Zacienienie paneli słonecznych to jeden z największych problemów w praktycznym zastosowaniu fotowoltaiki. Nie ma co do tego cienia wątpliwości. Prowadzi bowiem do spadku wydajności instalacji, a w niektórych przypadkach sprawia nawet, że staje się ona zupełnie nieopłacalna. Jak więc radzić sobie z zacienieniem paneli słonecznych?
Zacienienie paneli słonecznych – jak się z nim uporać?
Zacienienie paneli słonecznych może występować w sposób stały lub okresowy, bezpośredni bądź rozproszony. Jego źródłem są zarówno elementy znajdujące się bezpośrednio na panelach (np. liście, ptasie odchody), jak i obiekty w ich bliskim lub dalszym sąsiedztwie (elementy dachu, inne budynki, słupy, drzewa).
To problem, z którym należy się uporać już na etapie projektowania instalacji. Jak bowiem wskazują badania, wystarczy że system będzie zacieniony w 3 %, aby jego moc spadła o 25 %. Jak więc temu zapobiec? W poszukiwaniu rozwiązania problemu przydatna będzie znajomość budowy paneli fotowoltaicznej i sposobu ich działania.
Niezależnie od rodzaju, każdy panel fotowoltaiczny zbudowany jest z pojedynczych ogniw krzemowych, które są połączone ze sobą szeregowo. Identycznie łączy się ze sobą poszczególne panele wchodzące w skład instalacji.
Z jednej strony taka budowa jest korzystna – podnosi bowiem napięcie. Z drugiej natomiast sprawia, że wytworzony przez panel prąd jest równy prądowi wytwarzanemu przez najsłabsze, w tym przypadku zacienione ogniwo. Prowadzi to do spadku mocy wszystkich paneli w łańcuchu, a tym samym zmniejsza wydajność całej instalacji. Jak się przed tym uchronić? Istnieje kilka sposobów.
- Odpowiednie rozmieszczenie paneli fotowoltaicznych
To najprostsza metoda, która pozwala uniknąć spadku wydajności instalacji. Jeśli panele fotowoltaiczne będą wystarczająco oddalone od obiektów, które mogłyby je przesłaniać, nie ma mowy o zacienieniu stałym. To dlatego tak ważną kwestią jest uwzględnienie zacienienia jeszcze na etapie projektowania. Pozwala to ulokować instalację w miejscu, gdzie będzie działać najefektywniej.
- Właściwe połączenie paneli fotowoltaicznych
Bywa, że zacienienia nie da się uniknąć. Wówczas należy połączyć panele w taki sposób, aby zacienione fragmenty nie prowadziły do spadku mocy całej instalacji. Jak to wygląda w praktyce? Zasada jest prosta. Panele fotowoltaiczne o podobnym stopniu nasłonecznienia łączone są razem. Żeby to osiągnąć, wykorzystuje się nie tylko połączenia szeregowe, ale i równoległe oraz mieszane, a także steruje położeniem paneli, mocując je pionowo lub poziomo. Przy tym problemie świetnym rozwiązaniem są również optymalizatory mocy.
- Diody bocznikujące (bypass)
Znajdują zastosowanie, gdy zacienienie panelu słonecznego nie przekracza 10 proc. całkowitej powierzchni instalacji. Współcześnie projektowane moduły najczęściej wyposażone w trzy diody bocznikujące, połączone w sposób równoległy z łańcuchem 20-24 ogniw. Każdy z tych fragmentów pracuje niezależnie. W efekcie możliwy jest przepływ prądu z pominięciem ogniwa, które jest zacienione.
- Śledzenie punktu maksymalnej mocy
To najskuteczniejsza metoda, która pozwala zniwelować niekorzystny wpływ zacienienia paneli słonecznych na moc instalacji fotowoltaicznej. Opiera się ona na wykorzystaniu inteligentnych systemów, które śledzą punkt maksymalnej mocy (z ang. Maximum Power Point Tracking – MPPT).
Zadaniem systemu MPPT jest badanie charakterystyki panelu fotowoltaicznego i takie dostosowanie prądu obciążenia, aby osiągnął on maksymalną moc niezależnie bez względu na warunki pracy. Pozwala to zwiększyć sprawność systemu nawet pomimo zacienienia czy też skomplikowanego projektu dachu.
Postęp technologiczny w dziedzinie fotowoltaiki sprawił, że energia solarna jest dostępna dla szerokiego grona odbiorców. Prace nad rozwojem instalacji fotowoltaicznych wcale jednak nie ustępują. Wciąż podejmowane są działania na rzecz ich większego upowszechnienia i wyeliminowania głównych problemów, takich jak zacienienie. W efekcie systematycznie rośnie sprawność systemów fotowoltaicznych i ich opłacalność.
