Słoneczny układ fotowoltaiczny
Jeśli fotowoltaiczne panele słoneczne składają się z pojedynczych ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą, wówczasPanele fotowoltaiczne, znany również po prostu jakoPanele słoneczneto system składający się z grupy połączonych ze sobą paneli słonecznych.
Układ fotowoltaiczny to zatem wiele paneli słonecznych połączonych elektrycznie ze sobą, tworząc znacznie większą instalację fotowoltaiczną (system PV) zwaną macierzą, a ogólnie rzecz biorąc, im większa całkowita powierzchnia tablicy, tym więcej energii słonecznej wyprodukuje.
Kompletny system fotowoltaiczny wykorzystuje układ fotowoltaiczny jako główne źródło do wytwarzania energii elektrycznej. Ilość energii słonecznej wytwarzanej przez pojedynczy panel fotowoltaiczny lub moduł nie wystarcza do ogólnego użytku.
Większość producentów produkuje standardowe panele fotowoltaiczne o napięciu wyjściowym 12V lub 24V. Łącząc wiele pojedynczych paneli fotowoltaicznych szeregowo (dla wyższego zapotrzebowania na napięcie) i równolegle (dla wyższego zapotrzebowania na prąd), układ fotowoltaiczny wytworzy pożądaną moc wyjściową.
Fotowoltaiczny układ słoneczny
Ogniwa i panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną prądu stałego (DC). Połączenie paneli słonecznych w jednym układzie fotowoltaicznym jest takie samo jak w przypadku ogniw fotowoltaicznych w jednym panelu.
Panele w macierzy mogą być połączone elektrycznie ze sobą szeregowo, równolegle lub w mieszaninie tych dwóch, ale generalnie wybiera się połączenie szeregowe, aby uzyskać zwiększone napięcie wyjściowe. Na przykład, gdy dwa panele słoneczne są połączone szeregowo, ich napięcie jest podwajane, podczas gdy prąd pozostaje taki sam.
Rozmiar sieci fotowoltaicznej 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 polu w celu dostarczania energii dla całego miasta lub dzielnicy. Elastyczność modułowej matrycy fotowoltaicznej (system PV) pozwala projektantom tworzyć systemy energii słonecznej, które mogą zaspokoić szeroki zakres potrzeb elektrycznych, bez względu na to, jak duże lub małe.
Ważne jest, aby pamiętać, że panele fotowoltaiczne lub moduły różnych producentów nie powinny być mieszane ze sobą w jedną tablicę, nawet jeśli ich moc wyjściowa, napięciowa lub prądowa są nominalnie podobne. Wynika to z faktu, że różnice w krzywych charakterystycznych I-V ogniw słonecznych, a także ich odpowiedź spektralna mogą powodować dodatkowe straty niedopasowania w macierzy, zmniejszając w ten sposób jej ogólną wydajność.
Charakterystyka elektryczna układu fotowoltaicznego
Charakterystyki elektryczne układu fotowoltaicznego są podsumowane w zależności między prądem wyjściowym a napięciem. Ilość i intensywność nasłonecznienia (natężenie promieniowania słonecznego) kontroluje ilość prądu wyjściowego ( I ), a temperatura pracy ogniw słonecznych wpływa na napięcie wyjściowe ( V ) układu PV. Krzywe paneli fotowoltaicznych (I-V), które podsumowują zależność między prądem a napięciem, są podawane przez producentów i są podane jako:
Parametry paneli słonecznych
LZO = napięcie obwodu otwartego:– Jest to maksymalne napięcie, które zapewnia macierz, gdy zaciski nie są podłączone do żadnego obciążenia (warunek otwartego obwodu). Wartość ta jest znacznie wyższa niż Vmax, która odnosi się do działania układu fotowoltaicznego, który jest ustalany przez obciążenie. Wartość ta zależy od liczby paneli fotowoltaicznych połączonych ze sobą szeregowo.
ISC = prąd zwarciowy– Maksymalny prąd dostarczany przez układ fotowoltaiczny przy zwarciu złączy wyjściowych (warunek zwarcia). Ta wartość jest znacznie wyższa niż Imax, która odnosi się do normalnego prądu obwodu roboczego.
Pmax = maksymalny punkt mocy– Odnosi się do punktu, w którym moc dostarczana przez macierz podłączoną do obciążenia (baterie, falowniki) jest na maksymalnej wartości, gdzie Pmax = Imax x Vmax. Maksymalny punkt mocy układu fotowoltaicznego jest mierzony w watach (W) lub szczytowych watach (Wp).
FF = współczynnik wypełnienia –Współczynnik wypełnienia jest stosunkiem między maksymalną mocą, jaką macierz może faktycznie zapewnić w normalnych warunkach pracy, a iloczynem napięcia obwodu otwartego pomnożonego przez prąd zwarcia, ( Voc x Isc ) Ta wartość współczynnika wypełnienia daje wyobrażenie o jakości macierzy i im bliżej współczynnik wypełnienia wynosi 1 (jedność), Im więcej mocy może zapewnić macierz. Typowe wartości mieszczą się w przedziale od 0,7 do 0,8.
% eff = procent sprawności –Wydajność układu fotowoltaicznego to stosunek maksymalnej mocy elektrycznej, jaką może wytworzyć macierz, do ilości natężenia promieniowania słonecznego uderzającego w macierz. Wydajność typowego panelu słonecznego jest zwykle niska i wynosi około 10-12%, w zależności od rodzaju zastosowanych ogniw (monokrystalicznych, polikrystalicznych, amorficznych lub cienkich warstw).
Fotowoltaiczne krzywe charakterystyk I-V dostarczają projektantom informacji potrzebnych do skonfigurowania systemów, które mogą działać jak najbliżej maksymalnego punktu mocy szczytowej. Szczytowy punkt mocy jest mierzony, ponieważ moduł fotowoltaiczny wytwarza maksymalną ilość energii pod wpływem promieniowania słonecznego równoważną 1000 watów na metr kwadratowy, 1000 W / m2 lub 1 kW / m2. Rozważ poniższy obwód.
Połączenia paneli fotowoltaicznych
Ta prosta macierz fotowoltaiczna 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 macierzy będzie zatem równe połączeniu szeregowemu paneli fotowoltaicznych, aw naszym przykładzie powyżej jest to obliczane jako: Vout = 12V + 12V = 24 Volts.
Prąd wyjściowy będzie równy sumie równoległych prądów gałęzi. Jeśli założymy, że każdy panel fotowoltaiczny wytwarza 3,75 ampera przy pełnym słońcu, całkowity prąd (IT) będzie równy: IT = 3,75A + 3,75A = 7,5 ampera. Wówczas maksymalną moc układu fotowoltaicznego przy pełnym słońcu można obliczyć jako: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
Układ 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 naszą charakterystykę macierzy fotowoltaicznej jako będącą.
Charakterystyka matrycy fotowoltaicznej
Diody obejściowe w macierzach fotowoltaicznych
Ogniwa fotowoltaiczne i diody są urządzeniami półprzewodnikowymi wykonanymi z materiału krzemowego typu P i materiału krzemowego typu N połączonych ze sobą. W przeciwieństwie do ogniwa fotowoltaicznego, które generuje napięcie pod wpływem światła, diody złączowe PN działają jak jednokierunkowy zawór elektryczny w stanie stałym, który pozwala na przepływ prądu elektrycznego tylko w jednym kierunku.
Zaletą tego jest to, że diody mogą być używane do blokowania przepływu prądu elektrycznego z innych części elektrycznego obwodu słonecznego. W przypadku stosowania w fotowoltaicznym układzie 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 prądowi (-om) płynącemu z dobrych, dobrze wystawionych na światło słoneczne ogniw fotowoltaicznych, przegrzaniu i wypaleniu słabych lub częściowo zacienionych ogniw fotowoltaicznych, zapewniając ścieżkę prądu wokół uszkodzonej komórki. Diody blokujące są stosowane inaczej niż diody obejściowe.
Diody obejściowe są zwykle połączone "równolegle" z ogniwem fotowoltaicznym lub panelem w celu przetaczania prądu wokół niego, podczas gdy diody blokujące są połączone "szeregowo" z panelami fotowoltaicznymi, aby zapobiec przepływowi prądu z powrotem do nich. Diody blokujące są zatem inne niż diody obejściowe, chociaż w większości przypadków dioda jest fizycznie taka sama, ale są one instalowane inaczej i służą innemu celowi. Rozważ nasz fotowoltaiczny panel słoneczny poniżej.
Diody w macierzach fotowoltaicznych
Jak powiedzieliśmy wcześniej, diody są urządzeniami, które umożliwiają przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Diody w kolorze zielonym to znane diody obejściowe, po jednej równolegle z każdym panelem fotowoltaicznym, aby zapewnić ścieżkę niskiej rezystancji wokół panelu. Jednak dwie diody w kolorze czerwonym są określane jako "diody blokujące", po jednej szeregowo z każdą gałęzią serii. Te diody blokujące zapewniają, że prąd elektryczny wypływa tylko z układu szeregowego do zewnętrznego obciążenia, sterownika lub baterii.
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 z powrotem w pełni naładowanych akumulatorów przez sieć fotowoltaiczną w nocy. Tak więc, gdy wiele paneli fotowoltaicznych jest połączonych równolegle, diody blokujące powinny być stosowane w każdej równolegle połączonej gałęzi.
Ogólnie rzecz biorąc, diody blokujące są stosowane w macierzach fotowoltaicznych, gdy istnieją dwie lub więcej równoległych gałęzi lub istnieje możliwość, że niektóre z tablic staną się częściowo zacienione w ciągu dnia, gdy słońce porusza się po niebie. Rozmiar i rodzaj zastosowanej diody blokującej zależy od rodzaju układu fotowoltaicznego. Do paneli słonecznych dostępne są dwa rodzaje diod: dioda krzemowa ze złączem PN i dioda barierowa Schottky'ego. Oba są dostępne z szerokim zakresem aktualnych ocen.
Dioda barierowa Schottky'ego ma znacznie mniejszy spadek napięcia przewodzenia wynoszący około 0,4 wolta, w przeciwieństwie do diod PN o spadku 0,7 wolta dla urządzenia krzemowego. Ten niższy spadek napięcia pozwala zaoszczędzić jedno pełne ogniwo fotowoltaiczne w każdej gałęzi szeregowej układu słonecznego, dlatego układ jest bardziej wydajny, ponieważ mniej mocy jest rozpraszane w diodzie blokującej. Większość producentów umieszcza diody blokujące w swoich modułach fotowoltaicznych, upraszczając konstrukcję.
Zbuduj własną macierz fotowoltaiczną
Ilość odbieranego promieniowania słonecznego i dzienne zapotrzebowanie na energię to dwa czynniki kontrolujące projektowanie systemów fotowoltaicznych i słonecznych. Układ fotowoltaiczny musi być tak dobrany, aby sprostać zapotrzebowaniu na obciążenie i uwzględnić wszelkie straty systemu, podczas gdy zacienienie dowolnej części panelu słonecznego znacznie zmniejszy wydajność całego systemu.
Jeśli panele słoneczne są połączone elektrycznie ze sobą 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 jako ciepło, a nie je generować, a zastosowanie diod obejściowych pomoże zapobiec takim problemom, zapewniając alternatywną ścieżkę prądu.
Diody blokujące nie są wymagane w całkowicie połączonym szeregowo systemie, ale powinny być stosowane, aby zapobiec przepływowi prądu wstecznego z akumulatorów z powrotem do macierzy w nocy lub gdy natężenie promieniowania słonecznego jest niskie. Inne warunki klimatyczne oprócz światła słonecznego muszą być brane pod uwagę w każdym projekcie.
Ponieważ napięcie wyjściowe krzemowego ogniwa słonecznego jest parametrem związanym z temperaturą, projektant musi być świadomy panujących dziennych temperatur, zarówno ekstremalnych (wysokich i niskich), jak i wahań sezonowych. Ponadto opady deszczu i śniegu muszą być brane pod uwagę przy projektowaniu konstrukcji montażowej. Obciążenie wiatrem jest szczególnie ważne w instalacjach na szczytach górskich.
W naszym następnym samouczku na temat "Energii słonecznej" przyjrzymy się, w jaki sposób możemy wykorzystać półprzewodnikowe panele fotowoltaiczne i panele słoneczne w ramach samodzielnego systemu fotowoltaicznego do generowania energii do zastosowań poza siecią.
Jeśli fotowoltaiczne panele słoneczne składają się z pojedynczych ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą, wówczasPanele fotowoltaiczne, znany również po prostu jakoPanele słoneczneto system składający się z grupy połączonych ze sobą paneli słonecznych.
Układ fotowoltaiczny to zatem wiele paneli słonecznych połączonych elektrycznie ze sobą, tworząc znacznie większą instalację fotowoltaiczną (system PV) zwaną macierzą, a ogólnie rzecz biorąc, im większa całkowita powierzchnia tablicy, tym więcej energii słonecznej wyprodukuje.
Kompletny system fotowoltaiczny wykorzystuje układ fotowoltaiczny jako główne źródło do wytwarzania energii elektrycznej. Ilość energii słonecznej wytwarzanej przez pojedynczy panel fotowoltaiczny lub moduł nie wystarcza do ogólnego użytku.
Większość producentów produkuje standardowe panele fotowoltaiczne o napięciu wyjściowym 12V lub 24V. Łącząc wiele pojedynczych paneli fotowoltaicznych szeregowo (dla wyższego zapotrzebowania na napięcie) i równolegle (dla wyższego zapotrzebowania na prąd), układ fotowoltaiczny wytworzy pożądaną moc wyjściową.
Fotowoltaiczny układ słoneczny
Ogniwa i panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną prądu stałego (DC). Połączenie paneli słonecznych w jednym układzie fotowoltaicznym jest takie samo jak w przypadku ogniw fotowoltaicznych w jednym panelu.
Panele w macierzy mogą być połączone elektrycznie ze sobą szeregowo, równolegle lub w mieszaninie tych dwóch, ale generalnie wybiera się połączenie szeregowe, aby uzyskać zwiększone napięcie wyjściowe. Na przykład, gdy dwa panele słoneczne są połączone szeregowo, ich napięcie jest podwajane, podczas gdy prąd pozostaje taki sam.
Rozmiar sieci fotowoltaicznej 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 polu w celu dostarczania energii dla całego miasta lub dzielnicy. Elastyczność modułowej matrycy fotowoltaicznej (system PV) pozwala projektantom tworzyć systemy energii słonecznej, które mogą zaspokoić szeroki zakres potrzeb elektrycznych, bez względu na to, jak duże lub małe.
Ważne jest, aby pamiętać, że panele fotowoltaiczne lub moduły różnych producentów nie powinny być mieszane ze sobą w jedną tablicę, nawet jeśli ich moc wyjściowa, napięciowa lub prądowa są nominalnie podobne. Wynika to z faktu, że różnice w krzywych charakterystycznych I-V ogniw słonecznych, a także ich odpowiedź spektralna mogą powodować dodatkowe straty niedopasowania w macierzy, zmniejszając w ten sposób jej ogólną wydajność.
Charakterystyka elektryczna układu fotowoltaicznego
Charakterystyki elektryczne układu fotowoltaicznego są podsumowane w zależności między prądem wyjściowym a napięciem. Ilość i intensywność nasłonecznienia (natężenie promieniowania słonecznego) kontroluje ilość prądu wyjściowego ( I ), a temperatura pracy ogniw słonecznych wpływa na napięcie wyjściowe ( V ) układu PV. Krzywe paneli fotowoltaicznych (I-V), które podsumowują zależność między prądem a napięciem, są podawane przez producentów i są podane jako:
Parametry paneli słonecznych
LZO = napięcie obwodu otwartego:– Jest to maksymalne napięcie, które zapewnia macierz, gdy zaciski nie są podłączone do żadnego obciążenia (warunek otwartego obwodu). Wartość ta jest znacznie wyższa niż Vmax, która odnosi się do działania układu fotowoltaicznego, który jest ustalany przez obciążenie. Wartość ta zależy od liczby paneli fotowoltaicznych połączonych ze sobą szeregowo.
ISC = prąd zwarciowy– Maksymalny prąd dostarczany przez układ fotowoltaiczny przy zwarciu złączy wyjściowych (warunek zwarcia). Ta wartość jest znacznie wyższa niż Imax, która odnosi się do normalnego prądu obwodu roboczego.
Pmax = maksymalny punkt mocy– Odnosi się do punktu, w którym moc dostarczana przez macierz podłączoną do obciążenia (baterie, falowniki) jest na maksymalnej wartości, gdzie Pmax = Imax x Vmax. Maksymalny punkt mocy układu fotowoltaicznego jest mierzony w watach (W) lub szczytowych watach (Wp).
FF = współczynnik wypełnienia –Współczynnik wypełnienia jest stosunkiem między maksymalną mocą, jaką macierz może faktycznie zapewnić w normalnych warunkach pracy, a iloczynem napięcia obwodu otwartego pomnożonego przez prąd zwarcia, ( Voc x Isc ) Ta wartość współczynnika wypełnienia daje wyobrażenie o jakości macierzy i im bliżej współczynnik wypełnienia wynosi 1 (jedność), Im więcej mocy może zapewnić macierz. Typowe wartości mieszczą się w przedziale od 0,7 do 0,8.
% eff = procent sprawności –Wydajność układu fotowoltaicznego to stosunek maksymalnej mocy elektrycznej, jaką może wytworzyć macierz, do ilości natężenia promieniowania słonecznego uderzającego w macierz. Wydajność typowego panelu słonecznego jest zwykle niska i wynosi około 10-12%, w zależności od rodzaju zastosowanych ogniw (monokrystalicznych, polikrystalicznych, amorficznych lub cienkich warstw).
Fotowoltaiczne krzywe charakterystyk I-V dostarczają projektantom informacji potrzebnych do skonfigurowania systemów, które mogą działać jak najbliżej maksymalnego punktu mocy szczytowej. Szczytowy punkt mocy jest mierzony, ponieważ moduł fotowoltaiczny wytwarza maksymalną ilość energii pod wpływem promieniowania słonecznego równoważną 1000 watów na metr kwadratowy, 1000 W / m2 lub 1 kW / m2. Rozważ poniższy obwód.
Połączenia paneli fotowoltaicznych
Ta prosta macierz fotowoltaiczna 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 macierzy będzie zatem równe połączeniu szeregowemu paneli fotowoltaicznych, aw naszym przykładzie powyżej jest to obliczane jako: Vout = 12V + 12V = 24 Volts.
Prąd wyjściowy będzie równy sumie równoległych prądów gałęzi. Jeśli założymy, że każdy panel fotowoltaiczny wytwarza 3,75 ampera przy pełnym słońcu, całkowity prąd (IT) będzie równy: IT = 3,75A + 3,75A = 7,5 ampera. Wówczas maksymalną moc układu fotowoltaicznego przy pełnym słońcu można obliczyć jako: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
Układ 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 naszą charakterystykę macierzy fotowoltaicznej jako będącą.
Charakterystyka matrycy fotowoltaicznej
Diody obejściowe w macierzach fotowoltaicznych
Ogniwa fotowoltaiczne i diody są urządzeniami półprzewodnikowymi wykonanymi z materiału krzemowego typu P i materiału krzemowego typu N połączonych ze sobą. W przeciwieństwie do ogniwa fotowoltaicznego, które generuje napięcie pod wpływem światła, diody złączowe PN działają jak jednokierunkowy zawór elektryczny w stanie stałym, który pozwala na przepływ prądu elektrycznego tylko w jednym kierunku.
Zaletą tego jest to, że diody mogą być używane do blokowania przepływu prądu elektrycznego z innych części elektrycznego obwodu słonecznego. W przypadku stosowania w fotowoltaicznym układzie 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 prądowi (-om) płynącemu z dobrych, dobrze wystawionych na światło słoneczne ogniw fotowoltaicznych, przegrzaniu i wypaleniu słabych lub częściowo zacienionych ogniw fotowoltaicznych, zapewniając ścieżkę prądu wokół uszkodzonej komórki. Diody blokujące są stosowane inaczej niż diody obejściowe.
Diody obejściowe są zwykle połączone "równolegle" z ogniwem fotowoltaicznym lub panelem w celu przetaczania prądu wokół niego, podczas gdy diody blokujące są połączone "szeregowo" z panelami fotowoltaicznymi, aby zapobiec przepływowi prądu z powrotem do nich. Diody blokujące są zatem inne niż diody obejściowe, chociaż w większości przypadków dioda jest fizycznie taka sama, ale są one instalowane inaczej i służą innemu celowi. Rozważ nasz fotowoltaiczny panel słoneczny poniżej.
Diody w macierzach fotowoltaicznych
Jak powiedzieliśmy wcześniej, diody są urządzeniami, które umożliwiają przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Diody w kolorze zielonym to znane diody obejściowe, po jednej równolegle z każdym panelem fotowoltaicznym, aby zapewnić ścieżkę niskiej rezystancji wokół panelu. Jednak dwie diody w kolorze czerwonym są określane jako "diody blokujące", po jednej szeregowo z każdą gałęzią serii. Te diody blokujące zapewniają, że prąd elektryczny wypływa tylko z układu szeregowego do zewnętrznego obciążenia, sterownika lub baterii.
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 z powrotem w pełni naładowanych akumulatorów przez sieć fotowoltaiczną w nocy. Tak więc, gdy wiele paneli fotowoltaicznych jest połączonych równolegle, diody blokujące powinny być stosowane w każdej równolegle połączonej gałęzi.
Ogólnie rzecz biorąc, diody blokujące są stosowane w macierzach fotowoltaicznych, gdy istnieją dwie lub więcej równoległych gałęzi lub istnieje możliwość, że niektóre z tablic staną się częściowo zacienione w ciągu dnia, gdy słońce porusza się po niebie. Rozmiar i rodzaj zastosowanej diody blokującej zależy od rodzaju układu fotowoltaicznego. Do paneli słonecznych dostępne są dwa rodzaje diod: dioda krzemowa ze złączem PN i dioda barierowa Schottky'ego. Oba są dostępne z szerokim zakresem aktualnych ocen.
Dioda barierowa Schottky'ego ma znacznie mniejszy spadek napięcia przewodzenia wynoszący około 0,4 wolta, w przeciwieństwie do diod PN o spadku 0,7 wolta dla urządzenia krzemowego. Ten niższy spadek napięcia pozwala zaoszczędzić jedno pełne ogniwo fotowoltaiczne w każdej gałęzi szeregowej układu słonecznego, dlatego układ jest bardziej wydajny, ponieważ mniej mocy jest rozpraszane w diodzie blokującej. Większość producentów umieszcza diody blokujące w swoich modułach fotowoltaicznych, upraszczając konstrukcję.
Zbuduj własną macierz fotowoltaiczną
Ilość odbieranego promieniowania słonecznego i dzienne zapotrzebowanie na energię to dwa czynniki kontrolujące projektowanie systemów fotowoltaicznych i słonecznych. Układ fotowoltaiczny musi być tak dobrany, aby sprostać zapotrzebowaniu na obciążenie i uwzględnić wszelkie straty systemu, podczas gdy zacienienie dowolnej części panelu słonecznego znacznie zmniejszy wydajność całego systemu.
Jeśli panele słoneczne są połączone elektrycznie ze sobą 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 jako ciepło, a nie je generować, a zastosowanie diod obejściowych pomoże zapobiec takim problemom, zapewniając alternatywną ścieżkę prądu.
Diody blokujące nie są wymagane w całkowicie połączonym szeregowo systemie, ale powinny być stosowane, aby zapobiec przepływowi prądu wstecznego z akumulatorów z powrotem do macierzy w nocy lub gdy natężenie promieniowania słonecznego jest niskie. Inne warunki klimatyczne oprócz światła słonecznego muszą być brane pod uwagę w każdym projekcie.
Ponieważ napięcie wyjściowe krzemowego ogniwa słonecznego jest parametrem związanym z temperaturą, projektant musi być świadomy panujących dziennych temperatur, zarówno ekstremalnych (wysokich i niskich), jak i wahań sezonowych. Ponadto opady deszczu i śniegu muszą być brane pod uwagę przy projektowaniu konstrukcji montażowej. Obciążenie wiatrem jest szczególnie ważne w instalacjach na szczytach górskich.
W naszym następnym samouczku na temat "Energii słonecznej" przyjrzymy się, w jaki sposób możemy wykorzystać półprzewodnikowe panele fotowoltaiczne i panele słoneczne w ramach samodzielnego systemu fotowoltaicznego do generowania energii do zastosowań poza siecią.