Els sistemes solars fotovoltaics consten de diversos panells solars connectats a matrius que depenen de la demanda de potència elèctrica de cadascun dels panells, que al seu torn estan formats per cèl·lules PV solars que són les unitats essencials que impliquen la captació d’energia del sol i la converteixen en electricitat. Ara bé, si una ombra cau només en una part del panell solar de la vostra matriu, la sortida del sistema complet es pot comprometre potencialment, es pot referir a la col·locació de panells fotovoltaics.

Imatge que mostra la diferència de producció del panell solar ombrejat i no ombrejat

Per a una millor comprensió

Considerant la pèrdua de panells com a part de la canonada, i l'energia solar és com l'aigua que flueix per aquesta canonada. Les cordes solars no convencionals, una ombra és quelcom que bloqueja aquest flux. Si, com a exemple, l’ombra d’un arbre o una xemeneia cau sobre tots els panells dins de la secció de xemeneia, la producció de la totalitat es redueix a aproximadament zero durant el temps que hi hagi l’ombra. Tanmateix, si hi ha una cadena separada i sense ombrejar, aquesta cadena pot arribar a ser més eficaç que de costum.

Representació gràfica de l'efecte de l'ombrejat sobre el sistema solar

Quins són els factors que causen l'ombreig?

Ombres, típicament causades per núvols, obstruccions mediambientals com ara edificis propers, ombreig entre panells en fileres paral·leles, brutícia, pols i diferents altres caigudes d'ocells com a escombraries, etc. núvols en moviment.

Com afecta el rendiment del sistema d'energia solar?

Els panells solars es connecten entre sèries i combinacions paral·leles en funció del rang de voltatge d’inversor. Si l'ombra d'un arbre o xemeneia cau fins i tot en un panell de la corda, la sortida del conjunt serà gairebé nul·la durant el període de l'ombra. Això es fa perquè els panells es connecten junts de manera que la sortida es redueix a un nivell de corrent que passa pel panell més feble. Si hi ha una cadena separada i sense ombra, continuarà generant una potència de sortida habitual. L’impacte de l’ombra sobre tot el sistema depèn de com els cables estiguin connectats.

Com abordar el problema de l'ombreig?

• Posicionament de sistemes fotovoltaics

Abans d’instal·lar un sistema solar fotovoltaic, heu de fer una anàlisi acurada del lloc tenint en compte tot el dia durant totes les estacions de l’any per evitar l’ombra. Cal considerar un arbre o un edifici proper que pugui sorgir en el futur abans de finalitzar la ubicació del sistema fotovoltaic.

• Byode Diode

Ignora els díodes per disminuir l’efecte de l’ombra

Els efectes destructius de l'escalfament per punts calents es poden eludir mitjançant l'ús d'un díode de derivació. Un díode de derivació està connectat en paral·lel, però amb polaritat oposada, a una cèl·lula solar com es mostra a continuació. En funcionament normal, cada cèl·lula solar es polaritzarà cap endavant i, per tant, el díode de derivació serà polaritzat inversament i serà efectivament un circuit obert. Tanmateix, si una cèl·lula solar té una polarització inversa a causa d’un desajustament del corrent de curtcircuit entre diverses cèl·lules connectades en sèrie, el díode de derivació es condueix, permetent així que el corrent de les bones cèl·lules solars flueixi al circuit extern en lloc de polaritzar cap endavant bona cel·la. El biaix invers màxim a través de la cèl·lula pobra es redueix a una caiguda d'un díode aproximat, limitant així el corrent i evitant l'escalfament per punts calents. El funcionament d’un díode de derivació i l’efecte en una corba IV es mostren a l’animació següent.

Flux de corrent per a dues cèl·lules en sèrie i l’efecte d’un díode de derivació. L'animació avança automàticament d'una condició a una altra.

L'efecte d'un díode de derivació en una corba IV es pot determinar primer trobant la corba IV d'una sola cèl·lula solar amb un díode de derivació i després combinant aquesta corba amb altres corbes IV de cèl·lules solars. El díode de derivació afecta la cèl·lula solar només en polarització inversa. Si el biaix invers és superior al voltatge del genoll de la cèl·lula solar, el díode s’encén i condueix el corrent. La corba IV combinada es mostra a la figura següent.

Corba IV de la cèl·lula solar amb díode de derivació.

Evitar la calefacció per punts calents amb un díode de derivació. Per claredat, l'exemple utilitza un total de 10 cel·les amb 9 sense ombrejar i 1 ombrejada. Un mòdul típic conté 36 cel·les i els efectes del desajust actual són encara pitjors sense el díode de derivació, però són menys importants amb el díode de derivació. L'animació es mou automàticament. No cal que feu clic per continuar.

A la pràctica, però, un díode de derivació per cèl·lula solar sol ser massa car i, en canvi, els díodes de derivació se solen col·locar en grups de cèl·lules solars. La tensió a través de la cèl·lula solar ombrejada o de baix corrent és igual a la tensió de biaix cap endavant de les altres cèl·lules de la sèrie que comparteixen el mateix díode de derivació més la tensió del díode de derivació. Això es mostra a la figura següent. El voltatge a través de les cèl·lules solars sense ombra depèn del grau d’ombrejat de la cèl·lula de baix corrent. Per exemple, si la cèl·lula està completament ombrejada, les cèl·lules solars no ombrejades es veuran esbiaixades pel corrent de curtcircuit i la tensió serà d’uns 0,6 V. Si la cèl·lula pobra només està ombrejada parcialment, la part del corrent de les cèl·lules bones pot fluir a través del circuit, i la resta s’utilitza per polaritzar cap endavant cada unió de la cèl·lula solar, provocant un voltatge de polarització cap avall inferior a cada cel·la. La màxima dissipació de potència a la cel·la ombrejada és aproximadament igual a la capacitat de generació de totes les cel·les del grup. La mida màxima del grup per díode, sense causar danys, és d’unes 15 cèl·lules / díode de derivació, per a les cèl·lules de silici. Per a un mòdul normal de 36 cel·les, per tant, s’utilitzen 2 díodes de derivació per garantir que el mòdul no serà vulnerable a" hot-spot" danys.

Ignora els díodes entre grups de cèl·lules solars. El voltatge a través de les cèl·lules solars sense ombra depèn del grau d’ombrejat de la cèl·lula pobra. A la figura anterior, es mostra arbitràriament 0,5V.

• Inversor de cadena amb capacitat de seguiment MPP

La tecnologia de seguiment de punts de màxima potència (MPP Tracking o MPPT) és ara un estàndard entre el fabricant d’inversors de cadena. Els inversors de corda amb MPP Tracker són capaços d’extreure l’energia més útil possible d’una cadena de panells solars (fins i tot quan estan ombrejats) ajustant el voltatge d’entrada. En poques paraules, un rastrejador MPP ajuda a minimitzar les pèrdues de sortida associades a ombres parcials i altres desajustaments de sortida. Els inversors sense tecnologia MPPT perden la sortida de la cadena més feble quan passa per sota del llindar de sortida desitjat.

• Micro inversor i optimitzadors de potència

Tant els microinversors com els optimitzadors de potència s’utilitzen per superar el problema de l’ombrejat parcial. Permet que tots els panells solars funcionin individualment de manera que la producció d'energia del sistema no es vegi afectada desproporcionadament per un o dos panells ombrejats.

Diferents tipus de matisos solars

Hi ha diferents tipus de matisos solars, en funció dels objectes que en creïn.

Ombrejat temporal

L’ombrejat temporal inclou l’ombrejat que és el resultat de núvols, excrements d’ocells, pols o fulles caigudes.

Ombres resultants de l’edifici

Les ombres resultants de l’edifici són fonamentals, ja que inclouen ombres directes. Alguns exemples d’aquest tipus d’ombrejat són les xemeneies, els conductors d’il·luminació, les antenes parabòliques, les antenes, les protuberàncies del sostre i la façana, l’estructura de l’edifici compensada, la superestructura del sostre, per nomenar només alguns.

Ombra des de la ubicació

L’ombra de la ubicació prové de l’entorn de l’edifici. Podrien haver-hi arbres o arbustos, cables que travessessin els edificis, edificis veïns o edificis llunyans que poguessin provocar igualment enfosquiment de l’horitzó.

Auto-ombrejat

Amb els sistemes de muntatge en bastidor, l’ombratge automàtic dels mòduls pot ser causat per la fila dels mòduls. En aquests casos, cal optimitzar la inclinació i la separació entre les files del mòdul.

Ombrejat directe

L’ombrejat directe pot causar grans pèrdues d’energia, ja que la proximitat a l’objecte que projecta ombres dificulta que el panell solar fotovoltaic capti la llum.