Solar PV systemer består af en række solpaneler forbundet til arrays afhængigt af den elektriske strøm efterspørgsel fra hver af disse paneler, som igen består af mange solceller, der er de væsentlige enheder, der er involveret i at opfange energi fra solen og omdanne dem til elektricitet. Nu, hvis en skygge falder selv kun på en del af solpanel i dit array, kan output fra det komplette system være potentielt kompromitteret, kan dette betegnes som skygge af PV paneler.
Billede, der viser forskellen i output fra skyggefulde og upshaded solpanel
For bedre forståelse
Overvej en række paneler som et stykke rør, og solenergi er som vand, der strømmer gennem røret. I konventionelle sol strenge, en skygge er noget, der blokerer, der flyder. Hvis skygge fra et træ eller en skorsten som eksempel falder på endnu en i alle panelerne i strengen, reduceres hele strengens output til næsten nul, så længe skyggen sidder der. Hvis der er en separat, ikke-understøttet streng, kan denne streng dog stadig vise sig at være strøm som normalt.
Grafisk repræsentation af effekten af skygge på solsystemet
Hvad er de faktorer, der forårsager skygge?
Skygge, typisk forårsaget på grund af skyer, miljømæssige forhindringer såsom træer eller nærliggende bygninger, selvskyggende mellem paneler i parallelle rækker, snavs, støv og forskellige andre skrald som fugleklatter osv. Disse skyggeeffekter er også statiske som følge af obstruktionens position eller i nogle tilfælde dynamiske, som et eksempel, en skygge kastet af bevægelige skyer.
Hvordan påvirker det solkraftsystemets ydeevne?
Solpaneler er forbundet til serie-parallel kombination afhængigt af inverter input spændingsområde. Hvis skygge fra et træ eller skorsten falder selv på et panel af strengen, vil produktionen af hele strengen næsten være nul i den periode af skyggen. Dette skyldes, at panelerne er forbundet sammen på en sådan måde, at outputtet reduceres til et strømniveau, der passerer gennem det svageste panel. Hvis der er en separat, ikke-understøttet streng, vil den stadig dreje udgangseffekten som normalt. Virkningen af skygge på hele systemet afhænger dog panelerne er forbundet sammen.
Hvordan tackler man skyggeproblem?
Placering af solcelleanlæg
Før du installerer en sol PV system, skal du gøre en omhyggelig analyse af stedet overvejer hele tiden af dagen for alle årstider for at undgå skygge. Et nærliggende voksende træ eller bygning, der kan komme op i fremtiden, skal også overvejes, før placeringen af PV System er afsluttet.
Omfartsvej Diode
Omgå dioder for at sænke effekten af skygge
De destruktive virkninger af hot-spot opvarmning kan omgås ved hjælp af en bypass-diode. En bypass-diode er forbundet parallelt, men med modsat polaritet, til en solcelle som vist nedenfor. Under normal drift, vil hver solcelle være fremad forudindtaget og derfor bypass diode vil være omvendt partisk og vil effektivt være et åbent kredsløb. Men hvis en solcelle er omvendt partisk på grund af en uoverensstemmelse i kortslutningsstrømmen mellem flere serier tilsluttet celler, så bypass diode adfærd, hvilket gør det muligt for strømmen fra de gode solceller til at flyde i det eksterne kredsløb i stedet for fremad biasing hver god celle. Den maksimale omvendte bias på tværs af de fattige celler er reduceret til omkring en enkelt diode drop, hvilket begrænser strømmen og forhindre hot-spot opvarmning. Driften af en bypass-diode og effekten på en IV-kurve vises i animationen nedenfor.
Strømstrøm for to celler i serie og effekten af en bypass-diode. Animationen skrider automatisk frem fra en betingelse til en anden.
Effekten af en bypass-diode på en IV-kurve kan bestemmes ved først at finde IV-kurven for en enkelt solcelle med en bypass-diode og derefter kombinere denne kurve med andre solcelle IV-kurver. Bypass-dioderen påvirker kun solcellen i omvendt bias. Hvis den omvendte bias er større end knæspændingen i solcellen, tændes dioden og leder strømmen. Den kombinerede IV-kurve er vist i figuren nedenfor.
IV kurve af solcelle med bypass diode.
Forebyggelse af hot-spot opvarmning med en bypass-diode. For klarhedens skyld bruger eksemplet i alt 10 celler med 9 ikke-skyggede og 1 nedtonet. Et typisk modul indeholder 36 celler, og virkningerne af den nuværende uoverensstemmelse er endnu værre uden bypass-dioden, men er mindre vigtige med bypass-dioden. Animationen flyttes automatisk. Du behøver ikke at klikke for at fortsætte.
I praksis er en bypass-diode pr. solcelle generelt for dyr, og i stedet omgå dioder placeres normalt på tværs af grupper af solceller. Spændingen på tværs af den skraverede eller lavstrøms solcelle er lig med den forreste bias spænding af de andre serie celler, der deler den samme bypass diode plus spændingen i bypass diode. Dette fremgår af figuren nedenfor. Spændingen på tværs af de ikke-underskyggede solceller afhænger af graden af skygge på den lave strøm celle. For eksempel, hvis cellen er helt skygge, så de upovokerede solceller vil være fremad forudindtaget af deres kortslutning strøm og spændingen vil være omkring 0,6 V. Hvis den dårlige celle kun er delvist skyggelagt, kan nogle af strømmen fra de gode celler strømme gennem kredsløbet, og resten bruges til at videresende bias hvert solcellekryds, hvilket forårsager en lavere fremadgående biasspænding på tværs af hver celle. Den maksimale strømafledning i den nedtonede celle er omtrent lig med genererefunktionen for alle celler i gruppen. Den maksimale gruppestørrelse pr. diode, uden at forårsage skade, er omkring 15 celler / bypass-diode, for siliciumceller. For et normalt 36 cellemodul bruges derfor 2 bypass-dioder til at sikre, at modulet ikke er sårbart over for "hot-spot" skader.
Omgå dioder på tværs af grupper af solceller. Spændingen på tværs af de up skygge solceller afhænger af graden af skygge af den fattige celle. I ovenstående figur vises 0,5 V vilkårligt.
Strengomformer med MPP-sporingsfunktion
MPP Tracking- eller MPPT-teknologi (Maximum Power Point Tracking) er nu en standard blandt producenten af strengomformeren. String invertere med MPP Tracker er i stand til at presse den mest brugbare energi muligt ud af en række solpaneler (selv når skygge) ved at justere indgangsspændingen. I en nøddeskal hjælper en MPP Tracker med at minimere outputtab forbundet med delvis skygge og andre outputuoverensstemmelser. Invertere uden MPPT-teknologi mister outputtet fra den svagere streng, når den passerer under den ønskede outputtærskel.
Micro Inverter og effektoptimering
Både Microinverters og power optimizers bruges til at overvinde problemet med delvis skygge. Det gør det muligt for hvert solpanel at arbejde individuelt, så systemets energiproduktion ikke påvirkes uforholdsmæssigt af blot en eller to skraverede paneler.
Forskellige typer af sol skygger
Der er forskellige typer solskygger, afhængigt af de objekter, der skaber skyggen.
Midlertidig skygge
Midlertidig skygge omfatter skygge, der er resultatet af skyer, fugleklatter, støv eller faldne blade.
Skygge som følge af bygningen
Skygger som følge af bygningen er afgørende, da det involverer direkte skygger. Eksempler på denne type skygger er skorstene, belysningsledere, parabolantenner, antenner, tag- og facadefremspring, forskudt bygningsstruktur, tagoverbygning bare for at nævne nogle få.
Skygge fra lokationen
Skyggen fra stedet kommer fra bygningens omgivelser. Der kan være træer eller buske, kabler, der løber over bygningerne, nabobygningen eller fjerne bygninger, som også kan forårsage horisont mørkfarvning.
Selvskyggende
Med rackmonteringssystemer kan modulernes selvskygge være forårsaget af modulernes række. I disse tilfælde er det nødvendigt at optimere hældning og adskillelse mellem modulrækkerne.
Direkte skygge
Direkte skygge kan forårsage store tab af energi som nærhed til skygge-casting objekt til at hindre PV solpanel til at fange lyset.