Zacienienie instalacji fotowoltaicznej może znacząco obniżyć jej efektywność, nawet jeśli dotyczy tylko niewielkiej części paneli. W wielu przypadkach nie ma możliwości montażu modułów w miejscu całkowicie pozbawionym cienia, jednak nie oznacza to konieczności rezygnacji z inwestycji w energię słoneczną. Rozwiązaniem tego problemu są diody bocznikujące, które minimalizują wpływ zacienionych paneli na działanie całego systemu PV. Te niewielkie komponenty mogą być stosowane w różnych instalacjach i poprawiać ich wydajność oraz zapewniać bardziej stabilne działanie nawet w mniej sprzyjających warunkach.
Przeczytaj także:
- Wysoki rachunek za prąd przy fotowoltaice – 5 rzeczy, które warto wiedzieć
- Taryfa G13 – dla kogo i kiedy warto ją wybrać?
- Jak obliczyć moc przyłączeniową dla domu?
Czy zacienienie paneli fotowoltaicznych niesie ze sobą jakieś zagrożenia?
Zacienienie części paneli fotowoltaicznych prowadzi do nierównomiernego przepływu prądu w instalacji, który może powodować poważne konsekwencje. W takiej sytuacji niektóre moduły nagrzewają się intensywnie, podczas gdy inne otrzymują ograniczoną ilość promieniowania słonecznego. Może to prowadzić do zjawiska odwrotnej polaryzacji, w którym zacienione ogniwa zaczynają pobierać energię z sąsiednich ogniw, powodując stratę ciepła. Nadmierne nagrzewanie się paneli zwiększa ryzyko przegrzania, co w skrajnych przypadkach może skutkować trwałym uszkodzeniem całego systemu fotowoltaicznego.
Co to jest dioda bocznikująca w panelach fotowoltaicznych?
Dioda bocznikująca, znana także jako dioda zabezpieczająca, dioda Zenera lub bypass, odgrywa istotną rolę w konstrukcji paneli fotowoltaicznych. Jej zadaniem jest ochrona ogniw oraz poprawa efektywności modułu w sytuacjach, gdy część instalacji znajduje się w cieniu. Dzięki niej możliwe jest ograniczenie strat energii i utrzymanie stabilnego działania systemu, nawet w mniej sprzyjających warunkach oświetleniowych.
Jaka jest zasada działania diody bocznikującej?
Diody bocznikujące działają na podstawie informacji uzyskanych z czujników temperatury, które wykrywają nadmierne nagrzewanie się ogniw. Po zidentyfikowaniu przegrzanych elementów następuje ich odłączenie od reszty układu, co pozwala na utrzymanie sprawności instalacji fotowoltaicznej.
Ich główną funkcją jest ochrona systemu przed skutkami zacienienia. Dioda bocznikująca izoluje zacienione ogniwa, zapobiegając spadkowi efektywności całej instalacji. Panele fotowoltaiczne są połączone w układzie szeregowym, co sprawia, że nawet niewielkie zacienienie jednego z nich może wpłynąć na wydajność całego systemu. Brak tego zabezpieczenia może prowadzić do uszkodzenia modułów i nieprawidłowego działania instalacji.
Dzięki zastosowaniu diody bocznikującej prąd elektryczny nie zostaje zatrzymany w zacienionym ogniwie, lecz przepływa przez nią, omijając problematyczny fragment układu. Pozwala to na utrzymanie stabilnej pracy systemu, nawet w sytuacjach częściowego zacienienia.
Ile diod bocznikujących jest potrzebnych do instalacji fotowoltaicznej?
Panele fotowoltaiczne zazwyczaj wyposażone są w trzy diody bocznikujące, które pracują równolegle z łańcuchami składającymi się z 20–24 ogniw. Takie rozwiązanie pozwala na niezależne działanie poszczególnych sekcji paneli, dzięki czemu w przypadku częściowego zacienienia wyłączany jest tylko fragment instalacji, a nie cały moduł.
Zastosowanie większej liczby diod bocznikujących zwiększa efektywność systemu i umożliwia selektywne odłączanie jedynie zacienionych ogniw. Im więcej diod w panelu, tym mniejsza powierzchnia instalacji ulega wyłączeniu w sytuacji ograniczonego dostępu do światła. Przy jednym zabezpieczeniu cała instalacja może zostać unieruchomiona, natomiast zastosowanie dwóch pozwala na wyłączenie połowy modułu, trzech – jednej trzeciej, a czterech – jedynie jednej czwartej powierzchni systemu. Dzięki temu możliwe jest lepsze zarządzanie wydajnością fotowoltaiki i ograniczenie strat energii.
Jakie są zalety diod bypass?
Aby zapobiec skutkom częściowego zacienienia, instalacje fotowoltaiczne wykorzystują diody bocznikujące bypass, które chronią system przed przegrzaniem i utratą wydajności. Ich działanie polega na odłączaniu zacienionych ogniw, dzięki czemu możliwy jest płynny przepływ energii w pozostałej części układu. Dzięki temu ograniczane są straty wynikające z obniżonej efektywności, a instalacja może pracować w optymalnych warunkach.
Im większa liczba diod bocznikujących w module, tym bardziej precyzyjne jest odłączanie tylko tych ogniw, które nie otrzymują wystarczającej ilości światła. Panele wyposażone w większą liczbę takich elementów pozwalają na bardziej selektywne zarządzanie zacienieniem, co przekłada się na lepszą efektywność całej instalacji. W przypadku paneli z trzema diodami bocznikującymi zacienienie pojedynczego ogniwa może doprowadzić do wyłączenia aż jednej trzeciej modułu, co znacząco obniża wydajność systemu.
Jakość zastosowanych komponentów ma wpływ na długoterminową sprawność instalacji, ponieważ diody bocznikujące mogą z czasem tracić swoją skuteczność. W razie potrzeby istnieje możliwość ich wymiany, ponieważ zazwyczaj są montowane w puszce przyłączeniowej umieszczonej na tylnej części panelu, co pozwala na szybkie i wygodne przeprowadzenie konserwacji.
Czy dioda bocznikująca w panelach PV może ulec awarii?
Nawet najbardziej niezawodne elementy mogą z czasem ulec uszkodzeniom mechanicznym lub zużyciu, co wymaga ich wymiany. Na szczęście proces ten jest prosty i nie wiąże się z koniecznością skomplikowanych napraw. Regularna kontrola instalacji pozwala na szybkie wykrycie ewentualnych usterek, ponieważ niesprawna dioda bocznikująca może prowadzić do nieprawidłowego działania panelu – albo odłączając moduł na stałe, albo nie reagując w momencie, gdy powinna zabezpieczyć system.
Brak prawidłowego działania tych elementów zwiększa ryzyko powstawania mikropęknięć w ogniwach, a w skrajnych przypadkach może doprowadzić do zwarcia łukowego. Tego typu sytuacje stanowią zagrożenie nie tylko dla sprawności instalacji, ale także dla osób znajdujących się w jej pobliżu, dlatego regularna kontrola i szybka wymiana uszkodzonych komponentów są niezbędne dla bezpiecznej eksploatacji systemu fotowoltaicznego.
Miejsce montażu fotowoltaiki a zastosowanie diod bypass
Choć diody bocznikujące skutecznie zmniejszają ryzyko odwrotnej polaryzacji, to nie eliminują jednak wszystkich wyzwań związanych z zacienieniem paneli fotowoltaicznych. Nawet w przypadku zastosowania tych elementów dochodzi do pewnych strat energii. Dlatego montaż modułów w miejscach o ograniczonym dostępie do światła nie jest korzystnym rozwiązaniem.
Długotrwałe zacienienie prowadzi również do nagrzewania się ogniw. Zwiększa to tym samym ryzyko wystąpienia poważniejszych usterek. Z tego powodu diody bocznikujące sprawdzają się przede wszystkim w sytuacjach, gdy zacienienie występuje sporadycznie lub obejmuje jedynie fragment instalacji. Ich obecność poprawia działanie systemu PV w wymagających warunkach, jednak nie zastąpi odpowiedniego doboru lokalizacji paneli.
