Fotogalvaaniliselt saadud päikeseenergia süsteemid koosnevad mitmest päikesepaneelist, mis on ühendatud massiivideks sõltuvalt iga paneeli elektrivajadusest, mis omakorda koosneb paljudest fotogalvaaniliselt saadud päikeseenergia elementidest, mis on päikesest energia kogumise ja elektriks muundamisega seotud olulised üksused. Nüüd, kui vari langeb isegi ainult ühele päikesepaneeli osale teie massiivis, võib kogu süsteemi väljund olla potentsiaalselt ohustatud, seda võib nimetada PV-paneelide varjundiks.

Pilt, mis näitab varjustatud ja varjutamata päikesepaneeli väljundi erinevust

Parema mõistmise nimel

Kaaluge paneelide jada toruna ja päikeseenergia on nagu vesi, mis voolab läbi selle toru. Tavalistes päikesestringides on varjund midagi, mis blokeerib selle voolu. Kui näiteks varju puust või korstnast langeb isegi ühele stringi paneelidest, vähenes kogu stringi väljund umbes nullini nii kaua, kui vari seal istub. Kui on olemas eraldi varjutamata string, võib see string siiski voolu välja lülitada nagu tavaliselt.

Varjundi mõju graafiline esitus Päikesesüsteemile

Millised tegurid põhjustavad varjustamist?

Varjustus, mis on tavaliselt põhjustatud pilvedest, keskkonnatakistustest, nagu puud või lähedal asuvad hooned, paneelide vaheline enesevarjutus paralleelsetes ridades, mustus, tolm ja erinevad muud prügi, nagu lindude väljaheited jne. Need varjustusefektid on staatilised ka takistuse asendi või mõnel juhul dünaamilise, näiteks liikuvate pilvede varju tõttu.

Kuidas mõjutab see päikeseenergiasüsteemi jõudlust?

Päikesepaneelid on ühendatud seeria-paralleelseks kombinatsiooniks sõltuvalt inverteri sisendpinge vahemikust. Kui puu või korstna toon langeb isegi ühele stringi paneelile, on kogu stringi väljund varju perioodil peaaegu null. Seda seetõttu, et paneelid on ühendatud nii, et väljund väheneb nõrgimat paneeli läbiva voolutasemeni. Kui on olemas eraldi varjutamata string, lülitab see ikkagi väljundvõimsuse nagu tavaliselt. Varju mõju kogu süsteemile sõltub sellest, kuidas paneelid on ühendatud.

Kuidas lahendada varjustusprobleemi?

• Fotoelektriliste süsteemide positsioneerimine

Enne fotogalvaanilise päikeseenergia süsteemi paigaldamist peate varju vältimiseks tegema saidi hoolika analüüsi, võttes arvesse kogu päeva kogu aastaaega. Enne PV Systemi asukoha viimistlemist tuleb kaaluda ka lähedal asuvat kasvavat puud või hoonet, mis võib tulevikus kerkida.

• Möödu dioodist

Mööda dioodid varjustuse väiksema efekti saavutamiseks

Kuumtsingitud kütte hävitavast mõjust võib möödasõidudoodi abil mööda hiilida. Möödasõidudood on ühendatud paralleelselt, kuid vastupidise polaarsusega, päikesepatareiga, nagu allpool näidatud. Normaalse töö korral on iga päikesepatarei kallutatud ja seetõttu on ümbersõidu diood vastupidine ja on tegelikult avatud ringlus. Kui aga päikesepatarei on mitme seeria ühendatud raku vahelise lühivoolu mittevastavuse tõttu kallutatud, siis hakkab möödasõidu diood voolama, võimaldades seeläbi heade päikeseelementide voolul voolata välisringis, selle asemel et iga head rakku edasi kallutada. Maksimaalne vastupidine kallutatus üle vaese raku väheneb umbes ühe dioodlanguseni, piirates seega voolu ja vältides kuumtsingitud kütmist. Ümbersõidudoodi toimimine ja mõju IV kõverale on näidatud allolevas animatsioonis.

Kahe sarja lahtri vooluvoog ja möödasõidudoodi mõju. Animatsioon edeneb automaatselt ühest tingimusest teise.

Möödasõidudoodi mõju IV kõverale saab kindlaks määrata, leides esmalt ühe päikeseelemendi IV kõvera möödasõidudoodiga ja seejärel kombineerides selle kõvera teiste päikeseelementide IV kõveratega. Möödasõidu diood mõjutab päikesepatarei ainult vastupidises kallutatuses. Kui vastupidine kallutatus on suurem kui päikeseelemendi põlvepinge, lülitub diood sisse ja juhib voolu. Kombineeritud IV kõver on näidatud alloleval joonisel.

IV päikesepatarei kõver möödasõidudoodiga.

Kuumakohalise kütmise vältimine möödasõidudoodiga. Selguse huvides kasutatakse näites kokku 10 lahtrit, millest 9 on varjutamata ja 1 varjutatud. Tüüpiline moodul sisaldab 36 rakku ja praeguse mittevastavuse mõju on veelgi hullem ilma möödasõidu dioodita, kuid on möödasõidudoodiga vähem olulised. Animatsioon liigub automaatselt. Jätkamiseks pole vaja klõpsata.

Praktikas on aga üks möödasõidudiood päikesepatarei kohta üldiselt liiga kallis ja selle asemel paigutatakse dioodid tavaliselt päikeseelementide rühmadesse. Pinge varjutatud või madalvoolu päikesepatarei kohal on võrdne teiste seeriaelementide eesmise eelarvamuspingega, millel on sama möödasõidudioodi ja möödasõidudoodi pinge. See on näidatud alloleval joonisel. Varjutamata päikeseelementide pinge sõltub madala vooluga raku varjustuse astmest. Näiteks, kui rakk on täielikult varjutatud, siis on varjutamata päikeseelemendid oma lühivoolu poolt kallutatud ja pinge on umbes 0,6V. Kui halb rakk on ainult osaliselt varjutatud, võib osa heade rakkude voolust voolata läbi vooluringi ja ülejäänud osa kasutatakse iga päikesepatarei ristmiku kallutamiseks, põhjustades iga raku madalama eesmise kallutatuse pinge. Maksimaalne võimsuse hajumine varjutatud lahtris on ligikaudu võrdne rühma kõigi rakkude genereerimisvõimega. Maksimaalne rühma suurus dioodi kohta, kahjustamata, on ränirakkude puhul umbes 15 rakku/ möödasõidudoodi. Tavalise 36-rakulise mooduli puhul kasutatakse seega 2 möödasõidudioodi tagamaks, et moodul ei oleks "kuumakoha" kahjustuste suhtes haavatav.

Mööda dioodid päikeseelementide rühmade vahel. Varjutamata päikeseelementide pinge sõltub vaese raku varjustuse astmest. Ülaltoodud joonisel on 0,5V meelevaldselt näidatud.

• Stringi inverter MPP jälgimise võimalusega

Maksimaalne Power Point Tracking (MPP Tracking või MPPT) tehnoloogia on nüüd stringi inverteri tootja standard. MPP Trackeriga stringi inverterid suudavad sisendpinge reguleerimisega päikesepaneelide jadast välja pigistada võimalikult palju energiat (isegi varjus). Lühidalt öeldes aitab MPP Tracker minimeerida osalise varjustamise ja muude väljundite ebakõladega seotud väljundkadusid. MPPT-tehnoloogiata inverterid kaotavad nõrgema stringi väljundi, kui see ületab soovitud väljundläve.

• Micro Inverter ja võimsuse optimeerijad

Osalise varjustamise probleemi lahendamiseks kasutatakse nii mikroinvertereid kui ka võimsuse optimeerijaid. See võimaldab igal päikesepaneelil töötada individuaalselt, nii et süsteemi energiatootmist ei mõjutaks ebaproportsionaalselt vaid üks või kaks varjutatud paneeli.

Erinevat tüüpi päikesevarjundid

Sõltuvalt varju loonud objektidest on erinevaid päikesevarjustusi.

Ajutine varjustus

Ajutine varjustus hõlmab varjustamist, mis on tingitud pilvedest, lindude väljaheidetest, tolmust või langenud lehtedest.

Hoonest tulenev varjustus

Hoonest tulenevad varjundid on kriitilise tähtsusega, kuna see hõlmab otseseid varje. Seda tüüpi varjustuse näited on korstnad, valgustusjuhtmed, satelliitnõud, antennid, katuse ja fassaadi väljaulatuvad osad, nihkehoone struktuur, katuse pealisehitus, kui nimetada vaid mõnda.

Varjustus asukohast

Varjund asukohast tuleb hoone ümbrusest. Hoonete kohal võivad olla puud või põõsad, kaablid, naaberhooned või kauged hooned, mis võivad samuti põhjustada horisondi tumenemist.

Enesevarjutus

Riiulite paigaldussüsteemide puhul võib moodulite isevarjustamist põhjustada moodulite rida. Sellistel juhtudel on vaja optimeerida kallutamist ja mooduliridade eraldamist.

Otsene varjustus

Otsene varjustus võib põhjustada suuri energiakadusid, kuna varjuvalamise objekti lähedus takistab PV päikesepaneelil valgust püüdmast.