Бой с тенью: как повысить эффективность СЭС при наличии затенения
Чтобы понять, как затенение снижает эффективность СЭС, сравним принцип ее функционирования с канализационной системой водоснабжения. Ток перемещается по ячейкам цепи подобно воде, текущей по трубам, а скорость этого потока постоянна. Затенение солнечного элемента похоже на засор в трубе: поток воды уменьшается и в дальнейшем ограничивается для всей трубы целиком, а не только для засоренного участка. Так и в СЭС: когда солнечный элемент затенен, количество тока, проходящего через всю цепочку за этот же промежуток времени, становится меньше.
Каждая последующая ячейка в цепи фотомодуля будет работать с тем количеством тока, которое выработала затененная ячейка. Поэтому даже маленькая тень может оказать существенное влияние на выходную мощность солнечной панели.
Учет затенения при подготовке площадки
На этапе проектирования солнечной станции необходимо провести тщательное изучение объекта и обратить внимание на:
- его расположение относительно сторон света;
- угол наклона поверхности, где будут устанавливаться фотомодули;
- движение теней от соседних строений, деревьев или элементов конструкции;
- разную длину теней в разное время года.
Только после сбора этих данных стоит приступать к проектированию станции. Если во время анализа будут определены места, которые 35% (и больше) времени проводят в затенении, устанавливать туда светомодули нельзя.
Площади с меньшим затенением использовать можно, но лишь при условии применения соответствующего оборудования и с учетом нюансов затенения.
В первую очередь, речь идет о применении так называемых стринговых схем подключения, байпасных диодов, сетевых инверторов с MPPT (maximum power point tracker), технологии Half-cell.
Стринговые системы
Фотомодули, попадающие в зону временного затенения, собирают в одну отдельную группу (стринг). Так негативное воздействие тени ограничивается в ее рамках и не распространяться на остальные модули.
Также эти стринги подключаются в инверторе на отдельный трекер. В этом случае уже инвертор, производя постоянные замеры вольт-амперных характеристик, корректирует работу на максимальную мощность. Все стринги подключаются в инвертор параллельно, благодаря чему затененный модуль в одном стринге не уменьшает выходную мощность других стрингов.
Байпасные диоды
Еще один способ минимизирования потерь при затенении — использование байпасных диодов. Это устройства внутри модуля, которые позволяют току «пропускать» затененные области и «пускать» более высокий ток не затененных цепочек ячеек в обход затененной цепочки. Однако при этом теряется генерация всех пропущенных ячеек.
Такая система позволяет спроектировать идеальную схему применения обходного диода для каждой группы. Например, для солнечной батареи с 60 элементами диод будет применяться на каждые 20 элементов, формируя, таким образом, три отдельные группы с последовательным подключением.
Технология Half-cell
Существенно увеличить эффективность и надежность работы солнечных батарей можно при помощи технологии Half-cell (разделения ячеек пополам), которая внедрена в некоторые модели батарей. Это деление создает удвоенное количество стрингов. Чем больше цепочек из последовательно подключенных ячеек, тем оптимальнее фотомодуль будет работать в целом. Технология позволяет уравновесить несоответствие между мощностями ячеек на выходе, которое может возникнуть при временной затемненности частей модуля.
Избежать проблем с тенью на отдельных участках СЭС не всегда удается. Но при надлежащем подходе и корректном учете всех нюансов эти проблемы легко решаемы. Специалисты из Генерации помогут спроектировать станцию так, чтобы минимизировать потери от затенения и повысить эффективность всей системы.
