Cień w okresie letnim bywa zbawienny, zwłaszcza podczas największych upałów. Niestety nie dla właścicieli fotowoltaiki, którzy na jego pojawienie się są szczególnie wyczuleni. Dlaczego? Otóż cień na panelach fotowoltaicznych może znacząco obniżyć wydajność instalacji, a w skrajnych przypadkach niemal całkowicie zatrzymać produkcję energii. Sprawdźmy więc, skąd bierze się ten problem i jak skutecznie go wyeliminować.
Zacienienie paneli fotowoltaicznych może być problemem, ponieważ ogranicza dostęp do promieni słonecznych. Przekłada się to bezpośrednio na spadek produkcji energii, czego konsekwencją są niższe uzyski z instalacji oraz mniejsza opłacalność całego systemu.
Co istotne, nawet niewielki cień może wpływać na pracę instalacji, a wynika to z budowy paneli. Moduły są najczęściej połączone szeregowo, dlatego najsłabsze ogniwo ogranicza działanie pozostałych. W skrajnych przypadkach częściowe zacienienie może powodować bardzo duże straty mocy, szczególnie w klasycznych instalacjach stringowych..
Co powoduje zacienienie instalacji fotowoltaicznej? Najczęściej są to:
Częściowe zacienienie paneli fotowoltaicznych to sytuacja, w której przesłonięty zostaje tylko fragment modułu. W takim przypadku instalacja nadal działa, ale z ograniczoną wydajnością.
Całkowite zacienienie pojedynczego modułu może znacząco obniżyć wydajność stringu, choć nowoczesne zabezpieczenia często ograniczają skalę strat..
Najlepszym sposobem na walkę z cieniem jest jego… unikanie. Ryzyko przyszłych problemów możesz znacząco ograniczyć już na etapie planowania instalacji.
Podstawą jest audyt przeprowadzony przez specjalistów, którzy przeanalizują, jak w ciągu dnia i roku zmienia się nasłonecznienie dachu lub działki. Dzięki temu wybierzesz optymalne miejsce dla instalacji, które nie narazi jej na nadmierne zacienienie.
Równie ważny jest sam montaż, a mówiąc precyzyjniej:
Nie można też zapominać o regularnej konserwacji. Zacienienie paneli PV, jak wspomnieliśmy wcześniej, może być spowodowane zabrudzeniami – warstwa kurzu, liści czy ptasie odchody potrafią skutecznie ograniczyć dostęp światła. Regularne czyszczenie stanowi więc prosty sposób na utrzymanie wysokiej wydajności instalacji.
Niestety istnieją sytuacje, których nie da się uniknąć i – pomimo skrupulatnych przygotowań – cień i tak zaczyna padać na panele. Pamiętaj jednak, że radykalne działania, jak np. wycinka drzew, nie zawsze są konieczne. Istnieje bowiem kilka technologii, które skutecznie ograniczają wpływ cienia na instalację i pozwalają utrzymać wysoką efektywność nawet w mniej sprzyjających warunkach. Oto 4 najważniejsze!
Na pierwszy plan wysuwają się optymizatory mocy – niewielkie urządzenia montowane bezpośrednio przy każdym panelu fotowoltaicznym. Ich zadanie jest proste: indywidualne zarządzanie pracą modułu. Efekt? Każdy panel działa niezależnie, a nie jako część jednego „łańcucha” uzależnionego od najsłabszego ogniwa.
W praktyce optymalizator na bieżąco monitoruje napięcie i natężenie prądu, a następnie dostosowuje parametry tak, aby panele pracowały z maksymalną możliwą wydajnością. Jeżeli więc nawet jeden z nich zostanie zacieniony, urządzenie ogranicza jego wpływ na pozostałe, dzięki czemu reszta instalacji nadal produkuje energię bez większych strat.
To rozwiązanie szczególnie sprawdza się w miejscach, gdzie zacienienie paneli fotowoltaicznych ma charakter częściowy lub zmienny w ciągu dnia.
Ciekawym rozwiązaniem mogą być również diody bocznikujące, nazywane bypass, które stanowią standardowy element konstrukcji najnowocześniejszych paneli PV. Odpowiadają za „omijanie” zacienionych fragmentów modułu.
Jak to działa? Panel składa się z wielu ogniw połączonych w sekcje – gdy jedna z nich zostanie zacieniona, dioda umożliwia przepływ prądu inną drogą, z pominięciem tej części. Dzięki temu nie dochodzi do blokowania pracy całego modułu, a diody bypass ograniczają wpływ zacienionych sekcji modułu na pracę całego stringu.
Warto również wspomnieć o tzw. hot-spotach, czyli miejscowych przegrzaniach ogniw fotowoltaicznych. Powstają one najczęściej wtedy, gdy część panelu zostaje zacieniona lub zabrudzona, a pozostałe ogniwa nadal pracują z pełną mocą. W efekcie zacienione miejsce zaczyna się nadmiernie nagrzewać, co może prowadzić do przyspieszonej degradacji modułu, spadku jego żywotności, a w skrajnych przypadkach nawet trwałego uszkodzenia panelu. Ryzyko występowania hot-spotów ograniczają m.in. diody bypass oraz regularna konserwacja instalacji.
Mikroinwertery to alternatywa dla tradycyjnych rozwiązań. W ich przypadku każdy panel posiada własny, niewielki falownik, który przekształca prąd stały (DC) w prąd zmienny (AC) już na poziomie pojedynczego modułu.
Dzięki temu panele nie są od siebie zależne – kiedy jeden zostanie zacieniony, nie wpływa na pracę pozostałych. Daje to ogromną przewagę zwłaszcza w miejscach, w których zacienienie instalacji fotowoltaicznej jest nierównomierne lub zmienia się w czasie (np. przez przesuwający się cień drzew).
Minusem jest wyższy koszt inwestycyjny, jednak w trudnych warunkach może on zwrócić się w stosunkowo krótkim czasie dzięki większej produkcji energii.
Na koniec warto wspomnieć o technologii, która jest stosowana w nowoczesnych falownikach. Śledzenie punktu maksymalnej mocy (MPPT – Maximum Power Point Tracking) polega na ciągłym analizowaniu parametrów pracy instalacji i dostosowywaniu ich w taki sposób, aby panele fotowoltaiczne działały w optymalnym punkcie swojej charakterystyki.
W praktyce falownik na bieżąco „szuka” ustawień, przy których produkcja energii jest najwyższa – nawet jeżeli warunki oświetleniowe ulegają zmianie. Należy pamiętać, że MPPT pomaga ograniczać straty, ale nie zastępuje optymalizatorów ani mikroinwerterów.
Tak, nawet niewielkie zacienienie paneli fotowoltaicznych może wpłynąć na produkcję energii, szczególnie w instalacjach połączonych szeregowo.
Najlepiej wykonać profesjonalny audyt, który uwzględnia położenie słońca i otoczenie budynku w różnych porach roku.
Warto zastosować nowoczesne rozwiązania technologiczne, takie jak optymalizatory mocy, mikroinwertery czy systemy MPPT, które ograniczają straty energii.
