Zacienienie paneli fotowoltaicznych

Aby panele fotowoltaiczne osiągały swoją maksymalną wydajność i gwarantowały nam zabezpieczenie energetyczne, powinny być zainstalowane w sposób prawidłowy i w pozycji, która zapewniałaby im nieograniczoną absorbcję promieni słonecznych. Zacienienie nawet małej części modułu może bowiem skutkować nie tylko spadkiem wydajności systemu, ale i znacznym ograniczeniem przypływu pozyskiwanej energii do naszego domu. Dzieje się tak, ponieważ ogniwa fotowoltaiczne, połączone w łańcuch zależnych od siebie modułów, w przypadku przysłonięcia jednego z nich obniżają swoją sprawność energetyczną i dostosowują się do ogniwa zacienionego, pracując z mocą równą osłabionemu modułowi. Jak ograniczyć skutki zacienienia w modułach fotowoltaicznych i zapobiec utracie energii?

Panele fotowoltaiczne

Zacienienie paneli fotowoltaicznych – co może stanowić zagrożenie?

Montując instalację fotowoltaiczną na dachu naszego domu, powinniśmy pamiętać, aby wcześniej upewnić się, że projekt inwestycji przewiduje i eliminuje w zabudowie miejsca potencjalnego zacienienia dachu. Zazwyczaj projektanci zwracają uwagę na drzewa i krzewy okalające budynek oraz inne zabudowania sąsiadujące z domem, ale powinniśmy też pamiętać, że naturalnym generatorem cienia są także małe elementy wyposażenia dachu, np. komin, okiennice czy anteny. Zagrożeniem dla prawidłowego funkcjonowania paneli słonecznych mogą być też z pozoru niegroźnie wyglądające maszty, słupy czy przewody elektryczne.

Skutki zacienienia paneli fotowoltaicznych

Zacienienie nawet małego fragmentu modułu fotowoltaicznego sprawia, że do ogniw dociera mniejsza ilość energii słonecznej. W praktyce oznacza to, że nawet niewielki fragment panelu przysłonięty przez mały liść lub niewielkie zanieczyszczenie wpływa automatycznie na pozostałe ogniwa, obniżając ich moc wytwórczą. Zacienione ogniwa działają wtedy jak oporniki, które blokują swobodny przepływ energii przez pozostałe moduły – w konsekwencji energia pochodząca z prawidłowo funkcjonujących ogniw jest tracona w wyniku wstecznego przepływu prądu, co wyraźnie obniża sprawność fotowoltaiki. Co istotne, dochodzi wtedy do nienaturalnego wzrostu temperatury modułów fotowoltaicznych oraz ich miejscowego przegrzania. Powstające w ten sposób gorące punkty (hot-spot) wywołują naprężenie ogrzanych ogniw, co może skutkować nie tylko spadkiem skuteczności całego systemu fotowoltaicznego, ale nawet uszkodzeniem warstwy zabezpieczającej ogniwo.

Jak uniknąć skutków zacienienia paneli fotowoltaicznych?

Ponieważ skutki zacienienia fotoogniw wyraźnie obniżają wydajność całego systemu PV, producenci szukają nowych rozwiązań, które usprawniłyby działanie fotowoltaiki i zminimalizowały konsekwencje czasowego przysłonięcia modułów. Najpopularniejszym rozwiązaniem są tzw. by-passy, czyli diody bocznikujące, które odłączają z systemu konkretne ogniwo w momencie jego zasłonięcia. Dzięki temu osłonięty moduł nie zakłóca pracy pozostałych paneli, a prąd może swobodnie przepływać przez diodę, wykluczając połączone ogniwa. W standardowym układzie paneli fotowoltaicznych z ogniwami krzemowymi krystalicznymi zazwyczaj mamy do czynienia z szeregiem 12 ogniw ułożonych w sześciu rzędach i podzielonych na trzy niezależne sekcje. Każda z nich wyposażona jest w autonomiczną diodę, która w momencie zacienienia fragmentu modułu odłącza tylko jedną część panelu, bez konieczności wyłączania z systemu całego modułu PV. Odwrotną sytuację możemy zaobserwować w przypadku modułów cienkowarstwowych zbudowanych z cienkich ogniw biegnących wzdłuż całego panelu. Równoległe ułożenie ogniw powoduje, że w przypadku zacienienia któregoś z nich dochodzi tylko do częściowego spadku energii systemu. Niestety, moduły cienkowarstwowe są zazwyczaj wyposażone tylko w jedną diodę, co sprawia, że w przypadku całkowitego przysłonięcia któregoś z modułów cały panel jest przez nią automatycznie odłączany.

Całkowitą pewność co do prawidłowego działania systemów fotowoltaicznych wykluczającą niepożądane działanie niekontrolowanego zacienienia czy zalegania na panelach płatów śniegu możemy uzyskać dzięki przeprowadzonym komputerowo symulacjom działania instalacji. Istotne jest również, aby przed zatwierdzeniem projektu instalacji PV upewnić się, że panele są rozmieszczone na dachu równomiernie i pod odpowiednim kątem.

Informacje podane w naszym poradniku są jedynie poglądowe. Poszczególne rozwiązania dobieramy indywidualnie, w zależności od uwarunkowań oraz zapotrzebowania Klientów.