Περιεχόμενα:
- Εισαγωγή
- Πόσο επηρεάζει η σκίαση την αποδοτικότητα των φωτοβολταϊκών πάνελ;
- Ποιοι είναι οι διάφοροι τύποι σκίασης;
- Μέθοδοι για την αποφυγή απωλειών σκίασης στα φωτοβολταϊκά πάνελ
- Συμπέρασμα
Εισαγωγή
Στον κόσμο των φωτοβολταϊκών πάνελ, η σκίαση είναι ο μεγαλύτερος αντίπαλος. Μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη παραγωγή και να επηρεάσει την αποδοτική λειτουργία των συστημάτων. Ως εκ τούτου, τα ζητήματα σκίασης πρέπει να ληφθούν πλήρως υπόψη πριν από την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστοιχιών.
Πόσο επηρεάζει η σκίαση την αποδοτικότητα των φωτοβολταϊκών πάνελ;
Μερικοί ειδικοί προτείνουν ότι η σκίαση μπορεί να μειώσει την παραγωγή των συστημάτων φωτοβολταϊκών έως και κατά 40%. Ενδιαφέρον είναι ότι ακόμα και αν μόνο το 10% των πάνελ είναι σκιασμένο, η αποδοτικότητα μπορεί να μειωθεί κατά 50%. Αυτό οφείλεται στον τρόπο που είναι συνδεδεμένα τα ηλιακά κύτταρα μέσα στο σύστημα.
Τα παραδοσιακά συστήματα πάνελ φωτοβολταϊκών συνδέονται σε μια σειρά από παράλληλες "σειρές". Εάν μία σειρά επηρεαστεί από σκίαση, η απώλεια μπορεί να εξαπλωθεί σε άλλα μέρη. Για να αποτραπεί η πλήρης αποτυχία όλων των κυττάρων, οι εγκαταστάσεις συνήθως περιλαμβάνουν διόδους παράκαμψης. Αυτές οι διόδοι ανακατευθύνουν το ρεύμα, παρακάμπτοντας τα κύτταρα που υποαποδίδουν. Ωστόσο, ενώ αυτό αποτρέπει την πλήρη αποτυχία ολόκληρου του πίνακα—παρόμοια με το πώς μια κακή λάμπα σε ένα στολίδι Χριστουγέννων δεν επηρεάζει ολόκληρο το στολίδι—περιορίζει την ενέργεια των κυττάρων και μειώνει την τάση ολόκληρης της σειράς.
Σε αυτό το πλαίσιο, οι αντιστροφείς διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο. Πρέπει να ισορροπήσουν τη βελτιστοποίηση της τάσης των υποαποδίδουσων σειρών ή να μεγιστοποιήσουν την ενέργεια που συλλέγεται από τις μη επηρεασμένες σειρές. Ανεξάρτητα από την προσέγγιση που επιλέγεται, οι αντιστροφείς πρέπει να αποφασίσουν μεταξύ δύο αναποτελεσματικών επιλογών.
Ποιοι είναι οι διάφοροι τύποι σκίασης;
Προσωρινή σκίαση: Περιλαμβάνει προσωρινή σκίαση που προκαλείται από χιόνι, περιττώματα πουλιών και πεσμένα φύλλα. Η συσσώρευση σκόνης μπορεί επίσης να οδηγήσει σε προσωρινή σκίαση.
Αυτοσκίαση: Αυτός ο τύπος σκίασης επηρεάζει τα rack του συστήματος εγκατάστασης και μπορεί να προκληθεί από την προηγούμενη σειρά μονάδων. Επομένως, η διάταξη της σειράς της μονάδας είναι ζωτικής σημασίας για τον προγραμματισμό του συστήματος.
Σκίαση κτιρίων: Αντικείμενα όπως καμινάδες, δορυφορικά πιάτα, κεραίες και κατασκευές στέγης μπορεί να προκαλέσουν σκίαση στα κτίρια.
Σκίαση θέσης: Περιλαμβάνει οποιαδήποτε σκίαση που προκαλείται από περιβάλλοντα περιβάλλοντα, όπως δέντρα και άλλα κοντινά κτίρια.
Άμεση Εμπόδιση: Κάθε αντικείμενο αρκετά κοντινό ώστε να εμποδίζει άμεσα το ηλιακό σύστημα μπορεί να έχει το μεγαλύτερο αντίκτυπο στην αποδοτικότητά του.
Μέθοδοι για την αποφυγή απωλειών σκίασης στα φωτοβολταϊκά πάνελ
Για να αποφύγετε τη σκίαση των φωτοβολταϊκών πάνελ, μπορούν να ληφθούν τα εξής μέτρα:
1.Διεξαγωγή ανάλυσης σκίασης πριν από την κατασκευή:
Πριν από την κατασκευή του εργοστασίου ισχύος, θα πρέπει να διεξαχθεί μια ενδελεχής ανάλυση σκίασης. Αυτό περιλαμβάνει την έρευνα των πιθανών πηγών σκίασης στο περιβάλλον, όπως οι γραμμές υψηλής τάσης, τα κιγκλιδώματα, η βλάστηση και τα υπάρχοντα κτίρια (συμπεριλαμβανομένων των προγραμματισμένων κτιρίων). Λαμβάνοντας τα απαραίτητα μέτρα, όπως η ρύθμιση των θέσεων εγκατάστασης, τα αποτελέσματα σκίασης μπορούν να ελαχιστοποιηθούν.
Κατά τη διαδικασία αναγνώρισης και εγκατάστασης, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η ετήσια ανάπτυξη της βλάστησης και αν τα φύλλα και τα κλαδιά των δέντρων θα προκαλέσουν σκίαση. Εάν αναμένονται ζητήματα σκίασης, θα πρέπει να εξεταστεί η κλάδευση ή η αφαίρεση δέντρων. Επιπλέον, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι αλλαγές του εδάφους για να αποτραπεί η επίδραση της σκίασης στην έκθεση στον ήλιο των πάνελ, συμπεριλαμβανομένων της σκίασης και στις κατευθύνσεις βορρά-νότου και ανατολής-δύσης, καθώς και της σκίασης από διαφορετικά ύψη μέσα στην ίδια σειρά.
2.Διατηρήστε τα φωτοβολταϊκά πάνελ καθαρά:
Η τακτική καθαριότητα της επιφάνειας των φωτοβολταϊκών πάνελ είναι ένα σημαντικό βήμα για τη διατήρηση της αποδοτικής λειτουργίας των συστημάτων ηλιακής ενέργειας. Η καθαριότητα μπορεί να αποτρέπει τα κόπρανα των πουλιών, τη σκόνη και τη σκίαση από τα δέντρα που επηρεάζουν τα πάνελ, εξασφαλίζοντας επαρκή απορρόφηση φωτός. Επιπλέον, η εγκατάσταση πάνελ σε τοποθεσίες με ελάχιστη σκίαση μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αντίκτυπο της σκίασης στην αποδοτικότητα παραγωγής ενέργειας.
3.Αποφύγετε τα τεχνητά εμπόδια:
Κατά το σχεδιασμό και την εγκατάσταση συστημάτων ηλιακής ενέργειας, αποφύγετε την τοποθέτηση φρακτών ή την ανέγερση στύλων αποτροπής πτηνών γύρω από τα ηλιακά πάνελ. Επιπλέον, κατά τη συντήρηση, προσέξτε να μην προκαλείτε ακούσια σκίαση, όπως το στέγνωμα ρούχων ή το τοποθέτηση αντικειμένων πάνω στα πάνελ. Αυτό εξασφαλίζει τη βέλτιστη απόδοση και αποδοτικότητα του συστήματος ηλιακής ενέργειας.
4.Χρησιμοποιήστε πολλαπλούς αντιστροφείς MPPT:
Η χρήση πολλαπλών αντιστροφέων MPPT για τη μείωση του αντίκτυπου της σκίασης στα φωτοβολταϊκά πάνελ αποτελεί μια αποτελεσματική στρατηγική. Οι αντιστροφείς MPPT είναι κρίσιμα στοιχεία στα συστήματα ηλιακής ενέργειας, με βασική λειτουργία την παρακολούθηση της τάσης εξόδου και του ρεύματος των ηλιακών πάνελ και τη ρύθμιση του σημείου λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο για να εξασφαλιστεί η μέγιστη παραγωγή ισχύος.
Χρησιμοποιώντας πολλαπλούς αντιστροφείς MPPT στο σύστημα, τα ηλιακά πάνελ μπορούν να διαιρεθούν σε πολλαπλούς ανεξάρτητους συρμούς, ο καθένας ελεγχόμενος από έναν ξεχωριστό αντιστροφέα MPPT. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και αν μερικά πάνελ είναι σκιασμένα, άλλα πάνελ που δεν επηρεάζονται μπορούν να διατηρήσουν αποδοτική παραγωγή ενέργειας. Κάθε αντιστροφέας MPPT μπορεί ανεξάρτητα να παρακολουθήσει και να μεγιστοποιήσει την ισχύ εξόδου κάθε πάνελ, μειώνοντας έτσι τον αντίκτυπο της σκίασης στη συνολική παραγωγή ενέργειας του συστήματος.
Επιπλέον, ένα σύστημα πολλαπλών αντιστροφέων MPPT μπορεί να ξεπεράσει τα ζητήματα ασυμφωνίας που προκαλούνται από τη σκίαση. Επειδή κάθε αντιστροφέας λειτουργεί ανεξάρτητα, ακόμη και αν μερικά μέρη των πάνελ είναι σκιασμένα, το σύνολο του συστήματος δεν επηρεάζεται, εξασφαλίζοντας τη μέγιστη συνολική αποδοτικότητα των ηλιακών πάνελ. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η χρήση ενός συστήματος πολλαπλών αντιστροφέων MPPT θα αυξήσει το κόστος του συστήματος, επομένως κατά την απόφαση για την υιοθέτηση αυτού του σχεδίου, οι συνθήκες του τόπου και οι περιορισμοί του προϋπολογισμού πρέπει να εξεταστούν ενδελεχώς.
5.Λειτουργήστε τα φωτοβολταϊκά πάνελ παράλληλα:
Είναι γνωστό ότι τα φωτοβολταϊκά μοντούλια που καλύπτονται από σκίαση μειώνουν σημαντικά την ισχύ εξόδου ολόκληρης της σειράς. Ωστόσο, τα σκιασμένα πάνελ σε μια σειρά δεν επηρεάζουν την ισχύ εξόδου των παράλληλων σειρών. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να υιοθετηθεί στρατηγική ομαδοποίηση: τα μοντούλια που επηρεάζονται από σκίαση μπορούν να σχηματίσουν μια σειρά, ενώ τα μοντούλια που δεν επηρεάζονται από σκίαση μπορούν να σχηματίσουν μια άλλη σειρά, με αποτέλεσμα την μεγιστοποίηση της συνολικής παραγωγής ενέργειας. Συνδέοντας τα πάνελ σε διαφορετικές σειρές ξεχωριστά, τα αποτελέσματα σκίασης μπορούν να ελαχιστοποιηθούν.
Για μικρά οικιακά συστήματα ηλιακής ενέργειας, η χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ που λειτουργούν παράλληλα με μικροαντιστροφείς μπορεί να είναι μια πιο οικονομικά αποδοτική επιλογή. Παρόλο που αυτή η προσέγγιση μπορεί να αυξήσει το αρχικό κόστος του συστήματος, παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία και αξιοπιστία, καθώς κάθε πάνελ μπορεί να λειτουργεί ανεξάρτητα χωρίς να επηρεάζει την απόδοση ολόκληρου του συστήματος λόγω σκίασης ή βλαβών σε άλλα πάνελ. Έτσι, για μικρά οικιακά συστήματα, η χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ που λειτουργούν παράλληλα με μικροαντιστροφείς μπορεί να είναι μια λογική και αποτελεσματική επιλογή για τη βελτίωση της συνολικής αποδοτικότητας και αξιοπιστίας του συστήματος.
6.Χρησιμοποιήστε φωτοβολταϊκά πάνελ με ισχυρή αντίσταση στη σκίαση:
Τα φωτοβολταϊκά πάνελ IBC (Interdigitated Back Contact) της Maysun Solar επιδεικνύουν ισχυρή αντοχή στη σκίαση με την μοναδική τεχνολογία επαφής πλήρους πίσω μέρους και τον πρωτοποριακό σχεδιασμό τους.
Αυτά τα πάνελ χρησιμοποιούν τεχνολογία πλήρους επαφής πίσω μέρους, επιτρέποντας την κανονική ροή των θετικών και αρνητικών μεταλλικών ηλεκτροδίων ακόμη και όταν είναι σκιασμένα, ενώ εξαλείφουν την αντίσταση στο μπροστινό μέρος, μειώνοντας αποτελεσματικά τις ζημιές από τα θερμά σημεία στα συστατικά και μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο λειτουργίας του εργοστασίου ισχύος.
Το μπροστινό μέρος διαθέτει σχέδιο χωρίς μεταλλικά ηλεκτρόδια, επεκτείνοντας το εύρος της απορρόφησης φωτός. Ακόμα κι αν ορισμένες κυψέλες είναι σκιασμένες, άλλες μη σκιασμένες κυψέλες μπορούν να συνεχίσουν να παράγουν ρεύμα, διασφαλίζοντας παραγωγή ενέργειας υψηλής απόδοσης για ολόκληρο τον πίνακα.
Χωρίς εμπόδια από μεταλλικές γραμμές πλέγματος στο μπροστινό μέρος, η απώλεια φωτός μειώνεται, αυξάνοντας τη φωτισμένη περιοχή κατά 2,5%. Αυτό το χαρακτηριστικό αποτελεί τη μοναδική τεχνολογία ρεύματος υψηλού βραχυκυκλώματος που είναι χαρακτηριστικό των κυψελών IBC, καθιστώντας την πυκνότητα κυψελών τους 5-8% υψηλότερη από αυτή των κυψελών Perc και TOPCon, με ανώτερη απόδοση παραγωγής ενέργειας.
Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά αντοχής στη σκίαση του μπροστινού μέρους χωρίς μεταλλικά ηλεκτρόδια επιτρέπουν μεγαλύτερο εύρος απορρόφησης φωτός, με εύρος φασματικής απορρόφησης 300nm-1200nm, με αποτέλεσμα την εκκίνηση νωρίς το πρωί και αργά το βράδυ τερματισμό λειτουργίας του πίνακα, με αύξηση ισχύος περισσότερο από 2,0% σε σύγκριση με τα πάνελ Perc και Topcon.
Ως εκ τούτου, τα ηλιακά πάνελ IBC της Maysun Solar παρέχουν μια αξιόπιστη λύση για την αποδοτική λειτουργία και τη σταθερή παραγωγή ενέργειας των συστημάτων ηλιακής ενέργειας, με την εξαιρετική αντίσταση σκίασης, το εκτεταμένο εύρος απορρόφησης φωτός και το εξαιρετικό κέρδος παραγωγής ενέργειας.
7. Χρήση διόδων παράκαμψης και MOS για τον μετριασμό των επιπτώσεων σκίασης:
Όταν τα ηλιακά πάνελ είναι μερικώς σκιασμένα, οι διόδους παράκαμψης και το MOS (Μέταλλο-Οξείδιο-Ημιαγωγός) παίζουν κρίσιμο ρόλο. Επιτρέπουν στο ρεύμα να παρακάμψει το σκιασμένο τμήμα, μεγιστοποιώντας την απόδοση των μη σκιασμένων περιοχών. Παραδοσιακά, χρησιμοποιήθηκαν διόδους παράκαμψης για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, αλλά αντιμετώπισαν προκλήσεις όπως μειωμένη απόδοση και περιορισμένη προσαρμοστικότητα σε πολύπλοκες συνθήκες σκίασης. Ωστόσο, μια νέα λύση, το MOS (MOS Bypass Switch), προσφέρει μια νέα προοπτική. Με τον αποτελεσματικό έλεγχο της ροής του ρεύματος και την γρήγορη προσαρμογή στις αλλαγές των συνθηκών φωτός, το MOS μετριάζει τις επιπτώσεις της σκίασης, εξασφαλίζοντας συνεχή παραγωγή ενέργειας και ενισχύοντας την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής των ηλιακών συλλεκτών. Τα ηλιακά πάνελ της Maysun Solar είναι εξοπλισμένα με τεχνολογία MOS για βέλτιστη απόδοση.
Συμπέρασμα
Στο σχεδιασμό και την εγκατάσταση των ηλιακών συλλεκτών, η μείωση της σκίασης είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες για τη διασφάλιση της αποτελεσματικής λειτουργίας του συστήματος. Με τη λήψη κατάλληλων μέτρων, όπως η διεξαγωγή ανάλυσης σκίασης πριν από την κατασκευή, ο τακτικός καθαρισμός των ηλιακών συλλεκτών και η αποφυγή τεχνητών εμποδίων, μπορεί να ελαχιστοποιηθεί ο αντίκτυπος της σκίασης στα ηλιακά συστήματα. Επιπλέον, η χρήση ηλιακών συλλεκτών με ισχυρή αντίσταση σκίασης, όπως τα ηλιακά πάνελ IBC της Maysun Solar και η χρήση της τεχνολογίας MOS, μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω τη σταθερότητα του συστήματος και την απόδοση παραγωγής ενέργειας. Ως εκ τούτου, κατά το σχεδιασμό και την εγκατάσταση ηλιακών συστημάτων, είναι σημαντικό να εξετάζονται διεξοδικά τα ζητήματα σκίασης και να επιλέγονται οι κατάλληλες λύσεις για τη διασφάλιση της συνεχούς και σταθερής παραγωγής ενέργειας και τη συμβολή στο μέλλον της βιώσιμης ενέργειας.
Αναφορά:
Lee, S. (2023) «Αποφύγετε τη σκίαση του ηλιακού πάνελ: Πώς να ελαχιστοποιήσετε τον αντίκτυπό του», Velo Solar, 20 Φεβρουαρίου. https://www.velosolar.com/solar-panel-shading/.
Boiler Guide Limited (χωρίς ημερομηνία) Ηλιακή Φ/Β και σκίαση | Ηλιακός οδηγός. https://www.solarguide.co.uk/solar-pv-and-shading.
Opie, N. (2022) «Περιορισμός των απωλειών σκίασης για μεγιστοποίηση της παραγωγής ηλιακής ενέργειας», Ratedpower, 15 Φεβρουαρίου. https://ratedpower.com/blog/shading-losses/.
Staff, A. (2024) Απώλειες σκίασης σε φωτοβολταϊκά συστήματα και τεχνικές για τον μετριασμό τους. https://aurorasolar.com/blog/shading-losses-in-pv-systems-and-techniques-to-mitigate-them/.
Επίλυση προβλημάτων σκίασης φωτοβολταϊκών μονάδων με τη βοήθεια του διακόπτη παράκαμψης MOS (MOS) - μια νέα ιδέα από τη Maysun Solar (χωρίς ημερομηνία). https://www.maysunsolar.eu/blog/pv-module-shading-problems-with-the-help-of-mos.
IBC Solar Panel, IBC Solar Module Κατασκευαστής | Maysun Solar (χωρίς ημερομηνία). https://www.maysunsolar.eu/ibc-series-solar-panel.
Μπορεί να σου αρέσει επίσης: