Zacienienie paneli fotowoltaicznych

Panele solarne wytwarzają energię elektryczną dzięki promieniom słonecznym, dlatego im więcej ich dotrze do paneli, tym lepiej. Wszelkie przeszkody, które promienie napotkają na swojej drodze będą niekorzystnie wpływać na efektywność pracy całej sieci PV. Zacienienie instalacji słonecznej to jeden z największych problemów występujących w praktycznym zastosowaniu fotowoltaiki. Kwestia zacienienia jest często bagatelizowana zarówno przez klientów, jak i projektantów. Czy istnieją skuteczne sposoby, aby zmniejszyć negatywne konsekwencje zacienienia paneli PV?

Zacienienie paneli fotowoltaicznych - czym jest i na czym polega?

Zacienienie instalacji solarnej może występować w sposób stały lub okresowy, bezpośredni lub rozproszony. Jego źródłem są elementy znajdujące się bezpośrednio na panelach, a także obiekty umiejscowione w mniejszej lub większej odległości. Badania wskazują, że system zacieniony w zaledwie 3% ulegnie zmniejszeniu wydajności aż o 25%. Możliwe są różne rodzaje zacienienia.

Zacienienie całkowite modułu lub jego fragmentu - do panelu (lub jego części) w ogóle nie docierają promienie słoneczne (np. liście, ptasie odchody, śnieg).

Zacienienie częściowe modułu lub jego fragmentu - obiekt znajdujący się w pobliżu rzuca cień na instalację (np. elementy dachu, drzewa, słupy, inne budynki).

Całkowite zacienienie - w tej sytuacji efektywność sieci spada całkowicie.

Wpływ zacienienia na panele fotowoltaiczne

Mimo stale udoskonalanych rozwiązań technologicznych zacienienie ciągle stanowi poważne zagrożenie dla efektywności całej instalacji fotowoltaicznej. W przypadku, gdy elementy są połączone szeregowo następuje dostosowanie mocy do sąsiadujących paneli. Dlatego spadek mocy wskutek zacienienia jednego panelu, powoduje ogólne zmniejszenie produkcji energii. Dodatkowo mniej nasłonecznione fragmenty bardziej się nagrzewają i dochodzi w ten sposób do skrócenia żywotności elementów, a cała inwestycja staje się mniej opłacalna.

Jak poradzić sobie z zacienieniem paneli fotowoltaicznych?

Niezależnie od rodzaju, każdy panel jest zbudowany z pojedynczych ogniw krzemowych połączonych ze sobą szeregowo. Taka sama zasada obowiązuje w przypadku łączenia poszczególnych paneli wchodzących w skład instalacji. Taka budowa sprawia, że prąd wytworzony przez cały panel jest równy prądowi wytwarzanemu przez najsłabsze, zacienione ogniwo. Dostępnych jest kilka sposobów jak się przed tym uchronić:

• odpowiednie rozmieszczenie instalacji PV - to najprostsza i zarazem podstawowa metoda, która pozwoli na uniknięcie spadku efektywności instalacji. Jeżeli panele będą odpowiednio oddalone od obiektów potencjalnie rzucających cień, wtedy nie ma potrzeby obawiać się o zacienienie stałe. Dlatego niezwykle ważną kwestią jest uwzględnienie zmniejszenia nasłonecznienia już na etapie projektowania. Pozwala to na wybranie lokalizacji, która pozwoli na maksymalną wydajność instalacji solarnej.

• właściwe połączenie paneli słonecznych - czasem zdarza się, że zacienienia nie da się uniknąć. W tej sytuacji można połączyć panele w taki sposób, aby zacienione fragmenty nie prowadziły do spadku mocy całej instalacji. Zasada polega na tym, aby panele o podobnym stopniu nasłonecznienia połączyć razem. Oprócz połączeń szeregowych wykorzystuje się do tego również połączenia równoległe, a także mieszane. Możliwe jest także ułożenie paneli w pozycji pionowej lub poziomej.

• diody bocznikujące (bypass) - dzięki nim każdy panel jest podzielony na strefy, którym przypisane jest po jednej diodzie. W przypadku, gdy zacienienie nie występuje diody są w stanie spoczynku i uruchamiają się dopiero wtedy, gdy dochodzi do zmniejszenia nasłonecznienia. W tym momencie strefa, która została objęta zacienieniem jest wyłączona z systemu. W ten sposób niezacienione części mogą działać normalnie. Gdy panel jest przysłonięty tylko częściowo, jego reszta nadal może produkować energię. Gdyby instalacja nie była wyposażona w diody bocznikujące, to w przypadku nawet częściowego zacienienia dany panel w ogóle nie mógłby wytwarzać prądu.

• zastosowanie optymalizatora mocy - dzięki temu niewielkiemu urządzeniu możliwa jest optymalizacja pracy modułu tak, aby działał w punkcie mocy maksymalnej. Jest to najskuteczniejsza metoda pozwalająca zniwelować negatywny wpływ zacienienia paneli słonecznych na moc instalacji fotowoltaicznej. Opiera się na wykorzystaniu inteligentnych systemów, które śledzą punkt maksymalnej mocy. Z zastosowaniem tego rozwiązania badana jest charakterystyka danego panelu fotowoltaicznego i w konsekwencji dostosowanie prądu obciążenia, aby osiągnął on maksymalną moc, bez względu na warunki pracy. Taka metoda pozwala na zwiększenie sprawności całej instalacji słonecznej nawet mimo występującego zacienienia czy skomplikowanego projektu dachu.

O ile diody bypass są standardowym rozwiązaniem oferowanym przez producentów falowników, o tyle decyzja o dołączeniu optymalizatora należy do inwestora. Jest to sposób szczególnie polecany dla instalacji, w których niemożliwe jest całkowite wyeliminowanie źródeł częściowego zacienienia (np. wysokich kominów znajdujących się w pobliżu instalacji).

Jak dbać o panele fotowoltaiczne?

Dobrej jakości instalacja solarna oparta na komponentach znanych i cenionych producentów powinna wykazać żywotność na poziomie co najmniej 10-15 lat. Jednak zdaniem specjalistów, którzy na co dzień zajmują się opieką serwisową i posprzedażową paneli, okres ten może być znacznie dłuższy, może wynieść nawet 25 lat. Na trwałość sieci ma także wpływ jej odpowiedni montaż. To przede wszystkim od tego zależy jak długo instalacja będzie działać bezawaryjnie. Odpowiednia gwarancja producenta to podstawa. Oprócz tego, należy również zadbać o przeprowadzanie regularnych przeglądów paneli.

Zaleca się dodatkowo, aby w razie potrzeby oczyszczać instalację. Warto wiedzieć, że nagromadzone zanieczyszczenia obniżają wydajność elementów nawet o 10-15%. Do najczęściej pojawiających się substancji na powierzchni instalacji fotowoltaicznej zaliczany jest kurz, liście, pyłki, piasek i nieczystości pochodzenia zwierzęcego. Czyszczenie paneli jest konieczne w przypadku zabrudzeń, które są trudne do usunięcia (np. ptasie odchody). Długo zalegające ograniczają sprawność całej instalacji, a nawet prowadzą do miejscowego wypalenia się paneli. Zalegający śnieg i lód także znacząco zmniejszają efektywność paneli PV.

Największe nagromadzenie zanieczyszczeń ma miejsce podczas wiosny i lata, głównie ze względu na występujące w tym okresie pylenie. Zaleca się, aby fotowoltaikę poddawać gruntownemu myciu nie więcej niż dwa razy w roku. Pierwsze kompleksowe czyszczenie powinno zostać wykonane w czasie wiosny, po ustaniu opadów śniegu. Dzięki temu brud naniesiony w czasie zimy zostanie usunięty. Natomiast drugie czyszczenie powinno się przeprowadzić późną jesienią. W ten sposób pozwoli to na pozbycie się liści, gałęzi oraz różnych związków organicznych. Mycie należy wykonać wczesnym rankiem lub późnym popołudniem, kiedy panele nie są nagrzane. Czyszczenie w południe, podczas intensywnego nasłonecznienia, może spowodować uszkodzenie ogniw.

Do oczyszczania instalacji solarnej można myć specjalistycznymi środkami zalecanymi przez producenta, wodą o miękkim odczynie lub łagodnym roztworem wody z octem przy użyciu delikatnej szczotki lub gąbki, np. wykonanej z nylonu. Dzięki temu możliwe jest uniknięcie zarysowań i smug na powierzchni paneli. Należy pamiętać, aby nie stosować myjek ciśnieniowych, ponieważ może to doprowadzić do uszkodzenia połączeń instalacji PV. 

 

 

Zapraszamy także do odwiedzenia naszego kanału na YT, gdzie, między innymi, można dowiedzieć się różnych ciekawych wiadomości z zakresu Techniki Grzewczej i nie tylko. Link do kanału: https://www.youtube.com/channel/UC2jC2iy5DM0NIDuuqs4SgHw