מערכות סולאריות PV מהוות מספר פאנלים סולאריים המחוברים למערכים בהתאם לביקוש החשמל מכל אחד מאותם פאנלים, אשר בתורו, המורכב מתאי PV סולאריים רבים שהם היחידות החיוניות המעורבות בלכידת אנרגיה מהשמש והמרתם לחשמל. עכשיו, אם צל נופל אפילו רק על חלק אחד של פאנל סולארי במערך שלך, הפלט מהמערכת המלאה עלול להיות בסכנה, זה יכול להיקרא הצללה של לוחות PV.

תמונה המציגה הבדל בפלט מלוח סולארי מוצל ולא מוצלל

להבנה טובה יותר

שקול מחרוזת של לוחות כמו פיסת צינור, ואת האנרגיה הסולארית היא כמו מים זורמים דרך צינור זה. בחוטים סולאריים קונבנציונליים, צל הוא משהו שחוסם את הזרימה. אם, כדוגמה, צל מעץ או ארובה נופל אפילו על אחד בכל הלוחות בתוך המחרוזת, הפלט של המחרוזת כולה הצטמצם כמעט לאפס כל עוד הצל יושב שם. עם זאת, אם קיימת מחרוזת נפרדת ולא מוצלת, מחרוזת זו עדיין יכולה להפעיל חשמל כרגיל.

ייצוג גרפי של השפעת ההצללה על מערכת השמש

מהם הגורמים לצללה?

הצללה, הנגרמת בדרך כלל בגלל עננים, חסימות סביבתיות כגון עצים או בניינים סמוכים, הצללה עצמית בין לוחות בשורות מקבילות, לכלוך, אבק ואשפה אחרת כמו גללי ציפורים וכו '. אפקטי הצללה אלה הם גם סטטיים כתוצאה ממיקום החסימה או במקרים מסוימים דינמיים, כדוגמה, צל המוטל על-ידי עננים נעים.

איך זה משפיע על הביצועים של מערכת אנרגיה סולארית?

פאנלים סולאריים מחוברים לשילוב מקבילי סדרה בהתאם לטווח מתח הכניסה של המהפך. אם צל מעץ או ארובה נופל אפילו על לוח אחד של המחרוזת, הפלט של המחרוזת כולה יהיה כמעט אפס לתקופה של הגוון. הסיבה לכך היא כי הלוחות מחוברים יחד באופן כזה הפלט מצטמצם לרמה של זרם עובר דרך הלוח החלש ביותר. אם יש מחרוזת נפרדת ולא מוצלת, היא עדיין תהפוך את עוצמת הפלט כרגיל. ההשפעה של צל על המערכת כולה תלויה אולם הלוחות מחוברים יחד.

כיצד להתמודד עם בעיית הצללה?

• מיקום מערכות PV

לפני התקנת מערכת סולארית PV אתה חייב לעשות ניתוח זהיר של האתר בהתחשב בכל הזמנים של היום במשך כל עונות השנה, כדי למנוע צל. עץ גידול או בניין בקרבת מקום שעשוי לעלות בעתיד גם צריך להילקח בחשבון לפני השלמת המיקום עבור מערכת PV.

• עקוף דיודה

עקוף דיודות להשפעה נמוכה יותר של הצללה

ההשפעות ההרסניות של חימום נקודה חמה ניתן לעקוף באמצעות דיודה מעקף. דיודה עוקפת מחוברת במקביל, אך בקוטביות הפוכה, לתא סולארי כפי שמוצג להלן. תחת פעולה רגילה, כל תא סולארי יהיה מוטה קדימה ולכן דיודה עוקף יהיה מוטה הפוך יהיה למעשה מעגל פתוח. עם זאת, אם תא סולרי מוטה לאחור עקב חוסר התאמה בזרם קצר בין מספר תאים מחוברים סדרה, אז דיודה מעקף מוליך, ובכך מאפשר את הזרם מן התאים הסולאריים הטובים לזרום במעגל החיצוני ולא קדימה הטיית כל תא טוב. ההטיה ההפוכה המרבית על פני התא המסכן מצטמצמת לכדי טיפת דיודה אחת, ובכך מגבילה את הזרם ומונעת חימום נקודה חמה. הפעולה של דיודה מעקף ואת ההשפעה על עקומת IV מוצגים בהנפשה שלהלן.

זרימה נוכחית עבור שני תאים בסידרה וההשפעה של דיודה עוקפת. ההנפשה מתקדמת באופן אוטומטי מתנאי אחד למשנהו.

ההשפעה של דיודה מעקף על עקומת IV ניתן לקבוע על ידי הראשון למצוא את עקומת IV של תא סולארי יחיד עם דיודה מעקף ולאחר מכן שילוב עקומה זו עם עקומות אחרות של תא סולארי IV. דיודה מעקף משפיע על התא הסולארי רק בהטיה הפוכה. אם ההטיה ההפוכה גדולה יותר ממתח הברך של התא הסולארי, אז הדיודה נדלקת ומנצחת על הזרם. עקומת העירוי המשולבת מוצגת באיור שלהלן.

עקומת עירוי של תא סולארי עם דיודה מעקף.

מניעת חימום נקודה חמה עם דיודה מעקף. לצורך בהירות, הדוגמה משתמשת בסך הכל 10 תאים עם 9 לא מוצללים ו- 1 מוצללים. מודול טיפוסי מכיל 36 תאים ואת ההשפעות של חוסר התאמה הנוכחי הם אפילו יותר גרוע ללא דיודה מעקף, אבל הם פחות חשובים עם דיודה מעקף. ההנפשה זזה באופן אוטומטי. אין צורך ללחוץ כדי להמשיך.

בפועל, עם זאת, דיודה מעקף אחד לכל תא סולארי הוא בדרך כלל יקר מדי ובמקום לעקוף דיודות ממוקמים בדרך כלל על פני קבוצות של תאים סולריים. המתח על פני התא הסולרי המוצל או הזרם הנמוך שווה למתח ההטיה הקדמי של תאי הסדרה האחרים החולקים את אותה דיודה עוקפת בתוספת המתח של דיודת המעקף. זה מוצג באיור שלהלן. המתח על פני התאים הסולאריים הלא מוצלים תלוי במידת ההצללה על התא הזרם הנמוך. לדוגמה, אם התא מוצל לחלוטין, אז התאים הסולאריים unshaded יהיה מוטה קדימה על ידי זרם קצר שלהם ואת המתח יהיה על 0.6V. אם התא המסכן מוצל רק באופן חלקי, חלק מהזרם מהתאים הטובים יכול לזרום דרך המעגל, והשאר משמש להטיה קדימה של כל צומת תאים סולריים, מה שגורם למתח הטיה קדמי נמוך יותר על פני כל תא. פיזור העוצמה המרבי בתא המוצל שווה בקירוב ליכולת הייצור של כל התאים בקבוצה. גודל הקבוצה המרבי לכל דיודה, מבלי לגרום נזק, הוא כ 15 תאים / דיודה מעקף, עבור תאי סיליקון. עבור מודול רגיל של 36 תאים, לכן, 2 דיודות מעקפים משמשות כדי להבטיח שהמודול לא יהיה פגיע לנזק "נקודה חמה".

לעקוף דיודות על פני קבוצות של תאים סולריים. המתח על פני התאים הסולאריים הלא מוצלים תלוי במידת ההצללה של התא המסכן. באיור לעיל, 0.5V מוצג באופן שרירותי.

• מהפך מחרוזות עם יכולת מעקב MPP

טכנולוגיית מעקב אחר נקודות חשמל מרביות (מעקב MPP או MPPT) היא כעת תקן בקרב יצרן מהפך המיתרים. ממירים מחרוזת עם MPP Tracker מסוגלים לסחוט את האנרגיה שמיש ביותר האפשרי מתוך מחרוזת של פאנלים סולאריים (גם כאשר מוצלל) על ידי התאמת מתח הקלט. על קצה המזלג, רכיב מעקב MPP מסייע למזער את אובדן הפלט המשויך להצללה חלקית ואי-התאמות פלט אחרות. ממירים ללא טכנולוגיית MPPT מאבדים את הפלט מהמחרוזת החלשה יותר כאשר הוא עובר מתחת לסף הפלט הרצוי.

• מיקרו מהפך וממטבי הספק

הן מיקרו-אינברטרים והן ממטבי הספק משמשים כדי להתגבר על בעיית ההצללה החלקית. זה מאפשר לכל פאנל סולארי לעבוד בנפרד, כך ייצור האנרגיה של המערכת אינו מושפע באופן לא פרופורציונלי רק אחד או שניים לוחות מוצלים.

סוגים שונים של הצללות סולאריות

ישנם סוגים שונים של הצללות סולאריות, בהתאם האובייקטים שיוצרים את הצל.

הצללה זמנית

הצללה זמנית כוללת הצללה שהיא תוצאה של עננים, גללי ציפורים, אבק או עלים שנפלו.

הצללה הנובעת מהבניין

הצללות הנובעות מהבניין הן קריטיות שכן הוא כרוך בצללים ישירים. דוגמאות לסוג זה של הצללה הן ארובות, מוליכי תאורה, צלחות לווין, אנטנות, בליטות גג וחזית, מבנה בניין אופסט, מבנה גג רק שם כמה.

הצללה מהמיקום

ההצללה מהמיקום מגיעה מסביבת הבניין. יכולים להיות עצים או שיחים, כבלים דורסים את הבניינים, בניין סמוך או בניינים מרוחקים שיכולים באותה מידה לגרום להחשכת אופק.

הצללה עצמית

עם מערכות הרכבה בארון תקשורת, הצללה עצמית של המודולים עלולה להיגרם על ידי שורת המודולים. במקרים אלה, יש צורך למטב את ההטיה ואת ההפרדה בין שורות המודול.

הצללה ישירה

הצללה ישירה יכולה לגרום לאובדן גבוה של אנרגיה כמו הקרבה לאובייקט הטלת הצל כדי לעכב את הפאנל הסולארי PV לתפוס את האור.