وتتألف الأنظمة الشمسية الكهروضوئية من عدد من الألواح الشمسية السلكية في صفائف اعتمادا على الطلب على الطاقة الكهربائية من كل من تلك الألواح، والتي بدورها، تتألف من العديد من الخلايا الكهروضوئية الشمسية التي هي الوحدات الأساسية المشاركة في التقاط الطاقة من الشمس وتحويلها إلى كهرباء. الآن ، إذا كان الظل يقع حتى على جزء واحد فقط من الألواح الشمسية في الصفيف الخاص بك ، قد يكون الناتج من النظام الكامل للخطر ، يمكن الإشارة إلى هذا باسم تظليل الألواح الكهروضوئية.

صورة تظهر الفرق في الناتج من لوحة شمسية مظللة وغير مظللة

لفهم أفضل

النظر في سلسلة من الألواح كقطعة من الأنابيب، والطاقة الشمسية مثل المياه المتدفقة من خلال هذا الأنابيب. في السلاسل الشمسية التقليدية، الظل هو شيء يمنع هذا التدفق. إذا، على سبيل المثال، الظل من شجرة أو مدخنة يقع على واحد حتى في جميع اللوحات داخل السلسلة، وإخراج السلسلة بأكملها خفضت إلى حوالي الصفر فقط طالما الظل يجلس هناك. إذا كان هناك سلسلة منفصلة، غير مظللة، ومع ذلك، يمكن لهذه السلسلة لا تزال تتحول السلطة وفقا للعادة.

تمثيل رسومي لتأثير التظليل على النظام الشمسي

ما هي العوامل التي تسبب التظليل؟

التظليل ، وعادة ما تسبب بسبب السحب ، والعوائق البيئية مثل الأشجار أو المباني المجاورة ، والتظليل الذاتي بين لوحات في صفوف متوازية ، والأوساخ والغبار وغيرها من القمامة المختلفة مثل فضلات الطيور ، الخ. هذه التأثيرات التظليل هي أيضا ثابتة نتيجة لوضع عرقلة أو في بعض الحالات دينامية، على سبيل المثال، ظل يلقي من قبل الغيوم المتحركة.

كيف يؤثر على أداء نظام الطاقة الشمسية؟

ترتبط الألواح الشمسية في مزيج سلسلة موازية اعتمادا على مجموعة الجهد مدخلات العاكس. إذا كان الظل من شجرة أو مدخنة يسقط حتى على لوحة واحدة من السلسلة ، فإن إخراج السلسلة بأكملها سيكون صفرا تقريبا لفترة الظل. وذلك لأن يتم السلكية لوحات معا في مثل هذه الطريقة التي يتم تخفيض الناتج إلى مستوى الحالي يمر عبر أضعف لوحة. إذا كان هناك سلسلة منفصلة، غير مظللة، فإنه سوف لا يزال بدوره قوة الإخراج كالمعتاد. تأثير الظل على النظام بأكمله يعتمد على الألواح ومع ذلك السلكية معا.

كيفية معالجة مشكلة التظليل؟

• تحديد مواقع الأنظمة الكهروضوئية

قبل تركيب نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية يجب عليك القيام بتحليل دقيق للموقع النظر في كل وقت من اليوم لجميع مواسم السنة لتجنب الظل. شجرة أو مبنى قريب ينمو قد يأتي في المستقبل تحتاج أيضا إلى النظر قبل وضع اللمسات الأخيرة على موقع نظام الكهروضوئية.

• تجاوز الصمام الثنائي

تجاوز الثنائيات إلى تأثير أقل من التظليل

ويمكن التحايل على الآثار المدمرة للتدفئة في النقاط الساخنة من خلال استخدام الصمام الثنائي الالتفافي. يرتبط الصمام الثنائي الالتفافي بالتوازي ، ولكن مع قطبية معاكسة ، بخلية شمسية كما هو موضح أدناه. في ظل التشغيل العادي، ستكون كل خلية شمسية متحيزة إلى الأمام، وبالتالي فإن الصمام الثنائي الالتفافي سيكون متحيزا عكسيا وسيكون فعليا دائرة مفتوحة. ومع ذلك ، إذا كانت الخلية الشمسية منحازة عكسيا بسبب عدم التطابق في تيار الدائرة القصيرة بين العديد من الخلايا المتصلة بالسلسلة ، فإن الصمام الثنائي الالتفافي يجري ، مما يسمح للتيار من الخلايا الشمسية الجيدة بالتدفق في الدائرة الخارجية بدلا من التحيز إلى الأمام لكل خلية جيدة. يتم تقليل الحد الأقصى للتحيز العكسي عبر الخلية الفقيرة إلى حوالي قطرة ثنائية واحدة ، مما يحد من التيار ويمنع تسخين النقاط الساخنة. يتم عرض تشغيل الصمام الثنائي الالتفافي والتأثير على منحنى IV في الرسوم المتحركة أدناه.

تدفق الحالي لخلايا اثنين في سلسلة وتأثير الصمام الثنائي الالتفافية. يتم التقدم تلقائيا من شرط إلى آخر.

يمكن تحديد تأثير الصمام الثنائي الالتفافي على منحنى IV من خلال العثور أولا على منحنى IV لخلية شمسية واحدة مع صمام ثنائي التفافي ثم الجمع بين هذا المنحنى ومنحنيات الخلية الشمسية الرابعة الأخرى. يؤثر الصمام الثنائي الالتفافي على الخلية الشمسية فقط في التحيز العكسي. إذا كان التحيز العكسي أكبر من جهد الركبة للخلية الشمسية ، فإن الصمام الثنائي يعمل ويجري التيار. يظهر المنحنى الرابع المجمع في الشكل أدناه.

IV منحنى الخلية الشمسية مع الصمام الثنائي الالتفافي.

منع التدفئة الساخنة مع الصمام الثنائي الالتفافي. للوضوح، يستخدم المثال ما مجموعه 10 خلايا مع 9 غير مظللة و1 مظللة. وحدة نمطية نموذجية تحتوي على 36 خلايا وآثار عدم التطابق الحالي هي أسوأ من دون الصمام الثنائي الالتفافي، ولكن أقل أهمية مع الصمام الثنائي الالتفافي. تتحرك الحركة تلقائيا. لا تحتاج إلى النقر للمتابعة.

ولكن في الممارسة العملية، يكون الصمام الثنائي الالتفافي الواحد في الخلية الشمسية مكلفا للغاية بشكل عام، وبدلا من ذلك يتم وضع الثنائيات الالتفافية عادة عبر مجموعات من الخلايا الشمسية. الجهد عبر الخلية الشمسية الحالية المظللة أو المنخفضة يساوي الجهد التحيز إلى الأمام من الخلايا سلسلة أخرى التي تشترك في نفس الصمام الثنائي الالتفافي بالإضافة إلى الجهد من الصمام الثنائي الالتفافي. وهذا مبين في الشكل أدناه. الجهد عبر الخلايا الشمسية غير المظللة يعتمد على درجة التظليل على الخلية الحالية المنخفضة. على سبيل المثال، إذا كانت الخلية مظللة تماما، ثم الخلايا الشمسية غير المظللة سوف تكون منحازة إلى الأمام من قبل تيار الدائرة القصيرة والجهد سيكون حوالي 0.6V. إذا كانت الخلية الفقيرة مظللة جزئيا فقط ، يمكن لبعض التيار من الخلايا الجيدة التدفق عبر الدائرة ، ويستخدم الباقي لإعادة توجيه التحيز لكل تقاطع خلايا شمسية ، مما يسبب جهد تحيز أمامي أقل عبر كل خلية. يكون الحد الأقصى لتبد الطاقة في الخلية المظللة مساويا تقريبا لقدرة توليد كافة الخلايا في المجموعة. الحد الأقصى لحجم المجموعة لكل ثنائي، دون التسبب في ضرر، هو حوالي 15 خلية / تجاوز الصمام الثنائي، لخلايا السيليكون. وحدة نمطية خلية عادية 36، لذلك، يتم استخدام الثنائيات الالتفافية 2 لضمان الوحدة النمطية لن تكون عرضة للضرر "بقعة ساخنة".

تجاوز الثنائيات عبر مجموعات من الخلايا الشمسية. الجهد عبر الخلايا الشمسية غير المظللة يعتمد على درجة تظليل الخلية الفقيرة. في الشكل أعلاه، يظهر 0.5V بشكل تعسفي.

• عاكس السلسلة مع قدرة تتبع MPP

الحد الأقصى لنقطة الطاقة تتبع (MPP تتبع أو MPPT) التكنولوجيا هي الآن معيارا بين الشركة المصنعة العاكس السلسلة. العاكسات سلسلة مع م ب تعقب قادرة على الضغط على الطاقة الأكثر قابلية للاستخدام ممكن للخروج من سلسلة من الألواح الشمسية (حتى عندما تظلل) عن طريق ضبط الجهد المدخلات. باختصار، يساعد متعقب MPP على تقليل خسائر الإخراج المرتبطة بالتظليل الجزئي وغيرها من حالات عدم التطابق في الإخراج. العاكسون دون التكنولوجيا MPPT تفقد الإخراج من سلسلة أضعف عندما يمر تحت عتبة الإخراج المطلوب.

• عاكس صغير ومحسنو الطاقة

يتم استخدام كل من المحولات الدقيقة ومحسنات الطاقة للتغلب على مشكلة التظليل الجزئي. فهو يسمح لكل لوحة شمسية بالعمل بشكل فردي بحيث لا يتأثر إنتاج الطاقة في النظام بشكل غير متناسب بلوحة واحدة أو لوحتين مظللتين فقط.

أنواع مختلفة من التظليل الشمسي

هناك أنواع مختلفة من التظليل الشمسي ، اعتمادا على الكائنات التي تخلق الظل.

التظليل المؤقت

التظليل المؤقت يشمل التظليل الذي هو نتيجة للغيوم، فضلات الطيور، والغبار أو الأوراق الساقطة.

التظليل الناتج عن المبنى

التظليل الناتج عن المبنى أمر بالغ الأهمية لأنه ينطوي على الظلال المباشرة. ومن الأمثلة على هذا النوع من التظليل المداخن، وموصلات الإضاءة، وأطباق الأقمار الصناعية، والهوائيات، والسقف والواجهة، وهيكل المبنى الأوفال، والبنية الفوقية للسقف على سبيل المثال لا الحصر.

التظليل من الموقع

التظليل من الموقع يأتي من محيط المبنى. يمكن أن يكون هناك أشجار أو شجيرات أو كابلات تتراكم فوق المباني أو المباني المجاورة أو المباني البعيدة التي يمكن أن تسبب سواد الأفق بنفس القدر.

التظليل الذاتي

مع أنظمة تركيب الحامل ، قد يكون التظليل الذاتي للوحدات ناتجا عن صف الوحدات النمطية. في هذه الحالات، من الضروري تحسين الميل والفصل بين صفوف الوحدة النمطية.

التظليل المباشر

التظليل المباشر يمكن أن يسبب خسائر عالية من الطاقة والقرب من كائن الظل الصب لعرقلة الألواح الشمسية الكهروضوئية للقبض على الضوء.