Panele fotowoltaiczne goszczą na coraz większej liczbie dachów w Polsce. Nie ma się czemu dziwić – fotowoltaika pozwala produkować darmowy, zielony prąd i zmniejszyć rachunki za energię elektryczną nawet o 90%. Jednak aby praca ogniw fotowoltaicznych była maksymalnie wydajna, muszą być one równomiernie oświetlone przez promienie słoneczne. Jakie są skutki zacienienia paneli i jak im zaradzić? Wyjaśniamy.
Czym jest zacienienie paneli fotowoltaicznych?
Zacienienie paneli fotowoltaicznych to sytuacja, w której na jakąś część modułu lub kilka (albo więcej) spośród nich pada cień. To ogromne wyzwanie dla całej instalacji, ponieważ nawet niewielki problem z dostępem promieniowania słonecznego do panelu fotowoltaicznego może nieść za sobą poważne konsekwencje – począwszy od spadku wydajności instalacji, aż po awarię całego systemu.
Z tego powodu jednym z kluczowych elementów, o jakie należy zadbać na etapie projektowania i montażu całej instalacji fotowoltaicznej, jest prawidłowe ulokowanie modułów. Należy wybrać takie miejsce, które gwarantuje maksymalną wydajność ogniw i minimalizuje ryzyko padania cienia na nie.
Czasami jednak niemożliwe jest zupełne wyeliminowanie powstawania zacienienia. Dziś są jednak rozwiązania tego problemu.
Jakie są rodzaje zacienienia?
Zacienienie paneli fotowoltaicznych to bardzo szerokie pojęcie. Właśnie dlatego, zanim podejmie się konkretne działania związane z wyeliminowaniem jego skutków, należy wiedzieć, jaki jest dokładnie problem.
Zacienienie może:
- być tymczasowe lub stałe – jeśli w grę wchodzi ta druga sytuacja, należy koniecznie wybrać inne miejsce na panele fotowoltaiczne, ponieważ ich montaż w miejscu, na które pada nieustannie cień jest po prostu nieekonomiczne i nieefektywne. Za to tymczasowe zacienienie może się pojawiać np. przez niewielką część dnia, np. gdy na panele padnie cień komina z sąsiedniego budynku;
- mieć różną skalę – trzeba jednak pamiętać, że nawet bardzo niewielki cień padający na moduły może zaburzyć prawidłowy przepływ prądu i doprowadzić do spadku mocy fotowoltaiki. Mówi się, że zacienienie na poziomie 3% może obniżyć moc całej instalacji nawet o 25%!
W przypadkach, gdy poziom zacienienia nie jest wysoki, można sobie z nim poradzić, stosując odpowiednio dobrane technologie.
Wpływ zacienienia na wydajność paneli fotowoltaicznych
Co się dzieje, gdy instalacje fotowoltaiczne mierzą się z zacienieniem? Skutki mogą być bardzo poważne. Aby je zrozumieć, warto wiedzieć, jak wygląda działanie samej fotowoltaiki.
Kluczowym elementem systemu PV są oczywiście panele słoneczne. Składają się one z połączonych ze sobą, najczęściej szeregowo, ogniw fotowoltaicznych. Kiedy na ogniwo, wykonane z jednego dużego lub wielu małych kryształów krzemu padną fotony światła słonecznego, dochodzi do zjawiska fotowoltaicznego. Wzbudzane są elektrony w ich atomach, co prowadzi do wytworzenia energii elektrycznej.
Co jednak, gdy dojdzie do zacienienia instalacji? W instalacjach z połączeniami szeregowymi (które są najpopularniejsze, a zarazem – przy zachowaniu odpowiedniego nasłonecznienia – najwydajniejsze), następuje wyraźny spadek mocy wszystkich paneli. Dostosowują się one bowiem do najsłabszego ogniwa. A to oznacza znacznie mniej wygenerowanego prądu. To jednak nie wszystko. W zacienionym ogniwie dochodzi do odwrócenia polaryzacji oraz zaczyna się wydzielać energia cieplna.
Kiedy może nastąpić zacienienie paneli fotowoltaicznych
Zacienienie paneli słonecznych może być wywołane wieloma czynnikami, w zależności od sytuacji.
Najczęściej przyczynami problemów z cieniem są:
- kominy i dachy sąsiadujących budynków – zazwyczaj mogą sprawić, że moduły są tymczasowo zacienione, kiedy promienie słoneczne padnie na te elementy pod odpowiednim kątem. Najlepsze rozwiązanie w tej sytuacji to wybór miejsca montażu paneli, które jest wolne od tego zagrożenia, chyba że skala zjawiska jest niewielka. Wówczas można zniwelować efekty, jakie dają zacienione panele słoneczne, przy pomocy odpowiedniej technologii,
- drzewa znajdujące się dookoła posesji – warto pamiętać, że nawet jeśli w momencie montażu instalacji fotowoltaicznej są one niewielkie, z biegiem lat mogą urosnąć. Warto to wziąć pod uwagę na etapie planowania instalacji. Być może będzie konieczna wycinka;
- opady śniegu – śnieg osadzający się i pozostający na panelach skutecznie blokuje dostęp słońca do ogniw na dachu. Jeśli są one całkowicie zacienione, instalacja osiąga moc nominalną, a produkcja energii elektrycznej jest albo bardzo ograniczona, albo w ogóle nie następuje;
- zabrudzenie paneli – na przykład przez ptasie odchody. Ich obecność może doprowadzić do tego, że panel będzie w niewielkim stopniu zacieniony.
Jak widać, części tych sytuacji można uniknąć na etapie planowania inwestycji. Na inne można się przygotować – tak, aby prąd płynął w niezakłócony sposób.
Sposoby na uniknięcie zacienienia paneli fotowoltaicznych
O to, by ogniwa instalacji słonecznych nie były zacienione, należy zadbać przede wszystkim jeszcze o wybór odpowiedniego miejsca na dachu na ich montaż. Właściwie wybrana połać dachowa, wolna od potencjalnych zacienień, zapewni pożądaną produkcję prądu, na oczekiwanym poziomie.
Skutki zacienienia mogą być też ograniczone poprzez zastosowanie różnych technologii wspierających pracę modułów.
Do tych najczęściej stosowanych obecnie zalicza się:
- diody bocznikujące – są podłączane do łańcuchów ogniw słonecznych i mają odwróconą wobec nich polaryzację. Na jednym panelu montowane są zazwyczaj trzy diody. Gdy są obecne, możliwy jest przepływ prądu przez moduły z pominięciem zacienionego ogniwa. Ich zastosowanie jest efektywne wówczas, gdy poziom zacienienia na dachu nie przekracza 10%;
- moduły half-cut – znajduje się w nich dwukrotnie więcej ogniw, a mówiąc dokładniej, ogniwa są przecięte na pół. W przypadku ich zastosowania następuje ograniczenie wpływu zacienienia na efektywność pracy paneli słonecznych,
- optymalizatory mocy – pomagają w sterowaniu parametrami prądu generowanego przez poszczególne moduły, przez co również ograniczają skutki następujące w przypadku zacienienia.
W niektórych sytuacjach można rozważać również montaż mikroinwerterów zamiast jednego, centralnego inwertera, jednak ta technologia ma także swoje wady. Dlatego najlepiej dobrać zabezpieczenia do specyfiki konkretnej instalacji, w porozumieniu z ekspertami.
Chcesz, żeby Twoja instalacja fotowoltaiczna pracowała wydajnie i dobrze radziła sobie z zacienieniem? Pomożemy!
To, jak instalacja fotowoltaiczna radzi sobie z zacienieniem, zależy w dużym stopniu od specyfiki projektu, jakości wykonania oraz zastosowanych technologii wspierających pracę modułów. Dlatego jeśli chcesz mieć pewność, że Twój system PV osiągnie maksymalną możliwą sprawność, podejmij współpracę z ekspertami FlexiPower Group.
Skontaktuj się i dowiedz więcej!
