Inhaltsverzeichnis:
1. Einleitung
2. Wie stark beeinflusst die Abschattung die Effizienz von Solarmodulen?
3. Was sind die verschiedenen Arten von Abschattung?
4. Methoden zur Vermeidung von Abschattungsverlusten bei Solarmodulen
5. Schlussfolgerung
Einleitung
In der Welt der Solarmodule ist Verschattung der größte Gegner. Sie kann zu reduzierter Leistung führen und die effiziente Funktionsweise der Systeme beeinträchtigen. Daher müssen Verschattungsprobleme vor der Installation von Solar-Photovoltaik-Anlagen gründlich berücksichtigt werden.
Wie stark beeinflusst Verschattung die Effizienz von Solarmodulen?
Einige Experten schlagen vor, dass Verschattung die Leistung von Photovoltaiksystemen um bis zu 40% verringern könnte. Interessanterweise kann die Effizienz bereits um 50% sinken, wenn nur 10% der Module verschattet sind. Dies liegt an der Art und Weise, wie die Solarzellen innerhalb des Systems verbunden sind.
Traditionelle Solaranlagen sind in einer Reihe von parallelen "Strings" verbunden. Wenn ein String durch Verschattung beeinträchtigt wird, kann der Verlust auf andere Teile übertragen werden. Um ein vollständiges Versagen aller Zellen zu verhindern, enthalten Installationen typischerweise Bypass-Dioden. Diese Dioden leiten den Strom um und umgehen unterdurchschnittlich leistende Zellen. Obwohl dies verhindert, dass die gesamte Anordnung ausfällt – ähnlich wie bei einer defekten Glühbirne in einer Lichterkette, die nicht die gesamte Kette beeinflusst – begrenzt es die Energie der Zellen und reduziert die Spannung des gesamten Strings.
In diesem Zusammenhang spielen Wechselrichter eine entscheidende Rolle. Sie müssen zwischen der Optimierung der Spannung von unterdurchschnittlichen Strings oder der Maximierung der Energie, die von nicht betroffenen Strings gesammelt wird, abwägen. Unabhängig von der gewählten Vorgehensweise müssen Wechselrichter zwischen zwei ineffizienten Optionen entscheiden.
Welche Arten von Verschattungen gibt es?
Temporäre Verschattung: Umfasst temporäre Verschattungen durch Schnee, Vogelkot und herabfallende Blätter. Staubansammlungen können ebenfalls zu temporären Verschattungen führen.
Gebäudeverschattung: Objekte wie Schornsteine, Satellitenschüsseln, Antennen und Dachstrukturen können zu Verschattungen auf Gebäuden führen.
Direkte Behinderung: Jedes Objekt, das nah genug ist, um das Solarsystem direkt zu blockieren, kann den größten Einfluss auf dessen Effizienz haben.
Positionsverschattung: Umfasst jede Verschattung, die durch die umliegende Umgebung verursacht wird, wie Bäume und andere nahe gelegene Gebäude.
Methoden zur Vermeidung von Verschattungsverlusten bei Solarmodulen
Durchführung einer Verschattungsanalyse vor dem Bau:
1. Durchführung einer Verschattungsanalyse vor dem Bau:
Dies beinhaltet die Untersuchung potenzieller Verschattungsquellen in der Umgebung, wie Hochspannungsleitungen, Geländer, Vegetation und bestehende Gebäude (einschließlich geplanter Gebäude). Durch die Ergreifung notwendiger Maßnahmen, wie die Anpassung der Installationspositionen, können Verschattungseffekte minimiert werden. Bei der Vermessung und Installation sollte auch das jährliche Wachstum der Vegetation berücksichtigt werden, ob Baumkronen und -äste Verschattungen verursachen werden. Falls Verschattungsprobleme zu erwarten sind, sollte das Beschneiden oder Entfernen von Bäumen in Betracht gezogen werden. Weiterhin sollten Geländeänderungen berücksichtigt werden, um zu verhindern, dass Verschattungen die Sonneneinstrahlung auf die Panele beeinflussen, einschließlich Verschattungen in Nord-Süd- und Ost-West-Richtung sowie Verschattungen aus verschiedenen Höhen innerhalb derselben Reihe.
2. Halten Sie Solarmodule sauber:
Regelmäßiges Reinigen der Oberfläche von Solarmodulen ist ein wichtiger Schritt, um die effiziente Funktionsweise von Solarenergiesystemen aufrechtzuerhalten. Die Reinigung kann verhindern, dass Vogelkot, Staub und Verschattungen durch Bäume die Module beeinflussen und so eine angemessene Lichtabsorption gewährleisten. Darüber hinaus kann die Installation von Modulen an Standorten mit minimaler Verschattung die Auswirkungen von Verschattungen auf die Energieerzeugungseffizienz erheblich verringern.
3. Vermeiden Sie künstliche Behinderungen:
Während der Planung und Installation von Solarsystemen sollten Zäune oder Vogelabwehrstangen um Solarmodule vermieden werden. Ebenso sollte während der Wartung darauf geachtet werden, unbeabsichtigt keine Verschattungen zu verursachen, wie das Trocknen von Kleidung oder das Platzieren von Gegenständen auf den Modulen. Dies gewährleistet eine optimale Leistung und Effizienz des Solarenergiesystems.
4. Verwendung mehrerer MPPT-Wechselrichter:
Die Verwendung mehrerer MPPT-Wechselrichter zur Reduzierung der Auswirkungen von Verschattungen auf Solarmodule ist eine effektive Strategie. MPPT-Wechselrichter sind wichtige Komponenten in Solarsystemen, deren Hauptfunktion darin besteht, die Ausgangsspannung und den Strom der Solarmodule zu überwachen und den Betriebspunkt in Echtzeit anzupassen, um die maximale Leistungsabgabe sicherzustellen.
Durch die Verwendung mehrerer MPPT-Wechselrichter im System können Solarmodule in mehrere unabhängige Strings aufgeteilt werden, die jeweils von einem separaten MPPT-Wechselrichter gesteuert werden. Dies bedeutet, dass selbst wenn einige Module verschattet sind, andere nicht betroffene Module eine effiziente Stromerzeugung aufrechterhalten können. Jeder MPPT-Wechselrichter kann unabhängig die maximale Leistungsabgabe jedes Moduls verfolgen und maximieren und so die Auswirkungen von Verschattungen auf die Gesamtstromerzeugung des Systems minimieren.
Darüber hinaus kann ein Multi-MPPT-Wechselrichtersystem Anpassungsprobleme, die durch Verschattungen verursacht werden, überwinden. Da jeder Wechselrichter unabhängig arbeitet, wird selbst wenn Teile der Module verschattet sind, das gesamte System nicht beeinträchtigt, wodurch die maximale Gesamteffizienz der Solarmodule sichergestellt wird. Es ist jedoch zu beachten, dass die Verwendung eines Multi-MPPT-Wechselrichtersystems die Kosten des Systems erhöht, sodass beim Treffen dieser Entscheidung die Standortbedingungen und Budgetbeschränkungen umfassend berücksichtigt werden müssen.
5. Betreiben Sie Solarmodule parallel
Es ist bekannt, dass durch Verschattung bedeckte Photovoltaikmodule die Leistung des gesamten Strings erheblich verringern. Allerdings beeinflussen verschattete Module innerhalb eines Strings nicht die Leistung von parallelen Strings. Dies bedeutet, dass eine strategische Gruppierung übernommen werden kann: Module, die von Verschattungen betroffen sind, können einen String bilden, während Module, die nicht von Verschattungen betroffen sind, einen anderen String bilden können, um so die Gesamtenergieerzeugung zu maximieren. Durch das separate Verbinden der Panele zu unterschiedlichen Strings können Verschattungseffekte minimiert werden.
Für kleine Wohnsolarsysteme kann der Einsatz von parallel betriebenen Solarmodulen mit Mikro-Wechselrichtern eine kostengünstigere Option sein. Obwohl dieser Ansatz die anfänglichen Kosten des Systems erhöhen kann, bietet er größere Flexibilität und Zuverlässigkeit, da jedes Panel unabhängig betrieben werden kann, ohne die Leistung des gesamten Systems durch Verschattungen oder Fehler in anderen Panelen zu beeinträchtigen. Daher kann für kleine Wohnsysteme der Einsatz von parallel betriebenen Solarmodulen mit Mikro-Wechselrichtern eine vernünftige und effektive Wahl sein, um die Gesamteffizienz und Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.
6. Verwenden Sie Solarmodule mit starker Verschattungsresistenz
Die IBC-Solarmodule von Maysun Solar zeigen mit ihrer einzigartigen Vollrückenkontakttechnologie und modernem Design eine starke Verschattungsresistenz. Diese Panele nutzen die Vollrückenkontakttechnologie, wodurch der normale Fluss der positiven und negativen Metallelektroden auch bei Verschattung ermöglicht wird, während der Widerstand auf der Vorderseite eliminiert wird, was effektiv die Schädigung durch Hotspots zu Komponenten reduziert und damit das Risiko des Kraftwerksbetriebs verringert.
Die Vorderseite weist ein Design ohne Metallelektroden auf, was den Lichtabsorptionsbereich erweitert. Selbst wenn einige Zellen verschattet sind, können andere unverschattete Zellen weiterhin Strom erzeugen, was eine hocheffiziente Stromerzeugung für das gesamte Panel gewährleistet.
Ohne Behinderung durch Metallgitterlinien auf der Vorderseite wird der Lichtverlust reduziert, wodurch die beleuchtete Fläche um 2,5% erhöht wird. Diese Funktion bildet die einzigartige Technologie des hohen Kurzschlussstroms der IBC-Zellen, die eine um 5-8% höhere Zelldichte als bei Perc- und TOPCon-Zellen aufweist, mit überlegener Leistungserzeugung.
Zusätzlich ermöglichen die schattierungsresistenten Eigenschaften der Vorderseite ohne Metallelektroden einen breiteren Lichtabsorptionsbereich, mit einem spektralen Absorptionsbereich von 300nm bis 1200nm, was zu einem frühen Morgenstart und späten Abendschluss des Panels führt, mit einem Leistungsgewinn von mehr als 2,0% im Vergleich zu Perc- und Topcon-Panels.
Daher bieten die IBC-Solarmodule von Maysun Solar eine zuverlässige Lösung für den effizienten Betrieb und die stabile Stromerzeugung von Solarenergiesystemen, mit ihrer herausragenden Verschattungsresistenz, dem umfangreichen Lichtabsorptionsbereich und dem ausgezeichneten Leistungsgewinn.
7. Verwendung von Bypass-Dioden und MOS zur Minderung von Verschattungseffekten
Wenn Solarmodule teilweise verschattet sind, spielen Bypass-Dioden und MOS (Metalloxid-Halbleiter) eine entscheidende Rolle. Sie ermöglichen es dem Strom, den verschatteten Teil zu umgehen, wodurch die Effizienz der unverschatteten Bereiche maximiert wird. Traditionell wurden Bypass-Dioden eingesetzt, um dieses Problem anzugehen, aber sie hatten Herausforderungen wie reduzierte Effizienz und begrenzte Anpassungsfähigkeit in komplexen Verschattungssituationen. Eine neue Lösung, der MOS (MOS-Bypass-Schalter), bietet jedoch eine frische Perspektive. Durch effiziente Steuerung des Stromflusses und schnelle Anpassung an Lichtveränderungen mildert MOS die Auswirkungen von Verschattungen, sichert eine kontinuierliche Stromerzeugung und erhöht die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Solarmodulen. Die Solarmodule von Maysun Solar sind für optimale Leistung mit MOS-Technologie ausgestattet.
Schlussfolgerung
Im Design und bei der Installation von Solarmodulen ist die Reduzierung von Verschattungen einer der Schlüsselfaktoren, um einen effizienten Systembetrieb sicherzustellen. Durch die Ergreifung geeigneter Maßnahmen, wie die Durchführung einer Verschattungsanalyse vor dem Bau, das regelmäßige Reinigen von Solarmodulen und das Vermeiden künstlicher Behinderungen, kann die Auswirkung von Verschattungen auf Solarsysteme minimiert werden. Zusätzlich kann die Verwendung von Solarmodulen mit starker Verschattungsresistenz, wie die IBC-Solarmodule von Maysun Solar, und die Nutzung der MOS-Technologie die Systemstabilität und Energieerzeugung weiter verbessern. Daher ist es beim Design und bei der Installation von Solarsystemen wesentlich, Verschattungsprobleme gründlich zu berücksichtigen und geeignete Lösungen auszuwählen, um eine kontinuierliche und stabile Stromerzeugung zu gewährleisten und zur Zukunft der nachhaltigen Energie beizutragen.
Referenz:
Lee, S. (2023) 'Avoid solar panel shading: How to minimize its impact,' Velo Solar, 20 February. https://www.velosolar.com/solar-panel-shading/.
Boiler Guide Limited (no date) Solar PV and shading | Solar Guide. https://www.solarguide.co.uk/solar-pv-and-shading.
Opie, N. (2022) 'Limiting shading losses to maximize solar power output,' Ratedpower, 15 February. https://ratedpower.com/blog/shading-losses/.
Staff, A. (2024) Shading losses in PV systems, and techniques to mitigate them. https://aurorasolar.com/blog/shading-losses-in-pv-systems-and-techniques-to-mitigate-them/.
Solving PV module shading problems with the help of MOS（MOS bypass switch) - a new idea from Maysun Solar (no date). https://www.maysunsolar.eu/blog/pv-module-shading-problems-with-the-help-of-mos.
IBC Solar Panel, IBC Solar Module Manufacturer | Maysun Solar (no date). https://www.maysunsolar.eu/ibc-series-solar-panel.
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