan være trær eller busker, kabler som går over bygningene, nabobygningen eller fjerne bygninger som også kan føre til mørkere horisont.
Selvskygging
Med stativmonteringssystemer kan selvskygge av modulene være forårsaket av raden av modulene. I disse tilfellene er det nødvendig å optimalisere vippingen og skillet mellom modulradene.
Direkte skyggelegging
Direkte skyggelegging kan forårsake store energitap da nærheten til skyggestøpeobjektet hindrer solcellepanelet i å fange lyset.