Solární fotovoltaické systémy se skládají z několika solárních panelů zapojených do polí v závislosti na poptávce po elektrické energii z každého z těchto panelů, které se zase skládají z mnoha solárních článků PV, které jsou základními jednotkami zapojenými do zachycování energie ze slunce a jejich převodu na elektřinu. Nyní, pokud stín dopadne pouze na jednu část solárního panelu ve vašem poli, může být potenciálně kompromitován výstup z kompletního systému, lze to označit jako zatemnění FV panelů.

Obrázek znázorňující rozdíl ve výstupu ze stínovaného a nestínovaného solárního panelu

Pro lepší pochopení

Zvažování osazení panelů jako kus potrubí a solární energie je jako voda protékající tímto potrubím. Konvenční solární struny, odstín je něco, co blokuje tok. Pokud například stín ze stromu nebo komína spadne na jeden panel ve všech panelech s jedním prstencem, výstup tohoto prvního prstence se sníží jen na nulu, jak dlouho tam bude stín. Pokud však existuje samostatný nestínovaný řetězec, může tento řetězec obvyklým způsobem překonat sílu.

Grafické znázornění vlivu stínování na sluneční soustavu

Jaké jsou faktory způsobující stínování?

Stínování, obvykle způsobené clonami, překážkami prostředí, jako jsou stromy nebo okolí budov, samostínování mezi panely v rovnoběžných řadách, špína, prach a jiné střepy podobné ptákům atd. Tyto stínicí efekty jsou alsostatické důsledky polohy překážky nebo v některých případech dynamické, jako je například castby pohybující se mraky.

Jak to ovlivňuje výkon solárního systému?

Solární panely jsou zapojeny do paralelních kombinací v závislosti na rozsahu vstupního napětí střídače. Pokud stín ze stromu nebo komína padá dokonce na jeden panel struny, výstup celého řetězce bude po dobu stínu téměř nulový. To je způsobeno tím, že panely jsou navzájem propojeny takovým způsobem, že výstup je snížen na úroveň proudu procházejícího nejslabším panelem. Pokud bude existovat samostatný, nestínovaný řetězec, vrátí výstupní výkon jako obvykle. Dopad odstínu na celý systém závisí na tom, jak jsou panely spojeny dohromady.

Jak řešit problém se stínováním?

• Umístění FV systémů

Před instalací solárního FV systému musíte provést pečlivou analýzu místa s ohledem na celou denní dobu po všechna roční období, abyste zabránili stínu. Před dokončením umístění FV systému je také třeba zvážit blízký rostoucí strom nebo budovu, která se v budoucnu může objevit.

• Bypass Diode

Bypass diody snižují efekt stínování

Destruktivní účinky ohřevu hot-spot lze obejít použitím obtokové diody. Obtoková dioda je připojena paralelně, ale s opačnou polaritou, k solárnímu článku, jak je znázorněno níže. Za normálního provozu bude každý solární článek předpjatý dopředu, a proto bude obtoková dioda předpjatá dopředu a bude účinně otevřeným obvodem. Pokud je však solární článek předpjatý kvůli neshodě v zkratovém proudu mezi několika sériově zapojenými články, vede obtoková dioda, což umožňuje proudění proudu z dobrých solárních článků ve vnějším obvodu spíše než předpětí každého dobrá buňka. Maximální zpětné zkreslení napříč chudým článkem je sníženo přibližně na jeden pokles diody, čímž se omezuje proud a nedochází k ohřevu hot-spot. Provoz obtokové diody a účinek na IV křivku jsou zobrazeny v animaci níže.

Tok proudu pro dva články v sérii a účinek obtokové diody. Animace postupuje automaticky z jedné podmínky do druhé.

Účinek obtokové diody na IV křivku lze určit tak, že se nejprve najde IV křivka jednoho solárního článku s obtokovou diodou a poté se tato křivka kombinuje s dalšími křivkami IV solárního článku. Obtoková dioda ovlivňuje solární článek pouze v obráceném předpětí. Pokud je zpětné předpětí větší než napětí kolena solárního článku, pak se dioda zapne a vede proud. Kombinovaná IV křivka je znázorněna na obrázku níže.

IV křivka solárního článku s obtokovou diodou.

Zabránění ohřevu hot-spot pomocí obtokové diody. V zájmu jasnosti příklad používá celkem 10 buněk s 9 nestínovanými a 1 stínovanými. Typický modul obsahuje 36 článků a účinky nesouladu proudu jsou bez obtokové diody ještě horší, ale u obtokové diody jsou méně důležité. Animace se pohybuje automaticky. Pro pokračování nemusíte klikat.

V praxi je však jedna bypassová dioda na solární článek obecně příliš drahá a místo toho jsou bypassové diody obvykle umístěny napříč skupinami solárních článků. Napětí napříč stínovaným nebo slaboproudým solárním článkem se rovná dopřednému zkreslení napětí ostatních sériových článků, které sdílejí stejnou obtokovou diodu plus napětí obtokové diody. To ukazuje následující obrázek. Napětí napříč nestínovanými solárními články závisí na stupni stínování na slaboproudém článku. Například pokud je článek zcela zastíněn, pak nestínované solární články budou předpjaty dopředu svým zkratovým proudem a napětí bude asi 0,6V. Pokud je špatný článek pouze částečně zastíněn, část proudu z dobrých článků může protékat obvodem a zbytek se používá k předávání předpětí každého spojení solárních článků, což způsobuje nižší dopředné předpětí napříč každým článkem. Maximální ztrátový výkon ve stínované buňce je přibližně stejný jako schopnost generování všech buněk ve skupině. Maximální velikost skupiny na diodu, aniž by došlo k poškození, je asi 15 článků / obtoková dioda pro křemíkové články. U normálního 36článkového modulu se proto používají 2 bypassové diody, které zajišťují, že modul nebude zranitelný vůči&"; hot-spot &"; poškození.

Bypass diody napříč skupinami solárních článků. Napětí napříč nestínovanými solárními články závisí na stupni zastínění špatného článku. Na obrázku výše je libovolně zobrazeno 0,5 V.

• Řetězcový invertor se schopností sledování MPP

Technologie Maximum Power Point Tracking (MPP Tracking nebo MPPT) je nyní standardem mezi výrobci řetězcových měničů. Řetězcové invertory s MPP Tracker jsou schopny vytlačit co nejvíce využitelné energie z řady solárních panelů (i když jsou ve stínu) úpravou vstupního napětí. Stručně řečeno, MPP Tracker pomáhá minimalizovat ztráty výstupu spojené s částečným stínováním a dalšími neshodami výstupu. Střídače bez technologie MPPT ztrácejí výstup ze slabšího řetězce, když prochází pod požadovanou prahovou hodnotu výstupu.

• Mikro invertor a optimalizátory výkonu

K překonání problému částečného zastínění se používají mikroinvertory i optimalizátory výkonu. Umožňuje každému solárnímu panelu pracovat samostatně tak, aby výroba energie systému nebyla nepřiměřeně ovlivněna pouze jedním nebo dvěma stínovanými panely.

Různé typy slunečních stínení

Existují různé typy slunečních stínování, v závislosti na objektech, které vytvářejí stín.

Dočasné stínování

Dočasné stínování zahrnuje stínování, které je výsledkem mraků, ptačího trusu, prachu nebo spadaného listí.

Stínování vyplývající z budovy

Stíny vyplývající z budovy jsou kritické, protože zahrnují přímé stíny. Příkladem tohoto typu stínění jsou komíny, osvětlovací vodiče, satelitní antény, antény, výčnělky střech a fasád, ofsetová stavební konstrukce, střešní nástavba.

Stínování z místa

Stínování z místa pochází z okolí budovy. Mohly by tam být stromy nebo keře, kabely vedené po budovách, sousední budově nebo vzdálených budovách, které by mohly stejně způsobit ztmavnutí obzoru.

Vlastní stínování

U systémů pro montáž do stojanu může být samostínování modulů způsobeno řadou modulů. V těchto případech je nutné optimalizovat naklonění a oddělení mezi řadami modulů.

Přímé stínování

Přímé stínování může způsobit velké ztráty energie, protože blízkost objektu vrhajícího stíny brání fotovoltaickému panelu zachytit světlo.