Nowe panele fotowoltaiczne działają lepiej w cieniu. Wzrost jest znaczący

Panele słoneczne to coraz popularniejsze źródło energii odnawialnej, które pozwala na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla i obniżenie rachunków za prąd. Jednak panele słoneczne mają też swoje wady, takie jak niska sprawność, wysoki koszt i podatność na zacienienie. Co zrobić, aby poprawić ich działanie i zwiększyć ich atrakcyjność?

Naukowcy z holenderskiego Delft University of Technology znaleźli rozwiązanie, które może zrewolucjonizować rynek fotowoltaiki. Chodzi o moduły fotowoltaiczne, które mogą zmieniać swoją konfigurację elektryczną w zależności od warunków oświetlenia.

Moduły fotowoltaiczne to zespoły połączonych ze sobą ogniw słonecznych, które przetwarzają światło słoneczne na energię elektryczną. Ogniwa słoneczne składają się z materiałów półprzewodnikowych, które generują napięcie elektryczne pod wpływem promieniowania. Zwykle ogniwa słoneczne są połączone szeregowo, czyli jedno za drugim, co zwiększa napięcie modułu.

Zacienienie paneli słonecznych to sytuacja, w której część lub całość modułu fotowoltaicznego jest zasłonięta przez jakiś obiekt, np. drzewo, budynek, chmurę lub ptaka. Zacienienie powoduje spadek wydajności paneli, ponieważ zmniejsza ilość światła docierającego do ogniw. Zacienienie może być całkowite lub częściowe, stałe lub zmienne, jednorodne lub niejednorodne. W zależności od rodzaju zacienienia, jego wpływ na moduł fotowoltaiczny może być różny.

Jeśli moduł fotowoltaiczny jest połączony szeregowo, to zacienienie jednego ogniwa powoduje spadek napięcia całego modułu. Zmniejsza się moc wyjściowa modułu, czyli iloczyn napięcia i prądu. Ponadto zacienione ogniwo może działać jako obciążenie dla pozostałych ogniw, co powoduje straty energii w postaci ciepła. Aby zapobiec temu zjawisku, stosuje się diody omijające, które umożliwiają przepływ prądu przez moduł, pomijając zacienione ogniwo.

O nowościach na rynku fotowoltaiki przeczytasz na Spider`s Web:

Moduły fotowoltaiczne z możliwością rekonfiguracji to takie moduły, które mogą zmieniać sposób połączenia ogniw w zależności od warunków oświetlenia. Dzięki temu mogą dostosowywać się do zacienienia i optymalizować swoją wydajność. Moduły te wykorzystują specjalne układy elektroniczne, które monitorują napięcie i prąd każdego ogniwa i decydują, jak je połączyć. Możliwe są różne schematy połączeń, np. szeregowo-równoległe, równoległo-szeregowe, mostkowe, gwiaździste, itp.

Moduły fotowoltaiczne z możliwością rekonfiguracji są przedmiotem wielu badań naukowych i inżynierskich na całym świecie. Jednym z pionierów w tej dziedzinie jest zespół z Delft University of Technology w Holandii, który opublikował właśnie wyniki badań na temat elektrycznej wydajności pełnowymiarowego prototypu modułu fotowoltaicznego z sześcioma blokami rekonfigurowalnymi.

W badaniu tym porównano wydajność modułu rekonfigurowalnego z modułem referencyjnym z tradycyjnymi połączeniami i sześcioma diodami omijającymi. Wyniki pokazały, że podczas częściowego zacienienia moduł rekonfigurowalny wyprodukował o 10,2 proc. więcej energii niż zwykły moduł.

Moduły fotowoltaiczne z możliwością rekonfiguracji mają wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi modułami. Po pierwsze, są bardziej odporne na zacienienie, ponieważ mogą zmniejszać straty energii i zwiększać moc wyjściową.

Po drugie, są bardziej elastyczne, ponieważ mogą dopasowywać się do różnych warunków oświetlenia i wymagań aplikacji. Po trzecie, są bardziej efektywne, ponieważ mogą wykorzystywać cały potencjał ogniw, niezależnie od ich jakości i charakterystyk. Po czwarte są bardziej niezawodne, ponieważ mogą unikać uszkodzeń ogniw i modułów spowodowanych przez zacienienie.

Moduły fotowoltaiczne z możliwością rekonfiguracji mają też pewne wady, które należy wziąć pod uwagę. S są droższe, ponieważ wymagają dodatkowych elementów elektronicznych, które zwiększają koszt produkcji i instalacji. Są też bardziej skomplikowane, ponieważ wymagają zaawansowanego sterowania i algorytmów.