To urządzenie pomoże w eliminacji tzw. hotspotów w modułach PV
Powstawanie gorących punktów, czyli tzw. hotspotów, skutecznie obniża wydajność paneli fotowoltaicznych. Międzynarodowa grupa naukowców zaproponowała urządzenie redukujące negatywny wpływ tego zjawiska.
Badacze opracowali innowacyjne urządzenie elektroniczne do zwalczania problemu tzw. hotspotów (miejsc przegrzewających się) w modułach fotowoltaicznych. Urządzenie to łączy komparator prądu (ang. current comparator) z układem lustra prądowego (ang. current mirror circuit), eliminując potrzebę stosowania tradycyjnych diod bocznikujących. Testy wykazały znaczące obniżenie temperatury hotspotów z 55 st. C do bezpieczniejszych 35 st. C, co dodatkowo zwiększyło wydajność modułów nawet o 5,35 proc.
Problem
W kontekście ciągłego zwiększania niezawodności i długowieczności systemów fotowoltaicznych wciąż jednym z głównych problemów są tzw. hotspoty. To lokalne strefy/punkty na modułach PV, w których temperatura ogniw słonecznych może być ekstremalnie wysoka, wpływając negatywnie na wydajność całego modułu.
Przykład takiego zjawiska badacze przedstawili w swojej pracy (ciemniejsze fragmenty to tzw. hotspoty).
Próba rozwiązania
Naukowcy opracowali innowacyjny układ do łagodzenia wpływu hotspotów na wydajność modułów PV. Zamiast tradycyjnych diod bocznikujących wykorzystuje on automatyczny mechanizm przełączania, co zapewnia dynamiczną reakcję na zmienne warunki termiczne.
System składa się z dwóch głównych komponentów. Pierwszy to komparator prądowy, który służy do porównywania prądów elektrycznych w różnych obwodach lub różnych częściach tego samego obwodu i wskazuje tym samym potencjalne hotspoty. Drugi to układ lustra prądowego, które zapewnia stabilność i dokładność w regulacji prądu, minimalizując ryzyko punktowego zwiększania temperatury i powstania hotspotów.
Urządzenia te są zintegrowane poprzez automatyczny mechanizm przełączający, który według naukowców eliminuje potrzebę stosowania konwencjonalnych diod bocznikowych. Zapewnia bowiem dynamiczną reakcję na zmieniające się warunki termiczne.
Co ważne, opracowany układ może działać z wykorzystaniem prądu pozyskanego za pomocą samych modułów PV, a dodatkowe zużycie energii jest minimalne.
Efekty
Faza pierwszych testów układu dała zadowalające rezultaty. Prosty, zdaniem badaczy, autonomiczny system poradził sobie z hotspotami w modułach PV, wykorzystując prąd wyjściowy samego modułu. Układ wykazał termiczną stabilność podczas pracy z wysokimi obciążeniami prądowymi, co potwierdza jego przydatność w różnych instalacjach PV.
Pod względem wydajności urządzenie zwiększyło moc wyjściową modułów PV, poprawiając ją o około 3-5,35 proc. w zależności od rodzaju hotspotów.
Więcej szczegółów na temat samego badania można znaleźć w artykule pt.: „Photovoltaic hotspots: a mitigation technique and its thermal cycle” opublikowanym w czasopiśmie „Optik”.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
Nic nie rozumiem. Za Wikipedią można zmusić dwa obwody do przepływu tego samego prądu w tzw lustrze prądowym ale prąd w obu obwodach płynie do wspólnego punktu czyli masy.Jak chcą tego dokonać jeśli 3 obwody to 3 sekcje panela połączone szeregowo? Jak się grzeje jedno ogniwo to moc i napięcie tej sekcji spada. Nie ma wielkeij straty dopóki spadek napięcia złego ogniwa nie przekroczy jego napięcia nominalnego czyli 0,55V. Jeśli nastąpi przebiegunowanie to napięcie sekcji maleje dalej ale długi string paneli i MPPT utrzyma duży prąd. Należałoby raczej zewrzeć diodą przebiegunowane ogniwo o strata na sekcji nie przekroczy np. 0,3 V z diody Shotkiego ale nie rozumiem jak chcą wykryć spadek prądu w sekcji jeśli we wszystkich sekcjach prąd będzie ten sam. Jak można zmniejszyć grzanie ogniwa jak układ nie ma wpływu na prąd sekcji? Chcą zmiejszyc prąd sekcji aby ogniwo ostygło? Da się odbierać mniejsza moc i konwertować przetwornicą aby prąd na wyjściu z niej był duży ale to się odbędzie ogromnym spadkiem napięcia sekcji czyli moc modułu radykalnie spadnie. Gdyby każde ogniowo miało swoją przetwornicę to można by moc jednego ogniwa obniżyć ale jak to zrobić bez obniżania mocy pobranej z całej sekcji
Przecież dużo prościej byłoby na tylnej ściance wprowadzić styki każdego ogniwa i gdy powstanie hotspot po prostu zewrzeć ogniwo albo odciąć je od stringa i np zrównoleglić dwa ogniwa które się grzeją.W przyszłości każde ogniwo może dostać czujnik temperatury typu klixon i samo się zwierać po przekroczeniu pewnej temperatury.Nawet nie trzeba wyprowadzać połączeń przy tylną ściankę ale tę ściankę zmodyfikować aby kazdy sam mógł nawiercić otworki gdy się panel uszkodzi i bez ryzyka uszkadzania ogniw aby się dostać do busbarów tak aby zewrzeć jedno ogniwo.Podobnie nie rozumiem dlaczego nie można dodać diody do kazdego ogniwa a stosuje się tylko 3 diody na panel.Zwiększenie ilości diod zapewne pomogłoby w walce z cieniem
Słabo widzę zastosowanie tego urządzenia w praktyce. Panele PV mają być tanie i niezawodne, a żeby tak było muszą być proste w budowie. Dodanie układu elektronicznego złożonego pewnie ze setki komponentów – jako substytutu prostej diody – raz, że podwyższa koszt instalacji (1 układ na panel!) a drugie znacznie zwiększa ryzyko, że coś się zepsuje. Panele PV mają być tak projektowane, produkowane i instalowane żeby minimalizować ryzyko hot spotów i innych problemów – a jeśli już się jakiś zdarzy to panel wymienia się na nowy (dlatego muszą być tanie). IMO to jest właściwe podejście, a nie dodawanie skomplikowanych układów.