Panel fotowoltaiczny
Jeśli fotowoltaiczne panele słoneczne składają się z pojedynczych ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą, to Panel fotowoltaiczny słoneczny, znany również po prostu jako Panel słoneczny to system składający się z grupy połączonych ze sobą paneli słonecznych.
Panel fotowoltaiczny to zatem wiele paneli słonecznych połączonych ze sobą elektrycznie, tworząc znacznie większą instalację fotowoltaiczną (system fotowoltaiczny) zwaną panelem, a ogólnie rzecz biorąc, im większa całkowita powierzchnia panelu, tym więcej energii słonecznej będzie produkować.
Kompletny system fotowoltaiczny wykorzystuje panel fotowoltaiczny jako główne źródło wytwarzania energii elektrycznej. Ilość energii słonecznej wytwarzanej przez pojedynczy panel lub moduł fotowoltaiczny nie wystarcza do ogólnego użytku.
Większość producentów produkuje standardowy panel fotowoltaiczny o napięciu wyjściowym 12V lub 24V. Łącząc wiele pojedynczych paneli fotowoltaicznych szeregowo (dla wyższego zapotrzebowania na napięcie) i równolegle (dla większego zapotrzebowania na prąd), panel fotowoltaiczny wytworzy pożądaną moc wyjściową.
Fotowoltaiczny panel słoneczny
Ogniwa i panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w prąd stały (DC). Połączenie paneli słonecznych w pojedynczy panel fotowoltaiczny jest takie samo, jak w przypadku ogniw fotowoltaicznych w jednym panelu.
Panele w tablicy mogą być połączone ze sobą elektrycznie szeregowo, równolegle lub w mieszaninie tych dwóch, ale generalnie połączenie szeregowe jest wybierane w celu uzyskania zwiększonego napięcia wyjściowego. Na przykład, gdy dwa panele słoneczne są połączone ze sobą szeregowo, ich napięcie jest podwajane, podczas gdy prąd pozostaje taki sam.
Rozmiar panelu fotowoltaicznego może składać się z kilku pojedynczych modułów fotowoltaicznych lub paneli połączonych ze sobą w środowisku miejskim i zamontowanych na dachu, lub może składać się z wielu setek paneli fotowoltaicznych połączonych ze sobą w terenie, aby dostarczać energię dla całego miasta lub dzielnicy. Elastyczność modułowych paneli fotowoltaicznych (systemu fotowoltaicznego) pozwala projektantom tworzyć systemy energii słonecznej, które mogą zaspokoić szeroką gamę potrzeb elektrycznych, bez względu na to, jak duże lub małe.
Należy pamiętać, że panele lub moduły fotowoltaiczne różnych producentów nie powinny być mieszane ze sobą w jednym układzie, nawet jeśli ich moc, napięcie lub prąd wyjściowy są nominalnie podobne. Dzieje się tak, ponieważ różnice w krzywych charakterystyki ogniwa słonecznego I-V, a także ich odpowiedź spektralna mogą powodować dodatkowe straty niedopasowania w układzie, zmniejszając w ten sposób jego ogólną wydajność.
Charakterystyka elektryczna panelu fotowoltaicznego
Charakterystyki elektryczne panelu fotowoltaicznego są podsumowane w zależności między prądem wyjściowym a napięciem. Ilość i intensywność nasłonecznienia (nasłonecznienia) kontroluje ilość prądu wyjściowego (I), a temperatura pracy ogniw słonecznych wpływa na napięcie wyjściowe (V) panelu fotowoltaicznego. Krzywe panelu fotowoltaicznego (I-V), które podsumowują zależność między prądem a napięciem, są podawane przez producentów i są podawane jako:
Parametry paneli słonecznych
LZO = napięcie obwodu otwartego: – Jest to maksymalne napięcie, które zapewnia matryca, gdy zaciski nie są podłączone do żadnego obciążenia (stan obwodu otwartego). Wartość ta jest znacznie wyższa niż Vmax, która odnosi się do pracy panelu fotowoltaicznego, która jest ustalana przez obciążenie. Wartość ta zależy od liczby paneli fotowoltaicznych połączonych ze sobą szeregowo.
ISC = prąd zwarciowy – Maksymalny prąd dostarczany przez panel fotowoltaiczny, gdy złącza wyjściowe są ze sobą zwarte (stan zwarcia). Wartość ta jest znacznie wyższa niż Imax, co odnosi się do normalnego prądu obwodu roboczego.
Pmax = maksymalny punkt mocy – Dotyczy to punktu, w którym moc dostarczana przez tablicę, która jest podłączona do odbiornika (baterie, falowniki) osiąga maksymalną wartość, gdzie Pmax = Imax x Vmax. Maksymalny punkt mocy panelu fotowoltaicznego jest mierzony w watach (W) lub watach szczytowych (Wp).
FF = współczynnik wypełnienia – Współczynnik wypełnienia jest stosunkiem między maksymalną mocą, jaką tablica może faktycznie zapewnić w normalnych warunkach pracy, a iloczynem napięcia obwodu otwartego pomnożonego przez prąd zwarciowy, ( Voc x Isc ) Ta wartość współczynnika wypełnienia daje wyobrażenie o jakości tablicy i im bliżej jest współczynnik wypełnienia 1 (jedność), tym więcej mocy może zapewnić macierz. Typowe wartości mieszczą się w zakresie od 0,7 do 0,8.
% eff = procent wydajności – Wydajność panelu fotowoltaicznego to stosunek maksymalnej mocy elektrycznej, jaką może wytworzyć tablica, w porównaniu z ilością promieniowania słonecznego uderzającego w panel. Wydajność typowego panelu słonecznego jest zwykle niska i wynosi około 10-12%, w zależności od rodzaju zastosowanych ogniw (monokrystaliczne, polikrystaliczne, amorficzne lub cienkowarstwowe).
Krzywe charakterystyki fotowoltaicznej I-V dostarczają projektantom informacji potrzebnych do skonfigurowania systemów, które mogą działać jak najbliżej maksymalnego punktu mocy szczytowej. Punkt mocy szczytowej jest mierzony, gdy moduł fotowoltaiczny wytwarza maksymalną ilość energii pod wpływem promieniowania słonecznego odpowiadającą 1000 watów na metr kwadratowy, 1000 W/m2 lub 1 kW/m2. Rozważ poniższy obwód.
Połączenia paneli fotowoltaicznych
Ten prosty panel fotowoltaiczny powyżej składa się z czterech modułów fotowoltaicznych, jak pokazano, wytwarzających dwie równoległe gałęzie, w których znajdują się dwa panele fotowoltaiczne, które są elektrycznie połączone ze sobą w celu wytworzenia obwodu szeregowego. Napięcie wyjściowe z tablicy będzie zatem równe szeregowemu połączeniu paneli fotowoltaicznych, a w naszym przykładzie powyżej oblicza się to jako: Vout = 12 V + 12 V = 24 wolty.
Prąd wyjściowy będzie równy sumie równoległych prądów rozgałęzionych. Jeśli założymy, że każdy panel fotowoltaiczny wytwarza 3,75 ampera w pełnym słońcu, całkowity prąd ( IT ) będzie równy: IT = 3,75 A + 3,75 A = 7,5 Ampera. Wtedy maksymalną moc panelu fotowoltaicznego w pełnym słońcu można obliczyć jako: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
Panel fotowoltaiczny osiąga maksymalną moc 180 watów w pełnym słońcu, ponieważ maksymalna moc wyjściowa każdego panelu lub modułu fotowoltaicznego wynosi 45 watów (12 V x 3,75 A). Jednak ze względu na różne poziomy promieniowania słonecznego, wpływ temperatury, straty elektryczne itp., Rzeczywista maksymalna moc wyjściowa jest zwykle znacznie mniejsza niż obliczone 180 watów. Następnie możemy przedstawić charakterystykę naszego panelu fotowoltaicznego jako istotę.
Charakterystyka paneli fotowoltaicznych
Diody bocznikujące w układach fotowoltaicznych
Ogniwa fotowoltaiczne i diody są urządzeniami półprzewodnikowymi wykonanymi ze stopionego ze sobą materiału krzemowego typu P i materiału krzemowego typu N. W przeciwieństwie do ogniwa fotowoltaicznego, które generuje napięcie pod wpływem światła, diody ze złączem PN działają jak półprzewodnikowy jednokierunkowy zawór elektryczny, który pozwala na przepływ prądu elektrycznego tylko w jednym kierunku.
Zaletą tego rozwiązania jest to, że diody mogą być używane do blokowania przepływu prądu elektrycznego z innych części elektrycznego obwodu słonecznego. W przypadku stosowania w fotowoltaicznym panelu słonecznym tego typu diody krzemowe są ogólnie nazywane diodami blokującymi.
W poprzednim samouczku na temat paneli fotowoltaicznych widzieliśmy, że "diody obejściowe" są używane równolegle z pojedynczym lub kilkoma fotowoltaicznymi ogniwami słonecznymi, aby zapobiec przegrzewaniu się prądu (prądów) z dobrych, dobrze nasłonecznionych ogniw fotowoltaicznych i wypalaniu słabych lub częściowo zacienionych ogniw fotowoltaicznych poprzez zapewnienie ścieżki prądowej wokół uszkodzonego ogniwa. Diody blokujące są używane inaczej niż diody bocznikujące.
Diody bocznikujące są zwykle połączone "równolegle" z ogniwem lub panelem fotowoltaicznym w celu bocznikowania prądu wokół niego, podczas gdy diody blokujące są połączone "szeregowo" z panelami fotowoltaicznymi, aby zapobiec cofaniu się do nich prądu. Diody blokujące są zatem inne niż diody obejściowe, chociaż w większości przypadków dioda jest fizycznie taka sama, ale są one inaczej instalowane i służą innemu celowi. Rozważ nasze fotowoltaiczne panele słoneczne poniżej.
Diody w układach fotowoltaicznych
Jak powiedzieliśmy wcześniej, diody to urządzenia, które pozwalają na przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Diody w kolorze zielonym to znane diody obejściowe, po jednej równolegle z każdym panelem fotowoltaicznym, aby zapewnić ścieżkę o niskiej rezystancji wokół panelu. Jednak dwie diody w kolorze czerwonym są określane jako "diody blokujące", po jednej szeregowo z każdą gałęzią szeregu. Te diody blokujące zapewniają, że prąd elektryczny wypływa tylko na zewnątrz układu szeregowego do zewnętrznego obciążenia, sterownika lub akumulatorów.
Powodem tego jest zapobieganie przepływowi prądu generowanego przez inne równolegle połączone panele fotowoltaiczne w tej samej sieci przez słabszą (zacienioną) sieć, a także zapobieganie rozładowywaniu lub odprowadzaniu w pełni naładowanych akumulatorów przez panel fotowoltaiczny w nocy. Tak więc, gdy wiele paneli fotowoltaicznych jest połączonych równolegle, w każdym równolegle połączonym odgałęzieniu należy zastosować diody blokujące.
Ogólnie rzecz biorąc, diody blokujące są stosowane w panelach fotowoltaicznych, gdy istnieją dwie lub więcej równoległych gałęzi lub istnieje możliwość, że część układu zostanie częściowo zacieniona w ciągu dnia, gdy słońce porusza się po niebie. Wielkość i rodzaj zastosowanej diody blokującej zależy od rodzaju panelu fotowoltaicznego. Dla układów energii słonecznej dostępne są dwa rodzaje diod: dioda krzemowa ze złączem PN i dioda barierowa Schottky'ego. Oba są dostępne z szerokim zakresem prądów znamionowych.
Dioda barierowa Schottky'ego ma znacznie niższy spadek napięcia przewodzenia wynoszący około 0,4 wolta, w przeciwieństwie do diod PN o 0,7 V dla urządzenia krzemowego. Ten niższy spadek napięcia pozwala na oszczędność jednego pełnego ogniwa fotowoltaicznego w każdej gałęzi szeregowej panelu słonecznego, dlatego panel jest bardziej wydajny, ponieważ mniej mocy jest rozpraszane w diodzie blokującej. Większość producentów umieszcza diody blokujące w swoich modułach fotowoltaicznych, upraszczając projektowanie.
Zbuduj swój własny panel fotowoltaiczny
Ilość odbieranego promieniowania słonecznego i dzienne zapotrzebowanie na energię to dwa czynniki kontrolujące konstrukcję paneli fotowoltaicznych i systemów energii słonecznej. Panel fotowoltaiczny musi być zwymiarowany tak, aby sprostać zapotrzebowaniu na obciążenie i uwzględnić wszelkie straty systemu, podczas gdy zacienienie dowolnej części panelu słonecznego znacznie zmniejszy moc wyjściową całego systemu.
Jeśli panele słoneczne są połączone ze sobą elektrycznie szeregowo, prąd będzie taki sam w każdym panelu, a jeśli panele są częściowo zacienione, nie mogą wytwarzać takiej samej ilości prądu. Ponadto zacienione panele fotowoltaiczne będą rozpraszać energię i odpady w postaci ciepła, zamiast je generować, a zastosowanie diod bocznikujących pomoże zapobiec takim problemom, zapewniając alternatywną ścieżkę prądu.
Diody blokujące nie są wymagane w systemie w pełni połączonym szeregowo, ale powinny być używane, aby zapobiec przepływowi prądu wstecznego z akumulatorów z powrotem do matrycy w nocy lub gdy natężenie promieniowania słonecznego jest niskie. W każdym projekcie należy uwzględnić inne warunki klimatyczne poza światłem słonecznym.
Ponieważ napięcie wyjściowe krzemowego ogniwa słonecznego jest parametrem związanym z temperaturą, projektant musi zdawać sobie sprawę z panujących temperatur dziennych, zarówno ekstremalnych (wysokich i niskich), jak i zmian sezonowych. Ponadto przy projektowaniu konstrukcji montażowej należy uwzględnić opady deszczu i śniegu. Obciążenie wiatrem jest szczególnie ważne w instalacjach na szczytach gór.
W naszym następnym samouczku na temat "Energii słonecznej" przyjrzymy się, w jaki sposób możemy wykorzystać półprzewodnikowe panele fotowoltaiczne i panele słoneczne jako część samodzielnego systemu fotowoltaicznego do generowania energii do zastosowań poza siecią.
Jeśli fotowoltaiczne panele słoneczne składają się z pojedynczych ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą, to Panel fotowoltaiczny słoneczny, znany również po prostu jako Panel słoneczny to system składający się z grupy połączonych ze sobą paneli słonecznych.
Panel fotowoltaiczny to zatem wiele paneli słonecznych połączonych ze sobą elektrycznie, tworząc znacznie większą instalację fotowoltaiczną (system fotowoltaiczny) zwaną panelem, a ogólnie rzecz biorąc, im większa całkowita powierzchnia panelu, tym więcej energii słonecznej będzie produkować.
Kompletny system fotowoltaiczny wykorzystuje panel fotowoltaiczny jako główne źródło wytwarzania energii elektrycznej. Ilość energii słonecznej wytwarzanej przez pojedynczy panel lub moduł fotowoltaiczny nie wystarcza do ogólnego użytku.
Większość producentów produkuje standardowy panel fotowoltaiczny o napięciu wyjściowym 12V lub 24V. Łącząc wiele pojedynczych paneli fotowoltaicznych szeregowo (dla wyższego zapotrzebowania na napięcie) i równolegle (dla większego zapotrzebowania na prąd), panel fotowoltaiczny wytworzy pożądaną moc wyjściową.
Fotowoltaiczny panel słoneczny
Ogniwa i panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w prąd stały (DC). Połączenie paneli słonecznych w pojedynczy panel fotowoltaiczny jest takie samo, jak w przypadku ogniw fotowoltaicznych w jednym panelu.
Panele w tablicy mogą być połączone ze sobą elektrycznie szeregowo, równolegle lub w mieszaninie tych dwóch, ale generalnie połączenie szeregowe jest wybierane w celu uzyskania zwiększonego napięcia wyjściowego. Na przykład, gdy dwa panele słoneczne są połączone ze sobą szeregowo, ich napięcie jest podwajane, podczas gdy prąd pozostaje taki sam.
Rozmiar panelu fotowoltaicznego może składać się z kilku pojedynczych modułów fotowoltaicznych lub paneli połączonych ze sobą w środowisku miejskim i zamontowanych na dachu, lub może składać się z wielu setek paneli fotowoltaicznych połączonych ze sobą w terenie, aby dostarczać energię dla całego miasta lub dzielnicy. Elastyczność modułowych paneli fotowoltaicznych (systemu fotowoltaicznego) pozwala projektantom tworzyć systemy energii słonecznej, które mogą zaspokoić szeroką gamę potrzeb elektrycznych, bez względu na to, jak duże lub małe.
Należy pamiętać, że panele lub moduły fotowoltaiczne różnych producentów nie powinny być mieszane ze sobą w jednym układzie, nawet jeśli ich moc, napięcie lub prąd wyjściowy są nominalnie podobne. Dzieje się tak, ponieważ różnice w krzywych charakterystyki ogniwa słonecznego I-V, a także ich odpowiedź spektralna mogą powodować dodatkowe straty niedopasowania w układzie, zmniejszając w ten sposób jego ogólną wydajność.
Charakterystyka elektryczna panelu fotowoltaicznego
Charakterystyki elektryczne panelu fotowoltaicznego są podsumowane w zależności między prądem wyjściowym a napięciem. Ilość i intensywność nasłonecznienia (nasłonecznienia) kontroluje ilość prądu wyjściowego (I), a temperatura pracy ogniw słonecznych wpływa na napięcie wyjściowe (V) panelu fotowoltaicznego. Krzywe panelu fotowoltaicznego (I-V), które podsumowują zależność między prądem a napięciem, są podawane przez producentów i są podawane jako:
Parametry paneli słonecznych
LZO = napięcie obwodu otwartego: – Jest to maksymalne napięcie, które zapewnia matryca, gdy zaciski nie są podłączone do żadnego obciążenia (stan obwodu otwartego). Wartość ta jest znacznie wyższa niż Vmax, która odnosi się do pracy panelu fotowoltaicznego, która jest ustalana przez obciążenie. Wartość ta zależy od liczby paneli fotowoltaicznych połączonych ze sobą szeregowo.
ISC = prąd zwarciowy – Maksymalny prąd dostarczany przez panel fotowoltaiczny, gdy złącza wyjściowe są ze sobą zwarte (stan zwarcia). Wartość ta jest znacznie wyższa niż Imax, co odnosi się do normalnego prądu obwodu roboczego.
Pmax = maksymalny punkt mocy – Dotyczy to punktu, w którym moc dostarczana przez tablicę, która jest podłączona do odbiornika (baterie, falowniki) osiąga maksymalną wartość, gdzie Pmax = Imax x Vmax. Maksymalny punkt mocy panelu fotowoltaicznego jest mierzony w watach (W) lub watach szczytowych (Wp).
FF = współczynnik wypełnienia – Współczynnik wypełnienia jest stosunkiem między maksymalną mocą, jaką tablica może faktycznie zapewnić w normalnych warunkach pracy, a iloczynem napięcia obwodu otwartego pomnożonego przez prąd zwarciowy, ( Voc x Isc ) Ta wartość współczynnika wypełnienia daje wyobrażenie o jakości tablicy i im bliżej jest współczynnik wypełnienia 1 (jedność), tym więcej mocy może zapewnić macierz. Typowe wartości mieszczą się w zakresie od 0,7 do 0,8.
% eff = procent wydajności – Wydajność panelu fotowoltaicznego to stosunek maksymalnej mocy elektrycznej, jaką może wytworzyć tablica, w porównaniu z ilością promieniowania słonecznego uderzającego w panel. Wydajność typowego panelu słonecznego jest zwykle niska i wynosi około 10-12%, w zależności od rodzaju zastosowanych ogniw (monokrystaliczne, polikrystaliczne, amorficzne lub cienkowarstwowe).
Krzywe charakterystyki fotowoltaicznej I-V dostarczają projektantom informacji potrzebnych do skonfigurowania systemów, które mogą działać jak najbliżej maksymalnego punktu mocy szczytowej. Punkt mocy szczytowej jest mierzony, gdy moduł fotowoltaiczny wytwarza maksymalną ilość energii pod wpływem promieniowania słonecznego odpowiadającą 1000 watów na metr kwadratowy, 1000 W/m2 lub 1 kW/m2. Rozważ poniższy obwód.
Połączenia paneli fotowoltaicznych
Ten prosty panel fotowoltaiczny powyżej składa się z czterech modułów fotowoltaicznych, jak pokazano, wytwarzających dwie równoległe gałęzie, w których znajdują się dwa panele fotowoltaiczne, które są elektrycznie połączone ze sobą w celu wytworzenia obwodu szeregowego. Napięcie wyjściowe z tablicy będzie zatem równe szeregowemu połączeniu paneli fotowoltaicznych, a w naszym przykładzie powyżej oblicza się to jako: Vout = 12 V + 12 V = 24 wolty.
Prąd wyjściowy będzie równy sumie równoległych prądów rozgałęzionych. Jeśli założymy, że każdy panel fotowoltaiczny wytwarza 3,75 ampera w pełnym słońcu, całkowity prąd ( IT ) będzie równy: IT = 3,75 A + 3,75 A = 7,5 Ampera. Wtedy maksymalną moc panelu fotowoltaicznego w pełnym słońcu można obliczyć jako: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
Panel fotowoltaiczny osiąga maksymalną moc 180 watów w pełnym słońcu, ponieważ maksymalna moc wyjściowa każdego panelu lub modułu fotowoltaicznego wynosi 45 watów (12 V x 3,75 A). Jednak ze względu na różne poziomy promieniowania słonecznego, wpływ temperatury, straty elektryczne itp., Rzeczywista maksymalna moc wyjściowa jest zwykle znacznie mniejsza niż obliczone 180 watów. Następnie możemy przedstawić charakterystykę naszego panelu fotowoltaicznego jako istotę.
Charakterystyka paneli fotowoltaicznych
Diody bocznikujące w układach fotowoltaicznych
Ogniwa fotowoltaiczne i diody są urządzeniami półprzewodnikowymi wykonanymi ze stopionego ze sobą materiału krzemowego typu P i materiału krzemowego typu N. W przeciwieństwie do ogniwa fotowoltaicznego, które generuje napięcie pod wpływem światła, diody ze złączem PN działają jak półprzewodnikowy jednokierunkowy zawór elektryczny, który pozwala na przepływ prądu elektrycznego tylko w jednym kierunku.
Zaletą tego rozwiązania jest to, że diody mogą być używane do blokowania przepływu prądu elektrycznego z innych części elektrycznego obwodu słonecznego. W przypadku stosowania w fotowoltaicznym panelu słonecznym tego typu diody krzemowe są ogólnie nazywane diodami blokującymi.
W poprzednim samouczku na temat paneli fotowoltaicznych widzieliśmy, że "diody obejściowe" są używane równolegle z pojedynczym lub kilkoma fotowoltaicznymi ogniwami słonecznymi, aby zapobiec przegrzewaniu się prądu (prądów) z dobrych, dobrze nasłonecznionych ogniw fotowoltaicznych i wypalaniu słabych lub częściowo zacienionych ogniw fotowoltaicznych poprzez zapewnienie ścieżki prądowej wokół uszkodzonego ogniwa. Diody blokujące są używane inaczej niż diody bocznikujące.
Diody bocznikujące są zwykle połączone "równolegle" z ogniwem lub panelem fotowoltaicznym w celu bocznikowania prądu wokół niego, podczas gdy diody blokujące są połączone "szeregowo" z panelami fotowoltaicznymi, aby zapobiec cofaniu się do nich prądu. Diody blokujące są zatem inne niż diody obejściowe, chociaż w większości przypadków dioda jest fizycznie taka sama, ale są one inaczej instalowane i służą innemu celowi. Rozważ nasze fotowoltaiczne panele słoneczne poniżej.
Diody w układach fotowoltaicznych
Jak powiedzieliśmy wcześniej, diody to urządzenia, które pozwalają na przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Diody w kolorze zielonym to znane diody obejściowe, po jednej równolegle z każdym panelem fotowoltaicznym, aby zapewnić ścieżkę o niskiej rezystancji wokół panelu. Jednak dwie diody w kolorze czerwonym są określane jako "diody blokujące", po jednej szeregowo z każdą gałęzią szeregu. Te diody blokujące zapewniają, że prąd elektryczny wypływa tylko na zewnątrz układu szeregowego do zewnętrznego obciążenia, sterownika lub akumulatorów.
Powodem tego jest zapobieganie przepływowi prądu generowanego przez inne równolegle połączone panele fotowoltaiczne w tej samej sieci przez słabszą (zacienioną) sieć, a także zapobieganie rozładowywaniu lub odprowadzaniu w pełni naładowanych akumulatorów przez panel fotowoltaiczny w nocy. Tak więc, gdy wiele paneli fotowoltaicznych jest połączonych równolegle, w każdym równolegle połączonym odgałęzieniu należy zastosować diody blokujące.
Ogólnie rzecz biorąc, diody blokujące są stosowane w panelach fotowoltaicznych, gdy istnieją dwie lub więcej równoległych gałęzi lub istnieje możliwość, że część układu zostanie częściowo zacieniona w ciągu dnia, gdy słońce porusza się po niebie. Wielkość i rodzaj zastosowanej diody blokującej zależy od rodzaju panelu fotowoltaicznego. Dla układów energii słonecznej dostępne są dwa rodzaje diod: dioda krzemowa ze złączem PN i dioda barierowa Schottky'ego. Oba są dostępne z szerokim zakresem prądów znamionowych.
Dioda barierowa Schottky'ego ma znacznie niższy spadek napięcia przewodzenia wynoszący około 0,4 wolta, w przeciwieństwie do diod PN o 0,7 V dla urządzenia krzemowego. Ten niższy spadek napięcia pozwala na oszczędność jednego pełnego ogniwa fotowoltaicznego w każdej gałęzi szeregowej panelu słonecznego, dlatego panel jest bardziej wydajny, ponieważ mniej mocy jest rozpraszane w diodzie blokującej. Większość producentów umieszcza diody blokujące w swoich modułach fotowoltaicznych, upraszczając projektowanie.
Zbuduj swój własny panel fotowoltaiczny
Ilość odbieranego promieniowania słonecznego i dzienne zapotrzebowanie na energię to dwa czynniki kontrolujące konstrukcję paneli fotowoltaicznych i systemów energii słonecznej. Panel fotowoltaiczny musi być zwymiarowany tak, aby sprostać zapotrzebowaniu na obciążenie i uwzględnić wszelkie straty systemu, podczas gdy zacienienie dowolnej części panelu słonecznego znacznie zmniejszy moc wyjściową całego systemu.
Jeśli panele słoneczne są połączone ze sobą elektrycznie szeregowo, prąd będzie taki sam w każdym panelu, a jeśli panele są częściowo zacienione, nie mogą wytwarzać takiej samej ilości prądu. Ponadto zacienione panele fotowoltaiczne będą rozpraszać energię i odpady w postaci ciepła, zamiast je generować, a zastosowanie diod bocznikujących pomoże zapobiec takim problemom, zapewniając alternatywną ścieżkę prądu.
Diody blokujące nie są wymagane w systemie w pełni połączonym szeregowo, ale powinny być używane, aby zapobiec przepływowi prądu wstecznego z akumulatorów z powrotem do matrycy w nocy lub gdy natężenie promieniowania słonecznego jest niskie. W każdym projekcie należy uwzględnić inne warunki klimatyczne poza światłem słonecznym.
Ponieważ napięcie wyjściowe krzemowego ogniwa słonecznego jest parametrem związanym z temperaturą, projektant musi zdawać sobie sprawę z panujących temperatur dziennych, zarówno ekstremalnych (wysokich i niskich), jak i zmian sezonowych. Ponadto przy projektowaniu konstrukcji montażowej należy uwzględnić opady deszczu i śniegu. Obciążenie wiatrem jest szczególnie ważne w instalacjach na szczytach gór.
W naszym następnym samouczku na temat "Energii słonecznej" przyjrzymy się, w jaki sposób możemy wykorzystać półprzewodnikowe panele fotowoltaiczne i panele słoneczne jako część samodzielnego systemu fotowoltaicznego do generowania energii do zastosowań poza siecią.