Koreańczycy znaleźli sposób na problem zacienienia paneli fotowoltaicznych opracowany. Naukowcy z Korei Południowej zmodyfikowali budowę pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego, dzieląc je na mniejsze elementy i łącząc w nowy sposób. Dzięki temu udało im się zredukować wrażliwość paneli PV na częściowe zacienienie, na przykład przez budynki w środowisku miejskim. To ważny krok naprzód w rozwoju fotowoltaiki, gdzie problem zacienień ogranicza wydajność systemów słonecznych.
Mniejsze ogniwa fotowoltaiczne
Koreańscy naukowcy z Instytutu Badań nad Elektrotechnologią postanowili zmierzyć się z problemem częściowego zacienienia paneli fotowoltaicznych, które znacząco obniża ich wydajność. W tym celu zmodyfikowali budowę pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego, dzieląc je na mniejsze elementy o kształcie prostokątnym lub trójkątnym.
Zamiast standardowego ogniwa o wymiarach 60 x 60 mm, naukowcy przygotowali zestaw 144 miniaturowych ogniw trójkątnych lub prostokątnych o powierzchni 15 x 20 mm każde. Następnie połączyli je szeregowo w 12-elementowe zespoły, a te z kolei równolegle, otrzymując pełnowymiarowy moduł fotowoltaiczny. Taki podział na mniejsze elementy miał zapewnić większą odporność panelu na częściowe zacienienie.
Testowanie modułów w symulatorze
Przygotowane w ten sposób moduły fotowoltaiczne zostały przetestowane przy użyciu specjalnego oprogramowania symulacyjnego. Program modelował różne scenariusze zacienienia panelu, zarówno całościowego, jak i częściowego. Następnie porównano wyniki symulacji z rezultatami uzyskanymi dla standardowych modułów fotowoltaicznych.
Okazało się, że moduły oparte na mniejszych ogniwach były znacznie mniej wrażliwe na cienie, a ich spadek wydajności był o wiele mniejszy niż w przypadku paneli tradycyjnych. Potwierdziło to słuszność zaproponowanych modyfikacji i wskazało na duży potencjał takiego rozwiązania.
Modyfikacje kształtu pojedynczego ogniwa
Koreańscy naukowcy przetestowali dwa warianty podziału standardowego ogniwa fotowoltaicznego na mniejsze elementy. W pierwszym podejściu ogniwo 60 x 60 mm pocięli na 12 mniejszych ogniw prostokątnych o wymiarach 15 x 20 mm. W drugim wariancie powstało 12 mniejszych ogniw, ale tym razem o kształcie trójkąta równobocznego.
Oba rodzaje miniaturowych ogniw połączono w identyczny sposób w gotowe moduły i poddano testom. Okazało się, że zarówno ogniwa prostokątne, jak i trójkątne radziły sobie lepiej z cieniowaniem niż tradycyjne panele. Jednak to wariant z ogniwami trójkątnymi minimalnie lepiej zniósł symulowane zacienienie.
Dowodzi to, że nie tylko podział na mniejsze elementy, ale również ich optymalny kształt mają znaczenie dla odporności panelu fotowoltaicznego na niekorzystny czynnik w postaci cienia.
Czytaj więcej: Kolejny kraj UE bez VAT dla prosumentów: kiedy to się zdarzyło?
Łączenie miniogniw w większe struktury
Aby z powstałych miniaturowych ogniw fotowoltaicznych złożyć gotowy moduł, naukowcy połączyli je najpierw szeregowo w 12-elementowe zespoły. Dzięki temu każdy zespół miał parametry zbliżone do pojedynczego, tradycyjnego ogniwa. Następnie takie zespoły połączono równolegle, otrzymując cały panel o parametrach porównywalnych z klasycznym modułem fotowoltaicznym.
Taki sposób łączenia miniaturowych ogniw w większą strukturę pozwolił nie tylko zachować właściwości całego panelu, ale też – a może przede wszystkim – zapewnić mu lepszą odporność na częściowe zacienienie. Gdy na którąś z części modułu pada cień, pozostałe nadal mogą pracować z dobrą wydajnością.
Korzyści wynikające z budowy modułu
Podsumowując, запроєктована корейськими вченими структура фотоелектричного модуля, що складається з великої кількості мініатюрних комірок, з'єднаних в групи і блоки, має такі переваги:
- Вища стійкість до часткового затінення в порівнянні зі звичайними модулями.
- Можливість ефективної роботи в умовах щільної міської забудови зі складними тінями.
- Потенціал для збільшення вироблення електроенергії на 50-200% в залежності від умов експлуатації.
Тестування підтвердили правильність концепції розробників. Подальші дослідження дозволять оптимізувати це рішення і розширити його практичне застосування.
Mniejsza wrażliwość na cieniowanie
Głównym celem modyfikacji w budowie pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego było zmniejszenie wrażliwości paneli słonecznych na niekorzystny wpływ częściowego zacienienia. Problem ten jest szczególnie dotkliwy w przypadku instalacji zlokalizowanych na obszarach miejskich, gdzie cienie rzucane przez budynki i inne obiekty są nieuniknione.
Przeprowadzone testy zdecydowanie potwierdziły, że panele tworzone z połączonych ze sobą miniaturowych ogniw fotowoltaicznych radzą sobie ze zjawiskiem częściowego zacienienia znacznie lepiej niż konwencjonalne moduły. Nawet jeśli część panelu znajdzie się w cieniu, to pozostała, niezacieniona część będzie nadal pracować z dobrą wydajnością.
Dzięki temu straty energii spowodowane zacienieniami mogą zostać ograniczone nawet o 50-200% w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań. To bardzo dobra wiadomość zarówno dla producentów paneli fotowoltaicznych, jak i firm oraz osób inwestujących w systemy PV.
Zastosowanie w warunkach miejskich
Opracowane przez koreańskich badaczy moduły fotowoltaiczne ze względu na swoją wysoką odporność na cieniowanie szczególnie nadają się do zastosowań w środowisku miejskim. W gęstej zabudowie mieszkaniowej i biurowej uniknięcie cieni jest praktycznie niemożliwe. Dlatego tutaj najlepiej sprawdzą się właśnie panele złożone z miniaturowych, połączonych ze sobą ogniw.
Nowe rozwiązanie pozwoli maksymalizować produkcję energii elektrycznej przez instalacje fotowoltaiczne zlokalizowane na dachach i elewacjach budynków w centrach miast. Może być z powodzeniem stosowane w przypadku zarówno dużych elektrowni PV, jak i niewielkich, indywidualnych systemów montowanych na budynkach mieszkalnych. Daje to szerokie możliwości aplikacji.
Wyniki badań koreańskich naukowców z pewnością przyczynią się do szerszego upowszechnienia fotowoltaiki w zastosowaniach miejskich, gdzie do tej pory problemy ze znacznym zacienieniem stanowiły istotną barierę. Opracowana przez nich koncepcja budowy panelu fotowoltaicznego ma więc duży potencjał wdrożeniowy.
Podsumowanie
Przedstawione w artykule badania koreańskich naukowców pokazują, że problem częściowego zacienienia paneli fotowoltaicznych można skutecznie ograniczyć poprzez zmianę konstrukcji pojedynczego ogniwa. Podział na mniejsze elementy i odpowiednie połączenie ich w moduł znacząco zwiększa odporność panelu na niekorzystne cienie.
Przeprowadzone symulacje potwierdzają słuszność zaproponowanego podejścia. Nowatorskie rozwiązanie radzi sobie ze zjawiskiem częściowego zacienienia o wiele lepiej niż standardowe moduły PV. Pozwala to ograniczyć straty energii nawet o połowę w trudnych warunkach miejskich.
Opisywana technologia ma duży potencjał wdrożeniowy. Może przyczynić się do szerszego wykorzystania fotowoltaiki w gęstej zabudowie centrów miast, gdzie dotąd problemy ze znacznym zacienieniem stanowiły barierę. Korzyści odniosą zarówno producenci paneli słonecznych, jak i osoby inwestujące w instalacje PV.
Dalsze badania pozwolą jeszcze bardziej udoskonalić i zoptymalizować to obiecujące rozwiązanie. Jednak już teraz wyniki osiągnięte przez koreańskich naukowców stanowią przełom i pozytywny impuls dla rozwoju fotowoltaiki.
Tagi
Udostępnij
