Aktuální stránka neexistuje v cílovém jazyce.

Chcete změnit jazyk a přejít na domovskou stránku nebo chcete zůstat na aktuální stránce?

Změnit jazyk
Solar Energy
Vlastníci Domů

Zastínění fotovoltaických panelů – problém minulosti?

Co je třeba vědět

11.04.2023
Vývoj inteligentních řešení na trhu s fotovoltaickými systémy, jako je Fronius Dynamic Peak Manager, odsouvá do stínu letitý problém zastínění.
Čím víc slunce, tím víc solární energie. Vlastníci domů, kteří plánují instalaci střešního fotovoltaického systému, potřebují zjistit, jaké podmínky mohou zajistit správný provoz systému a generování optimálního výnosu. Zastínění je u fotovoltaických panelů stále považováno za jeden z nejzásadnějších rušivých faktorů. V tomto článku blogu se však dozvíte, proč má částečné zastínění pouze zanedbatelný dopad na výnos z fotovoltaického systému. 

Dopady částečného zastínění na fotovoltaické panely

Jasné sluneční světlo, na obloze ani mráček a na střeše fotovoltaický systém – dokonalé podmínky, které vlastníkům fotovoltaických systémů umožňují vyrábět solární energii s vysokým výnosem. Jen zřídka však na střechách nedochází k žádnému zastínění, jelikož na fotovoltaické panely často dopadá stín stromů, sloupů, televizních antén či sousedních budov. Výsledkem (předpokládaným) je nižší výstup a výnos. Podrobnější pohled však rychle odhalí, že ztráty v důsledku nerovnoměrného zastínění mají ve skutečnosti na celkový roční výnos jen zanedbatelný vliv. Klíčovým faktorem je zde zajištění správného rozmístění panelů v kombinaci se správným střídačem.

Vyvrácení přetrvávajícího mýtu

Stále je rozšířeno přesvědčení, že v důsledku zastínění fotovoltaických panelů (například spadaným listím) celý fotovoltaický systém nevyrábí žádnou energii nebo jí vyrábí jen velmi málo. Tento názor je podobný myšlence, že ze zahradní hadice nestříká žádná voda nebo jí stříká jen velmi málo, dojde-li ke zmáčknutí hadice, a to bez ohledu na místo zmáčknutí. Toto tvrzení je již dlouho zastaralé, jelikož řešení je nyní zabudováno do každého panelu v podobě paralelních diod.

Alternativní cesta k vysokým výnosům díky paralelním diodám

Každý fotovoltaický panel se nyní dodává osazený paralelními diodami, které mají funkci mostu v případě zastínění částí panelu. Paralelní diody se v těchto případech aktivují a dokážou vést proud díky změně stejnosměrného napětí střídače použitého pro celou větev, čímž se obejde větev fotovoltaického panelu s příslušným článkem. Tím se brání přehřívání a možnému vzniku horkých míst (hot spotů) a současně se i přes částečné zastínění dosahuje kladných výnosů.

Vylepšení na trhu s fotovoltaickými panely

Díky neustálému vylepšování fotovoltaických panelů jsou i fotovoltaické systémy na střechách domů stále účinnější. Technologie poločlánků (což znamená, že jednotlivé fotovoltaické články jsou rozděleny na poloviny) umožňuje běžným fotovoltaickým panelům nejen snižovat energetické ztráty, ale také zlepšovat využití světla a zajistit stabilní fungování i při vysokých teplotách.

Chování při zastínění je u poločlánkových panelů rovněž vylepšeno, neboť paralelní diody rozdělují panely uprostřed. Pokud je spodní nebo horní polovina poločlánkového panelu zastíněna listím, druhá polovina článku dokáže i nadále pokračovat v zajišťování plného výstupního výkonu. Při porovnání se stejně zastíněným celočlánkovým panelem by u něj docházelo ke ztrátě výkonu celého panelu.

Vyšší výkon díky efektivnímu sledovacímu algoritmu MPP

Aby se minimalizovaly ztráty v důsledku zastínění nebo ztráty nepřizpůsobením, jsou jednovětvové či vícevětvové střídače vybaveny jedním (nebo i více) trackery bodů maximálního výkonu (MPP – Maximum Power Point). V ideálním případě je každá větev vybavena jedním trackerem MPP, který neustále určuje optimální pracovní bod připojených větví, a tím zajišťuje, že je výkon fotovoltaického systému stále maximální.

Dynamic Peak Manager – efektivní správa zastínění je standardní součástí dodávky

Inteligentní systém správy zastínění (v ideálním případě již integrovaný ve střídači) zajišťuje maximální výnos i v případě částečného zastínění; to znamená, že do rozmístění lze zahrnout i oblasti střechy s částečným zastíněním. Dynamic Peak Manager od společnosti Fronius je inteligentní sledovací algoritmus MPP, který zjišťuje zastínění a optimalizuje výnos na úrovni větve. Pracuje tak, že v pravidelných, přibližně 10minutových intervalech zjišťuje a analyzuje křivku celkového výkonu napětí, přičemž vždy určí nejúčinnější pracovní bod fotovoltaického systému (bod maximálního globálního výkonu).

Příklad zastínění komínem

Simulace zastínění s použitím nezávislého simulačního softwaru ukazuje, že roční ztráty v důsledku zastínění jsou malé.  Základem je vzít v úvahu dvě různé kategorie ztrát.

Ztráty v důsledku částečného zastínění konkrétního panelu: Různé stínící objekty (v tomto případě komín) blokují sluneční světlo a na fotovoltaické panely ho dopadá méně. Takto sníženou míru dopadu světla nedokáže optimalizovat žádný střídač, optimalizátor výkonu ani mikrostřídač – jediným řešením je v tomto případě odstranění objektu, který vrhá stín.

Ztráty nepřizpůsobením (což jsou ztráty v důsledku propojení ve větvích) lze naopak výrazně snížit použitím inteligentního sledovacího algoritmu MPP: jak je vidět v tabulce, díky použití Dynamic Peak Manageru jsou na úrovni panelu ztráty nepřizpůsobením přibližně o dvě třetiny nižší než ztráty v důsledku zastínění.

Typ ztráty v důsledku zastínění  Ztráta v %   Ztráta v kWh  
 Částečné zastínění konkrétního panelu  -0,18 %

 26,07 kWh

(z 14,485 kWh)

Nelze ovlivnit střídači, optimalizátory apod. 
 Ztráty nepřizpůsobením (propojení/zastínění)  -0,06 %

  8,7 kWh

(z 14,485 kWh)

 Výrazně sníženo použitím Dynamic Peak Manageru

Výsledky zastínění za rok na základě simulace s vodorovně uspořádanými fotovoltaickými panely

 

Výsledky simulace jasně ukazují, že důsledkem částečného zastínění konkrétního panelu jsou mnohem vyšší procentní ztráty (přibližně 0.18 %) než ztráty nepřizpůsobením (přibližně 0.06 %). Pokud je střídač, který funguje jako srdce fotovoltaického systému, vybaven účinnou funkcí sledování MPP a inteligentní správou zastínění, což platí pro všechny střídače Fronius, můžete mít jistotu, že dosahujete optimální výnosy i v náročných okolních podmínkách a že váš hardware a software pracuje v dokonalém souladu – bez dalších komponent či nákladů.

Je řešením optimalizátor výkonu?

Ačkoli i optimalizátory stejnosměrného proudu mohou v případě zastínění zvyšovat výkon systému, jen zřídka je toto řešení hospodárné: optimalizátor se pokouší optimalizovat každý panel s použitím jeho vlastního algoritmu MPP. Optimalizátor výkonu díky regulaci napětí na úrovni panelu rozhodně poskytuje výhody, zejména při slabém zastínění, ovšem pouze do té doby, než se aktivují paralelní diody.

Převodníky DC/DC jako přidané komponenty samy potřebují energii a spotřebovávají ji dokonce i v pohotovostním režimu, takže ji fotovoltaický systém musí nejprve vyrobit. V důsledku toho je dosažené zvýšení výnosu často nižší, takže obvykle nepokrývá vyšší investiční náklady. Mnoho přidaných komponent, které je třeba umístit ke každému panelu, navíc snižuje celkovou spolehlivost systému a riziko výpadku fotovoltaického systému se tím zvyšuje.

 Sečteno a podtrženo:

Zastínění fotovoltaických panelů nelze vždy zabránit, díky slibnému vývoji na trhu (u fotovoltaických panelů i střídačů pro větve) však lze ztráty v důsledku stínění účinně snižovat.

Záleží zde na typu zastínění nebo ztráty výkonu: Nyní existuje řešení zejména pro ztráty nepřizpůsobením, které mohou být způsobeny nerovnoměrným zastíněním fotovoltaických panelů. Používáním integrované správy zastínění, jako je Dynamic Peak Manager od společnosti Fronius, lze tyto ztráty udržovat na velmi nízké úrovni.

Největší část ztrát v důsledku zastínění je dlouhodobě způsobena sníženou mírou dopadu světla kvůli objektům vrhajícím stín (strom, dům, sloup apod.). Tuto situaci nelze zlepšit použitím optimalizátorů stejnosměrného proudu, mikrostřídačů ani jiné výkonové elektroniky na úrovni panelu – pomůže pouze odstranění příslušného objektu. 

Investice do dalších komponent, jako jsou optimalizátory stejnosměrného proudu, s cílem optimalizovat výstupní výkon jsou jen zřídka přínosné z hlediska nákladů. Zejména v případech statického zastínění nebo u fotovoltaických systémů, kde je zastíněno pouze několik panelů, se použití optimalizátorů výkonu nejeví jako přínosné vzhledem k jejich dalším požadavkům na energii; kromě toho je pak celý fotovoltaický systém náchylnější k výpadkům.