Все развитые страны стремятся минимизировать количество загрязнений, попадающих в окружающую среду, поэтому ищут пути получения альтернативной энергии. Хотя в Украине и раньше поддерживались данные тренды, в последние годы добавилось множество дополнительных факторов, которые способствовали тому, что даже частные лица задумались над возможностью получения зеленой электроэнергии. Поэтому растет спрос на солнечные панели в Киеве, Харькове, Одессе, Днепре, Черкассах, Хмельницком, Житомире, Ужгороде, Львове и других населенных пунктах. В процессе эксплуатации пользователи замечают, что трафик энергии, который обеспечивается модулями, преобразующими энергию солнца в электрическую, не всегда стабильный. Когда происходит затенение солнечных панелей, выработка энергии снижается, при этом полностью избежать попадания модулей в тень не возможно. Поэтому возникает вопрос — можно ли стабилизировать объем вырабатываемой электроэнергии и повысить его при полном или частичном затенении. Если вы тоже хотите узнать, как увеличить мощность солнечной батареи в тени и обеспечить максимально возможную эффективность работы системы, рекомендуем потратить несколько минут на чтение данной статьи.
Как тень влияет на работу СЭС. Как повысить эффективность СЭС при наличии затенения
Выбирая место для установки солнечных панелей, практически невозможно избежать затенения, независимо от того на какую сторону света ориентирована ваша крыша, какая у нее конфигурация, присутствуют или отсутствуют объекты рядом. Разрабатывая проект солнечной электростанции, стоит учитывать множество факторов, среди которых основные:
- солнце не стоит на месте, в какой-то из периодов, утром, в обед или вечером панели однозначно будут меньше освещены и попадут в затенение;
- тень могут создавать облака и тучи, которые уменьшают количество солнечных лучей, что достигают земли;
- помимо статичных объектов, таких как здания, дымоходы, деревья, прочее, создавать затенения могут ветки, листья, перья и помет птиц, прочие загрязнения, попадающие время от времени на панели.
При полном или частичном затенении приобретенной вами солнечной панели для дома, квартиры или другого объекта, снижается продуктивность не только 1 модуля, но и всей цепи, в которой стоит устройство. Почему так происходит и как улучшить работу солнечной электро станции в тени мы разберем далее.
Что происходит, когда солнечная батарея в тени?
Прежде чем бороться с тенями, разберем, что происходит когда солнечные панели не получают достаточное количество солнечного света при разных видах подключения.
Изменение производительности при затенении последовательно подключенных солнечных панелей
При разработке проекта СЭС многие закладывают последовательное соединение нескольких солнечных панелей с выводом полученной энергии на 1 MPPT контроллер инвертора. Данное подключение электрооборудования дает возможность суммировать напряжение от каждого модуля с сохранением тока, что характеризует 1 панель. При таком монтаже ток проходит последовательно через все звенья цепи, отвечающие за генерацию от “+“ к “-”, от “-” к “+”. Если полностью или частично затенить 1 из модулей, то сила тока на выходе из цепи, состоящей из последовательно соединенных панелей, снижается до значения, которое дает элемент, попавший в тень. Это как с трубопроводами, по которым движется вода или воздух. Если на каком-то из участков образуется засор, то пропускная способность трубопровода в целом снизится до параметров в зоне засора.
Разберем на примерах. Предположим, что вы установили 5 панелей мощностью 480 Вт, каждая из которых дает при максимальных параметрах — напряжение 35,37 В и силу тока 13,55 А. Без затенения, такая цепь, в период пиковой активности, обеспечит электрогенерацию на уровне:
5 (модулей) * 35,37 (В) * 13,55 (А) = 2 396 Вт в час
Тем, кто ранее не сталкивался с работой СЭС, хотим напомнить, что электроэнергия, которая дойдет от солнечных панелей и инвертора до АКБ батарей (стационарной сети) – будет ниже, чем на вводе в инвентор. Это связано с потерями при преобразовании.
Если одна из панелей попадает в тень, выработка энергии снижается, ток падает на 25 % и более. При густой тени (например, если на панели лежит листва, птичий помет, попала грязь) ток может снизиться даже до 1 А. Предположим, что затенение минимальное и ток от 1 из 5 панелей снизился на 25 %, теперь равен 10,16 А. В такие периоды цепь из 5 панелей будет генерировать до:
5 (модулей) * 35,37 (В) * 10,16 (А) = 1 796 Вт в час
Потери составят порядка 600 Вт в час. Если затенение панели будет густым, ток от нее может снизиться до 1 А. В таком случае общая продуктивность цепи составит всего лишь порядка 176 Вт в час:
5 (модулей) * 35,37 (В) * 1 (А) = 176 Вт в час
Как видите, при последовательном подключении, в случае затенения 1 солнечной панели монокристаллической, поликристаллической или любой другой, входящей в цепочку, продуктивность всей сети будет зависеть от наименьшего тока. Поэтому при таком варианте монтажа, важно еще на этапе проектирования выполнить расчет затенения, чтобы учесть рельеф, азимут, уровень инсоляции, минимизировать возможное попадание от одного ряда на другой. Также в стринг в солнечной панели можно интегрировать байпасы, о них мы расскажем чуть позже.
Изменение производительности при параллельном подключении солнечных панелей
В некоторых случаях владельцы объектов принимают решение подключать элементы к инвертору параллельно. В таких случаях подача электроэнергии может происходить от каждой приобретенной вами солнечной панели для квартир по отдельности или же от модулей, последовательно соединенных в несколько обособленных цепей. При полном или частичном затенении элементов, которые подключены к инвертору параллельно, может возникать сбой в работе контроллеров. Под воздействием густой тени может снижаться не только ток, но и напряжение. Если у вас инвертор с 1 MPPT, ему придется постоянно вносить поправки в настройки, регулируя производительность, особенно если тень движется. Это не только снизит общую продуктивность сети, но и может привести к преждевременному износу оборудования.
Как повысить мощность солнечной батареи в тени: эффективные решения
Учет солнца при проектировании СЭС помогает заранее, хотя бы частично, нивелировать риск затенения и снижения производительности, принять решение, что лучше:
- Купить солнечные панели поликристаллические, которые хорошо зарекомендовали себя в пасмурную погоду, но при густой тени теряют производительность. Их КПД наиболее высокий, они компактные, но стоят дороже прочих аналогов.
- Приобрести монокристаллические солнечные панели, которые наиболее эффективны под прямыми лучами, но в тени их производительность стремится к нулю. Они доступны по цене, но КПД ниже, чем у монокристаллических, а габариты больше.
- Выбрать аморфные солнечные панели, которые наиболее продуктивны в тени и условиях слабой освещенности. Но они имеют относительно низкий КПД и быстро деградируют.
- Солнечная панель бифракционная, если ее установить на поверхности с высокими отражающими способностями, может генерировать электроэнергию, преобразовывая не только прямые солнечные лучи, но и отраженные. За счет этого, при затенении их производительность снижается незначительно. Но данный вид модулей относительно дорогой.
Помимо выбора типа панелей, грамотное проектирование помогает определить оптимальные методы, направленные на повышение эффективности солнечных панелей в тени. Решений может быть множество, для каждого случая они должны быть индивидуальными, тут мы разберем основные.
Стринг солнечных батарей с применением шунтирующих диодов
Как бы вы не разместили панели солнечные, тени в любом случае будут на них попадать, закрывая поверхность элемента полностью или частично. Чтобы минимизировать негативные последствия и стабилизировать выработку электроэнергии, рекомендуется при последовательном подключении использовать шунтирующие диоды. Они могут выявлять панели, которые полностью или частично заменены, повреждены и работают не на полную силу. После выявления они отсекают модуль, запуская движение потока через байпас. Тем самым, исключают из процесса участок с минимальным током и напряжением, стабилизируют стринг в целом. Своим клиентам, которые установили ранее СЭС или же только планируют этим заняться, мы рекомендуем все тщательно просчитать, при необходимости приобрести запчасти для солнечных батарей, чтобы увеличить продуктивность.
Если вернуться к ранее используемому примеру с 5 батареями, при затенении одной из них, когда срабатывает шунтирующий диод (работают 4 модуля), мы получим следующие показатели:
4 (модулей) * 35,37 (В) * 13,55 (А) = 1 917 Вт в час.
Как видите, продуктивность в такой ситуации получается выше, чем если батарея продолжает работать параллельно с прочими. Ряд производителей уже предусмотрели возможность избежать наложения на поверхности тени. В батарею солнечную еще на этапе производства встраивают диоды, которые могут отсекать не только модуль в целом, но и отдельные его сегменты.
Как увеличить ток солнечной батареи в тени с помощью инвертора
При параллельном подключении, чтобы избежать некорректной работы контроллеров и снижения продуктивности, рекомендуется при выборе инвертора для напряжения отдавать предпочтение моделям с несколькими MPPT. Идеально, если каждая цепь или батарея, подключена к отдельному трекинговому контроллеру. Такое решение дает возможность оптимизировать работу цепочек, получая максимально возможный эффект от каждой из них. На объектах, где особо важна продуктивность, можно установить микроинверторы для каждой солнечной панели в отдельности. Это решение требует больших инвестиций на этапе покупки оборудования и монтажа, но в то же время обеспечивает больший КПД при работе системы.
Увеличение продуктивности работы СЭС за счет правильного размещения панелей
Тем, кто использует батареи солнечные переносные, в данном случае немного проще, ведь при попадании тени на поверхность модуль можно переместить. Если солнечные панели будут установлены стационарно, важно заранее просчитать с учетом особенностей местности, погоды, активности солнца, азимутов и целей, оптимальное положение для каждого из модулей. Вы можете разместить панели таким образом, чтобы они обеспечивали:
- максимальную продуктивность в период наивысшей солнечной активности в течение дня или всего года;
- равномерный поток энергии в утренние или вечерние часы круглый год;
- поворачивались в след за солнцем и обеспечивали максимально возможную энергогенерацию в каждый период времени.
Если вы не уверены, что можете самостоятельно выбрать солнечную панель по мощности, типу и размеру, с учетом современных технологий, обратитесь за помощью к экспертам ВЕНКОН. На данный момент помимо панелей со встроенными диодами, есть модели, созданные с применением Half-cel технологии. У них вся поверхность разделена на группы ячеек, что создает больше стрингов и дает возможность максимально сохранить продуктивность при выходе из строя (или густом затенении) одной из частей.
Итак, подводя итоги, хотим сказать, что:
- Текущая ситуация с инфраструктурой в Украине показала, что весна – лучшее время для перехода на солнечную энергию, ведь сейчас активность солнца увеличивается и при грамотном подходе СЭС быстро себя окупит.
- При проектировании необходимо тщательно просчитать все показатели, правильно оценить возможные затенения и последствия, которые они могут давать. Если вы сомневаетесь в своих силах, доверьте этот этап экспертам, которые могут учесть нюансы и проверить все на 3D моделях.
- Для повышения эффективности необходимо использовать современные инструменты. Такие, как шунтирующие диоды (обеспечивающие работу в режиме байпас), микроинверторы и инверторы с несколькими MPPT, батареи с технологией Half-cel, трекеры и прочее.
- Также не стоит забывать о необходимости своевременного обслуживания элементов системы. Ведь работа солнечных батарей зависит от их чистоты и целостности.
Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться как влияют тени на продуктивность солнечных панелей и как повысить эффективность СЭС в случаях, если невозможно полностью избежать затенения. Если у вас остались вопросы по теме или нужна помощь в выборе солнечных панелей, инверторов, АКБ и прочей электротехники, обращайтесь за консультацией к экспертам ВЕНКОН.
