Wzrost popularności dstalacji fotowoltaicznych stanowi motor napędowy dla rozwoju tej dziedziny. Intensywnie prowadzone badania oraz wprowadzane na rynek coraz nowsze rozwiązania techniczne zwiększają efektywność pozyskiwania energii ze Słońca.

Jednym z głównych problemów pojawiających się w praktycznym zastosowaniu paneli PV jest zacienienie.

Zacienienie instalacji

Z zacienieniem mamy do czynienia, gdy część panelu fotowoltaicznego zostanie na krótko bądź długotrwale odcięta od dostępu promieni słonecznych. Cienie padające na instalację możemy podzielić na stałe i okresowe. Zacienienie stałe spowodowane jest bliskim sąsiedztwem obiektów rzucających cień na panel. Mogą to być elementy zabudowy – np. daszki, kominy, lukarny, anteny, wywietrzniki, odgromniki itp., otaczająca roślinność – np. drzewa oraz inne elementy krajobrazu – wzniesienia terenu itp. Zacienienia okresowe będą powodowały wszystkie obiekty, których chwilowa obecność na panelu wywoła spadek uzyskiwanej z niego mocy. Będzie to np. śnieg, liście, odchody ptasie, a nawet kurz, pył czy sadza. Charakter cieni zależny jest od ruchu Słońca, a więc od pory dnia, ale i roku. Zimą, gdy Słońce świeci pod mniejszym kątem, cienie będą dłuższe. Ponadto mniejszy negatywny wpływ mają cienie rozproszone, a więc od obiektów daleko położonych – np. drzew, niż od tych w zupełnej bliskości, gdy przeniknięcie promieni słonecznych jest niemal zupełnie niemożliwe. Zacienienie jest niepożądane głównie ze względu na spadek uzysku energii z instalacji fotowoltaicznej. Spadek ten jest niewymiernie duży w stosunku do zacienionej powierzchni i może spowodować całkowity zanik mocy całego panelu.
Jak radzić sobie z zacienieniem
Aby zapobiec negatywnym wpływom cienia na instalacje PV, konieczne jest przeanalizowanie obecności ewentualnych zacienień już na etapie projektowania. Do kompleksowej wiedzy przydatne będą symulacje komputerowe (np. analiza drogi Słońca), a także informacje na temat ewentualnych planów budowlanych w otoczeniu instalacji (…)

Rozwiązania etapu projektowania
Podstawową i najprostszą metodą uniknięcia cieni jest odpowiednie rozmieszczenie paneli fotowoltaicznych. Już niewielkie oddalenie od obiektów przysłaniających może dać wystarczające efekty. Gdy niemożliwe jest uniknięcie zacienienia, istotne będzie takie połączenie paneli, by zacienione fragmenty nie powodowały spadku mocy całej instalacji. Panele o podobnym stopniu nasłonecznienia należy łączyć razem. Można wykorzystać łączenia równoległe, szeregowe bądź mieszane oraz ułożenie paneli pionowe bądź poziome (…)

Diody obejściowe
Gdy zacienienie panelu fotowoltaicznego stanowi nie więcej niż 10% całkowitej powierzchni instalacji, dobrym i wystarczającym rozwiązaniem problemu ze spadkiem energii będzie zastosowanie diod bocznikujących (dioda bypass) (…)

Śledzenie punktu maksymalnej mocy
Najskuteczniejsza i najnowocześniejsza metoda niwelująca wpływ zacienienia oparta jest na stosowaniu systemów śledzenia punktu mocy maksymalnej (MPPT – Maximum Power Point Tracking). Część producentów wyposaża swoje produkty w algorytmy przystosowane do zaciemnionych ogniw. System MPPT ma postać regulatora, którego zadaniem jest utrzymanie napięcia na poziomie koniecznym do zapewnienia pracy fotoogniwa w warunkach mocy maksymalnej (…)

Spośród obecnie stosowanych sposobów radzenia sobie ze spadkiem mocy instalacji PV pod wpływem zacienienia, metody poruszone w powyższym tekście zdają się być najlepiej rokującymi. Chociaż nadal potrzeba wiele nowych rozwiązań dla wzrostu efektywności, to tempo rozwoju technologii solarnych czyni energię słoneczną coraz bardziej dostępną dla rosnącego grona odbiorców.
Źródła:
1. Lange G., Fotowoltaika. Wszystko, co warto wiedzieć, cz. 1, GLOBEnergia 2012, nr 4
2. Schwarz S., Bursian S., Zakład Technologii Wydziału Energii Słonecznej firmy KYOCERA FINECERAMICS
3. Kłos M., Kocęba M., Paska J., Rosłaniec Ł., Aspekty techniczne i ekonomiczne wykorzystania urządzeń energoelektronicznych w fotowoltaicznych układach wytwórczych, Elektroenergetyka 2011, 4(10)
4. SMA Solar Technology AG
5. www.elektronikab2b.pl, Elektronika – portal branżowy
6. www.solaris18.blogspot.com
7. www.energoelektronika.pl, 10/2008
Anna Wańska GLOBEnergia

Czytaj całość w numerze 2012/6
6.2012