Фотогальваника без секретов (3)

Чтобы понять правила, регулирующие «сборку» фотоэлектрических панелей в работающую установку, нам необходимо вспомнить некоторую информацию, касающуюся подключения батарей / аккумуляторов к более крупным упаковкам ...

Вероятно, некоторые старые читатели помнят фонари на так называемых Разряженные аккумуляторные батареи напряжением 4,5 В. Позднее эти аккумуляторы исчезли с рынка, и фонари начали работать от нескольких (обычно от трех) батарей R6 (в настоящее время AA). Батареи R6 имеют напряжение 1,5 В, но если мы подключим их последовательно или «плюс» к «минус», то получим предельное напряжение «+» и «-», являющееся кратным числом подключенных аккумуляторов.

То же самое верно для подключения солнечных батарей к «большим батареям». Одна фотоэлектрическая панель состоит из ячеек, соединенных последовательно или + от - и т. Д. Напряжение одной ячейки обычно меньше 1 В, но, поскольку цель составляет несколько десятков на одной панели, мы будем измерять гораздо более высокое напряжение на ее клеммах - обычно в 30 вольт. Соединяя панели последовательно, мы получаем так называемые Строка - это серия панелей с напряжением, являющимся суммой напряжений отдельных панелей (рис. 1 [1]).

Последовательное подключение не влияет на текущее изменение. А что будет, если панели будут подключены параллельно или «плюс» к «плюс» и «минус» к «минус»? Напряжение не будет увеличиваться, но интенсивность тока будет увеличиваться, то есть результирующая интенсивность будет суммой интенсивности от каждой параллельно подключенной панели (рис. 2 [1]).

Из-за требуемых уровней напряжения и тока от инвертора фотоэлектрической системы панели сначала соединяются последовательно, а при необходимости более крупных установок последовательно соединяются последовательно. Как видите, мощность, отдаваемая панелями, независимо от способа подключения, всегда будет накапливаться, но ...

Если мы объединяем панели последовательно, как упоминалось в предыдущем разделе, мощность, доступная от серии, является результатом самой слабой мощности панели в серии и количества панелей. Вот почему так важно, чтобы купленные панели имели так называемые положительная сила терпимости. Точно так же, если одна из панелей частично или полностью затенена, мощность всей серии упадет на несколько панелей и мощность, доступную от этой затененной панели. В случае фотоэлектрических установок проблема затенения ячеек гораздо важнее, чем для солнечных установок. Чтобы частично устранить негативные последствия затенения панелей, производители используют так называемые обходные диоды (рис. 3 [2]) - с обходными диодами.

Они в некотором роде разделяют панель на вертикальные части - в зависимости от количества обходных диодов - которые в случае затенения не будут работать, но оставшаяся часть панели будет по-прежнему отдавать электричество. Поэтому мы потеряем часть мощности, возникающую в результате разделения панели на обходные диоды. Легко видеть, что чем больше диодов обхода, тем лучше «сопротивление» панели к затенению. Конечно, это не означает, что вы можете полностью исключить проблему затенения, используя панели с обходными диодами.

Всегда существует крайне нежелательное явление, и при планировании установки солнечных установок всегда необходимо анализировать, будут ли панели частично или полностью затенены в течение дня / года. Дымоходы или другие элементы крыши могут быть препятствием для солнечных лучей, но давайте также отметим, что установка не установлена ​​на мгновение, и, например, деревья, которые низки в течение нескольких / дюжины лет, могут быть намного выше и покрывать солнечные батареи.

При монтаже установки на земле (отдельно стоящие конструкции) размещайте панели на несколько дюймов над землей, чтобы избежать чрезмерного роста травы, а зимой, когда выпадает больше снега, мы избегаем снега в нижней части панели. Установка на фото примера (основное фото) установлена ​​выше, но в то же время она не защищена от затенения панели через забор. Другая проблема - сборка панелей в ряды один за другим.

Важно определить минимальное расстояние между рядами панелей, чтобы они не перекрывали друг друга. Формула [3], показанная ниже, используется для определения минимального расстояния между рядами панелей, размещаемых на плоской поверхности установки. Для определения расстояния нам нужно знать:

- α - угол наклона модуля,

- h - высота модуля [м],

- β - угол падения солнечного света, рассчитанный по β = 66,5o - φ ,

- φ - широта точки сборки установки,

z = [h * sin (180o - (a + b))] / sinb

Например, для Гданьска, расположенного на широте около Φ = 54,3º, угол падения солнечного света составляет β = 12,2º, а минимальное расстояние, например, для солнечных элементов с высотой h = 1,65 м, установленной под углом α = 40º, будет больше 6 м:

z = [1,65 * (180 - 40 - 12,2)] / sin12,2 = 6,17 м

Представленный метод определения минимального расстояния между панелями гарантирует их взаимное отсутствие затенения, предполагая, что угол β радиуса Солнца принят для самого короткого дня года (21 декабря) в 12 часов, то есть когда Солнце находится в зените. В другое время дня возможно затенение, однако из-за ограниченности места для установки фотоэлектрической установки это предположение верно.

При обсуждении проблемы затенения фотоэлектрических панелей нельзя упускать из виду способ расположения панелей - вертикально или горизонтально. В отличие от солнечных коллекторов, фотоэлектрические панели не имеют вертикальной или горизонтальной ориентации для сборки. Теоретически мы можем собрать их любым способом и, если того требует ситуация, также по диагонали. Тем не менее, мы должны практически выбрать ориентацию монтажа на основе:

* занятость крыши - лучше расположить планировку, чтобы максимально увеличить доступное пространство; допускается сочетание вертикального и горизонтального расположения;

* возможное затенение - благодаря обходным диодам панель разделена на вертикальные части по умолчанию - эта установка рекомендуется, если затенение перемещается по горизонтали, например, от столба забора (фото); если существует риск затенения, например, снизу снегом или слишком высокой травой, установите панели горизонтально. Обходные диоды разделят панель на уровне зоны;

* уменьшение расстояния между рядами для автономной сборки - чем ниже панель, тем меньше требуемое расстояние между рядами и, в то же время, меньшее воздействие энергии ветра на панели; для монтажа на свободную или плоскую крышу рекомендуется устанавливать панели горизонтально;

Как упоминалось ранее, панели соединяются последовательно в полях, называемых «строка» английского языка, их длина, и, таким образом, количество зависит от «требований» используемого инвертора. В случае небольших домашних установок используются готовые инверторы, доступные на рынке. В технических данных инвертора мы находим, среди прочего информация о минимальном и максимальном напряжении, доступном на соединительных клеммах.

Если, например, это будет 80-600 В и диапазон MPP 160 В - 500 В (для напоминания это рабочий диапазон в точке максимальной мощности), это означает, что лучше подключить к нему так много фотоэлектрических панелей, чтобы оно не превышало 500 В при предполагаемой рабочей температуре. , Напомним, что рабочая температура панели влияет на напряжение, которое появляется на клеммах. Чем ниже температура (зимой), тем выше напряжение.

Для примера панели напряжение Uoc составляет 37,78 В при температуре элемента, равной 25 ° C (условия STC - см. Предыдущую часть статьи), а индикатор изменения температуры представляет собой снижение температуры на 0,121 В при повышении температуры на 1 ° C, т.е. когда температура падает ниже 25 ° C, напряжение на клемме будет увеличение на 0,121 В. Если зимой солнечная панель может остыть до -20 ° C, например, напряжение на ее клеммах может достигать значения:

U = 37,78+ (0,121 * (25- (-20))) = 37,78 + 5,45 = 43,23 В

Это означает, что инвертор может быть подключен максимум к 11 шт. Солнечных панелей (11 * 43,23 = 475,5 В, что составляет менее 500 В).

Вызываемый инвертор имеет довольно большой диапазон рабочих напряжений (160 - 500 В), поэтому он также может поддерживать установки, состоящие из менее чем 11 шт солнечных панелей.

В следующей части статьи мы узнаем, среди прочего как выбрать инверторы для установки и как подключить инвертор, предположим количество солнечных панелей.

Павел Ковальский

Библиография:

1. http://www.zielonaenergia.eco.pl , статья "Фотовольтаика - производство электроэнергии от солнца".
2. http://www.fieldlines.com/index.php?topic=146423.0
3. http://solarblog.pl/2012/02/03/kolektory-sloneczne-na-dachu-plaskim/