Diody bocznikujące w modułach fotowoltaicznych
Pierwszym producentem fotowoltaiki, który zastosował diody bocznikujące w modułach, był niemiecki producent ogniw i paneli fotowoltaicznych o nazwie SunPower Corporation.
SunPower Corporation wprowadził technologię diod bocznikujących na szeroką skalę na początku lat 90. XX wieku. Ich innowacyjne moduły fotowoltaiczne z diodami bocznikującymi pozwoliły na lepszą wydajność w warunkach cieniowania. Uważa się je za przełomowe rozwiązanie w branży fotowoltaicznej.
Diody bocznikujące, znane również jako diody omijające lub diody by-pass, stosuje się w panelach fotowoltaicznych w celu minimalizowania negatywnych efektów cieniowania na wydajność całego modułu.
Czym zatem są diody bocznikujące, jak są zbudowane i jak działają w panelu fotowoltaicznym?
Diody bocznikujące są małymi, jednokierunkowymi diodami półprzewodnikowymi, które są zintegrowane z komórkami fotowoltaicznymi wewnątrz panelu. Zazwyczaj każda komórka krzemowa łączy się równolegle z diodą bocznikującą.
Głównym celem diod bocznikujących jest minimalizowanie utraty wydajności panelu fotowoltaicznego, spowodowanej cieniowaniem. Gdy tylko pewna część panelu jest zacieniona, na tej powierzchni zmniejsza się ilość światła słonecznego, które dociera do komórek fotowoltaicznych. W takiej sytuacji, bez diod bocznikujących, cały moduł działałby na poziomie najniższej wydajności, zgodnie z najmniej efektywnym ogniwem krzemowym.
Diody bocznikujące są podłączone równolegle do komórek fotowoltaicznych w panelu i działają jak obwody by-pass. W momencie, gdy komórka fotowoltaiczna jest zacieniona lub doświadcza niższej ilości światła słonecznego, dioda bocznikująca przechodzi w tryb przewodzenia. W ten sposób prąd zaczyna omijać zacienioną komórkę i płynie bezpośrednio przez diodę, przechodząc do kolejnej komórki.
Główną rolą diod bocznikujących jest zapewnienie optymalnej wydajności modułu fotowoltaicznego, nawet w sytuacji, gdy część panelu jest zacieniona.
Dzięki diodom bocznikującym, panele są w stanie pracować na wyższym poziomie wydajności, pomimo występowania cieniowania na powierzchni panelu.
Diody bocznikujące mają również inne korzyści. Pozwalają na ochronę ogniw fotowoltaicznych przed przeciążeniem prądu, które może wystąpić w przypadku zbyt intensywnego oświetlenia. Działając jak obwody by-pass, diody bocznikujące zmniejszają ryzyko uszkodzenia komórek krzemowych i mogą przedłużyć trwałość paneli fotowoltaicznych.
Mechanizm działania
Diody bocznikujące działają na zasadzie jednokierunkowego przewodzenia prądu elektrycznego. Kiedy komórka fotowoltaiczna jest zacieniona, a prąd produkowany przez nią jest niższy, dioda bocznikująca staje się przewodząca. Umożliwiając prądowi omijanie zacienionej komórki i przepływ do pozostałych komórek w module.
Korzyści zastosowania
Diody bocznikujące pozwalają na optymalizację wydajności paneli fotowoltaicznych, nawet w przypadku cieniowania spowodowanego przez elementy takie jak drzewa, budynki, anteny czy liście. Bez diod bocznikujących, cieniowanie na jednej komórce wpłynęłoby negatywnie na wydajność całego panelu. Dzięki diodom bocznikującym, prąd z komórek niezaciemnionych może płynąć swobodnie, zwiększając ogólną wydajność panela.
Typy diod bocznikujących
Istnieją dwa główne typy diod bocznikujących stosowanych w panelach fotowoltaicznych: diody szeregowe i diody równoległe. Diody szeregowe umieszcza się w każdym rzędzie komórek fotowoltaicznych, umożliwiając omijanie pojedynczych komórek w przypadku cieniowania. Diody równoległe natomiast zlokalizowane są na końcach każdego rzędu komórek, a ich rolą jest omijanie całego rzędu w przypadku cieniowania.
Wybór diod bocznikujących
Wybór odpowiednich diod bocznikujących zależy od konkretnych warunków instalacji paneli fotowoltaicznych. Wielkość i rodzaj diod bocznikujących powinny być dostosowane do projektu paneli oraz rodzaju cieniowania, z jakim mogą się spotkać.
Wydajność paneli z diodami bocznikującymi. Diody bocznikujące w modułach fotowoltaicznych.
Obecność diod bocznikujących pozwala na osiągnięcie większej wydajności paneli fotowoltaicznych w trudniejszych warunkach oświetleniowych. Panele z zastosowaniem diod bocznikujących mogą generować większą ilość energii elektrycznej i skuteczniej wykorzystywać dostępne światło słoneczne.
Chociaż diody bocznikujące są ważnym elementem w panelach fotowoltaicznych i przynoszą wiele korzyści, istnieją również pewne wady z nimi związane.
Spadek napięcia
Diody bocznikujące mają napięcie przewodzenia, które jest zwykle wyższe niż napięcie komórek fotowoltaicznych. Oznacza to, że w obwodzie, w którym występuje dioda bocznikująca, może wystąpić pewien spadek napięcia, co może nieznacznie obniżyć ogólną wydajność panela.
Koszt produkcyjne
Dodanie diod bocznikujących do modułów fotowoltaicznych wiąże się z dodatkowymi kosztami produkcji. Diody bocznikujące są elementami elektronicznymi, które muszą być precyzyjnie zintegrowane z komórkami fotowoltaicznymi. To zwiększa koszty produkcji paneli, co może mieć wpływ na cenę finalnego produktu.
Możliwość uszkodzenia
Diody bocznikujące są elementami, które mogą ulec uszkodzeniu w wyniku skrajnych warunków, takich jak wysokie temperatury, wilgoć czy nagłe przepięcia. Uszkodzenie diod bocznikujących może prowadzić do zmniejszenia wydajności panela lub nawet całkowitego wyłączenia określonej sekcji modułu.
Ograniczona skuteczność w przypadku dużego cieniowania
Pomimo że diody bocznikujące minimalizują negatywne skutki cieniowania, nie są one całkowicie skuteczne w przypadku dużych obszarów zacienionych. Jeśli duży obszar panelu jest zacieniony, to i tak cała sekcja zacieniona będzie miała mniejszą wydajność, nawet z diodami bocznikującymi.
Konieczność odpowiedniego rozmieszczenia
Aby diody bocznikujące były skuteczne, muszą być odpowiednio rozmieszczone na panelu. Wymaga to precyzyjnego projektowania i umieszczenia diod w odpowiednich miejscach, aby zminimalizować skutki cieniowania. Nieprawidłowe rozmieszczenie diod bocznikujących może prowadzić do mniejszej wydajności panela.
Mimo tych wad, diody bocznikujące wciąż stanowią istotny element w panelach fotowoltaicznych, zapewniając optymalizację wydajności w obecności cieniowania. Producentom stale udaje się poprawiać technologię diod bocznikujących, aby zminimalizować te wady i maksymalizować korzyści dla użytkowników.
Planujecie budowę swojej farmy fotowoltaicznej lub poszukujecie firmy świadczącej usługi O&M?
Chcecie zakupić projekt farmy fotowoltaicznej lub wiatrowej i potrzebujecie sprawnie i profesjonalnie wykonać audyt / due diligence?
Poszukujecie recyklera paneli fotowoltaicznej lub firmy myjącej instalacje i farmy fotowoltaiczne?
Zapraszamy do kontaktu z Nami!
