Árnyék, köd, ezzel mi a helyzet?

Hogyan befolyásolja az árnyék a napelem hatékonyságát? Az árnyék, kevés napfény energiatermelésre gyakorolt hatásának vizsgálata.

Amikor napelem rendszereket szeretne használni, egyik kulcsfontosságú tényező, amely jelentősen befolyásolhatja a napelemek hatékonyságát, az árnyékolás. Útmutatónkban most belemerülünk az árnyékolás és a napelemek hatékonysága közötti bonyolult kapcsolatba, elemezve az hatásokat, megoldásokat és az energiaelőállítás maximalizálásának módjait.

Extra Tipp: az alábbi linken, követni tudja a napos órák számát:

https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html

A napelem hatékonyságának megértése

Mielőtt belemerülnénk az árnyékolás hatásába, röviden tisztázzuk a napkollektorok hatékonyságának fogalmát. A napkollektorok, más néven fotovoltaikus (PV) panelek, a napfényt elektromos energiává alakítják át. A panelek fotovoltaikus celláiban lévő félvezetőkben a fotonok hatására elkülönülnek a pozitív és negatív töltések, az így keletkezett feszültség potenciál különbségek hatására elindulnak az elektronok egy fogyasztó (ez esetben inverter) jelenlétében, így generálva villamos áramot.

Az inverter ezután ezt az egyenáramot (DC) váltakozó árammá (AC) alakítja át, amelyet használhatunk elektromos eszközök működtetésére, sőt akár visszatáplálhatjuk a hálózatba is.

Az árnyékolás hatása a napelemre

Az árnyék megjelenése, akár a részleges árnyékolás is, jelentősen csökkentheti a napkollektorok hatékonyságát. Amikor egy napkollektor része árnyékban van, az egész panel energiatermelése visszaesik. Ennek oka az, hogy a napkollektorok összekapcsolódnak, úgynevezett köröket vagy stringeket alkotva kapcsolódnak az inverterhez. Az inverterek (optimalizálók nélkül) pedig a legkisebb termelésü napelem szintjén üzemeltetik a többi napelemet is. Ezért veszélyes ha egy stringen belül bármelyik napelemre is árnyék vetül.

Az árnyékolás hatásai a napelemek hatékonyságára

1. Csökkentett energia termelés

Az árnyékolás legazonnalibb hatása az energia termelés csökkenése. Még egy kis árnyék területe is aránytalanul nagyobb csökkenést okozhat az energiatermelésben. Ez nemcsak az összes energia előállítását érinti, hanem csökkenti a napenergia gazdasági előnyeit is.

2. Forró pontok és cellakárosodás

Az árnyékban lévő napelemek "forró pontok" néven ismert jelenséget tapasztalhatnak. Ezek akkor fordulnak elő, amikor az árnyékban lévő cellákon az árnyék nélküli cellák által termelt áram áthalad, helyi túlmelegedést okozva. Ez nemcsak az árnyékban lévő cella hatékonyságát csökkenti, hanem tartós károsodást is okozhat az egész panelen.

3. Mismatch Veszteségek

A napkollektorokat gyakran sorozatba kötik össze, több panelből álló stringekbe. Még egyetlen panel árnyékolása is "mismatch veszteségeket" okozhat. Amikor a panelek különböző mértékben vannak árnyékban, az áramtermelésük változik. Ez oda vezet, hogy a legkisebb áramot termelő panel határozza meg a sorozat egészének a teljesítményét.

Megoldások az árnyékolás hatásainak enyhítésére

Bár az árnyékolás kihívást jelenthet, számos stratégia létezik a hatása enyhítésére és a napkollektorok hatékonyságának maximalizálására:

1. Panel elhelyezés és orientáció

A megfelelő panel elhelyezés és orientáció kulcsfontosságú. Előnyben kell részesíteni az olyan területeken való napelemek telepítését, ahol a nap folyamán minimális árnyékolás van, például olyan tetőkön, amelyeket nem takarnak el magas fák vagy szomszédos épületek.

Az orientációt tekintve a Déli fekvésű oldalak a legmegfelelőbbek. A Dél-Nyugati vagy Dél-Keleti fekvés már meghatározható, mely napszakokban termel energiát és melyekben nem. Ha nincs lehetőség Déli tájolásra akkor általában mindkét: Keleti és Nyugati oldalra is lehet napelemet szerelni, így átfedni a napszakok energiatermelését: A keleti a reggeli és délelőtti órákban termel míg a nyugati inkább a délután-esti órákban.

2. Mikroinverterek és Teljesítményoptimalizálók

A mikroinverterek és teljesítményoptimalizálók fejlett megoldások, amelyek segíthetnek a kapcsolódó hatékonysági csökkenések kezelésében. Ezek a készülékek mindegyik napkollektor mögé települnek és optimalizálják az egyes panelek energikimenetét energia termelését és forró pontok nélkül átengedik a többi panel által termelt összes energiát veszteségek nélkül. Ez biztosítja, hogy az egyik panel árnyékoltatása ne befolyásolja az egész rendszer teljesítményét.

3. Fák és növényzet nyírása

Ha az árnyékolást fák vagy növényzet okozza, fontolja meg azok metszését vagy eltávolítását. Ez többlet energiát igényelhet, de hosszú távú előnyökkel járhat az energia előállításának növelése szempontjából.

4. Követő Rendszerek

A napkövető rendszerek lehetővé teszik a panelek számára, hogy kövessék a nap mozgását a nap folyamán. Bár ez nem közvetlen árnyékolási megoldás, a követő rendszerek segíthetnek maximalizálni az energiatermelést az árnyékmentes időszakok alatt és gondoskodnak arról, hogy a legmegfelelőbb szögben érjék a napelemeket.

Legjobb gyakorlatok a napelemek hatékonyságának növeléséhez

Ahhoz hogy a legtöbbet tudjon kihozni a napelemekből különösen az árnyékolás hatásainak ellensúlyozása érdekében, fontolja meg ezeket a legjobb gyakorlatokat:

1. Rendszeres karbantartás

Rendszeresen tisztítsa meg a napelemeket, hogy biztosítsa, hogy ne legyenek kosz, por és szennyeződések rajtuk. Ez az egyszerű lépés jelentősen növelheti a hatékonyságot, különösen, ha az árnyékolást valami olyan tényező okozza, ami felhalmozódik a paneleken.

2. Monitorozás és elemzés

Fektessen be olyan monitorozási rendszerekbe, amelyek figyelik minden panel teljesítményét. Ha hirtelen csökkenést észlel az energia termelődésben, az árnyékolásra utalhat vagy akár a panel meghibásodására. Az korai észlelés lehetővé teszi a gyorsabb beavatkozást.

3. Szakmai Telepítés

Győződjön meg arról, hogy a napelemeket szakemberek telepítik, akik értik az árnyékolás dinamikáját és optimálisan el tudják helyezni a paneleket. Továbbá figyelembe veszik az optimális string/ panel kiosztásokat ezzel is csökkentve az árnyékok hatását.

Összegzés

Az árnyékolás, legyen az épületekből, fákból vagy más akadályokból adódóan, jelentősen befolyásolhatja a napkollektorok hatékonyságát. Az árnyékolás hatásainak megértése és megfelelő megoldások bevezetése elengedhetetlen a optimális energia előállítás biztosításához. A megfelelő panelek elhelyezésének kiválasztásával, optimalizálók használatával és a legjobb gyakorlatok követésével maximalizálhatja a napkollektorok hatékonyságát, és kiaknázhatja a napenergia teljes potenciálját otthonában vagy vállalkozásában.