Inhoudsopgave:
1. Inleiding
2. Hoeveel beïnvloedt schaduw de efficiëntie van zonnepanelen?
3. Wat zijn de verschillende soorten schaduw?
4. Methoden om schaduwverliezen van zonnepanelen te vermijden
5. Conclusie
Inleiding
In de wereld van zonnepanelen is schaduw de grootste tegenstander. Het kan leiden tot verminderde output en de efficiënte werking van systemen beïnvloeden. Daarom moeten schaduwproblemen grondig worden overwogen voordat zonnepanelen worden geïnstalleerd.
Hoeveel beïnvloedt schaduw de efficiëntie van zonnepanelen?
Sommige experts suggereren dat schaduw potentieel de output van fotovoltaïsche systemen tot 40% kan verminderen. Interessant is dat zelfs als slechts 10% van de panelen worden overschaduwd, de efficiëntie met 50% kan dalen. Dit komt door de manier waarop zonnecellen binnen het systeem zijn verbonden.
Traditionele zonnepaneelarrays zijn verbonden in een reeks parallelle "strings". Als een string wordt beïnvloed door schaduw, kan het verlies zich verspreiden naar andere delen. Om te voorkomen dat alle cellen volledig falen, omvatten installaties typisch bypass-dioden. Deze dioden leiden de stroom om, om onderpresterende cellen te omzeilen. Echter, terwijl dit voorkomt dat de hele array faalt - vergelijkbaar met hoe één slechte lamp in een reeks kerstlampjes de hele reeks niet beïnvloedt - beperkt het wel de energie van de cellen en verlaagt het de spanning van de hele string.
In dit opzicht spelen omvormers een cruciale rol. Ze moeten de optimalisatie van de spanning van onderpresterende strings in balans brengen of de energie verzameld door onaangetaste strings maximaliseren. Ongeacht de gekozen aanpak, moeten omvormers kiezen tussen twee inefficiënte opties.
Wat zijn de verschillende soorten schaduw?
Tijdelijke schaduw: Omvat tijdelijke schaduw veroorzaakt door sneeuw, vogelpoep en gevallen bladeren. Stofophoping kan ook leiden tot tijdelijke schaduw.
Zelfschaduw: Dit type schaduw beïnvloedt de racks van het installatiesysteem en kan worden veroorzaakt door de voorafgaande rij modules. Daarom is de lay-out van de module-rij cruciaal bij systeemplanning.
Gebouwschaduw: Objecten zoals schoorstenen, satellietschotels, antennes en dakconstructies kunnen schaduw op gebouwen veroorzaken.
Positionele schaduw: Omvat elke schaduw veroorzaakt door omringende omgevingen, zoals bomen en andere nabijgelegen gebouwen.
Directe obstructie: Elk object dat dicht genoeg is om het zonnesysteem rechtstreeks te belemmeren, kan de grootste invloed hebben op de efficiëntie.
Methoden om schaduwverliezen van zonnepanelen te vermijden
Om schaduw op fotovoltaïsche paneelarrays te vermijden, kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
1. Voer schaduwanalyse uit vóór de bouw:
Voordat het energiestation wordt gebouwd, moet een uitgebreide schaduwanalyse worden uitgevoerd. Dit omvat het onderzoeken van potentiële schaduwbronnen in de omgeving, zoals hoogspanningslijnen, leuningen, vegetatie en bestaande gebouwen (inclusief geplande gebouwen). Door noodzakelijke maatregelen te nemen, zoals het aanpassen van installatieposities, kunnen schaduweffecten worden geminimaliseerd. Tijdens het onderzoek en de installatie moet rekening worden gehouden met de jaarlijkse groei van vegetatie en of boomkruinen en takken schaduw zullen veroorzaken. Als schaduwproblemen worden verwacht, moet overwogen worden om bomen te snoeien of te verwijderen. Bovendien moeten terreinveranderingen worden overwogen om te voorkomen dat schaduw van invloed is op zonlichtblootstelling aan panelen, inclusief schaduw in zowel noord-zuid als oost-west richtingen, evenals schaduw van verschillende hoogten binnen dezelfde rij.
2. Houd zonnepanelen schoon:
Regelmatig reinigen van het oppervlak van zonnepanelen is een belangrijke stap om de efficiënte werking van zonne-energiesystemen te behouden. Reiniging kan voorkomen dat vogelpoep, stof en schaduw van bomen de panelen beïnvloeden, waardoor voldoende absorptie van licht wordt gegarandeerd. Bovendien kan het installeren van panelen op locaties met minimale schaduw aanzienlijk de impact van schaduw op de energieopwekkingsefficiëntie verminderen.
3. Vermijd kunstmatige obstructie:
Tijdens het ontwerp en de installatie van zonnesystemen moet worden vermeden om hekken te installeren of vogelafschrikkingspalen rond zonnepanelen op te richten. Tijdens het onderhoud moet ook worden voorkomen dat per ongeluk schaduw wordt veroorzaakt, zoals het drogen van kleding of het plaatsen van voorwerpen op de panelen. Dit zorgt voor optimale prestaties en efficiëntie van het zonne-energiesysteem.
4. Gebruik meerdere MPPT-omvormers:
Het gebruik van meerdere MPPT-omvormers om de invloed van schaduw op zonnepanelen te verminderen, is een effectieve strategie. MPPT-omvormers zijn cruciale componenten in zonne-energiesystemen, met als belangrijkste functie het bewaken van de uitgangsspanning en -stroom van zonnepanelen en het in real-time aanpassen van het werkpunt om een maximaal vermogen te garanderen.
Door meerdere MPPT-omvormers in het systeem te gebruiken, kunnen zonnepanelen worden verdeeld in meerdere onafhankelijke strings, die elk worden bestuurd door een aparte MPPT-omvormer. Dit betekent dat zelfs als sommige panelen in de schaduw liggen, andere panelen die niet beïnvloed worden toch efficiënt stroom kunnen blijven opwekken. Elke MPPT-omvormer kan onafhankelijk het uitgangsvermogen van elk paneel volgen en maximaliseren, waardoor de invloed van schaduw op de totale stroomopwekking van het systeem wordt geminimaliseerd.
Bovendien kan een multi-MPPT omvormersysteem problemen met mismatch als gevolg van beschaduwing oplossen. Omdat elke omvormer onafhankelijk werkt, wordt zelfs als sommige delen van de panelen in de schaduw liggen, het hele systeem niet beïnvloed, waardoor een maximale totale efficiëntie van de zonnepanelen wordt gegarandeerd. Het is echter belangrijk om op te merken dat het gebruik van een multi-MPPT omvormersysteem de kosten van het systeem verhoogt, dus bij de beslissing om dit ontwerp te gebruiken moeten de locatieomstandigheden en budgetbeperkingen uitgebreid worden overwogen.
5. Voer zonnepanelen parallel uit:
Het is bekend dat met schaduw bedekte fotovoltaïsche modules het vermogen van de hele string aanzienlijk verminderen. Panelen in de schaduw binnen één string hebben echter geen invloed op het vermogen van parallelle strings. Dit betekent dat een strategische groepering kan worden toegepast: modules die last hebben van schaduw kunnen één string vormen, terwijl modules die geen last hebben van schaduw een andere string kunnen vormen, waardoor de totale energieopwekking wordt gemaximaliseerd. Door panelen afzonderlijk op verschillende strings aan te sluiten, kunnen schaduweffecten geminimaliseerd worden.
Voor kleine residentiële zonnesystemen kan het gebruik van parallel werkende zonnepanelen met micro-omvormers een meer kosteneffectieve optie zijn. Hoewel deze aanpak de initiële kosten van het systeem kan verhogen, biedt het meer flexibiliteit en betrouwbaarheid, omdat elk paneel onafhankelijk kan werken zonder de prestaties van het hele systeem te beïnvloeden door schaduw of fouten in andere panelen. Voor kleine residentiële systemen kan het gebruik van parallel werkende zonnepanelen met micro-omvormers daarom een redelijke en effectieve keuze zijn om de algehele efficiëntie en betrouwbaarheid van het systeem te verbeteren.
6. Gebruik zonnepanelen met sterke schaduwbestendigheid:
Maysun Solar's IBC (Interdigitated Back Contact) zonnepanelen tonen krachtige schaduwbestendigheid met hun unieke volledige achtercontacttechnologie en geavanceerd ontwerp. Deze panelen maken gebruik van volledige achtercontacttechnologie, waardoor de normale stroom van positieve en negatieve metaalelektroden zelfs bij schaduw mogelijk is, terwijl de weerstand aan de voorkant wordt geëlimineerd, waardoor schade door hotspots aan componenten wordt verminderd en daardoor het risico op werking van het energiestation wordt verlaagd.
De voorkant is ontworpen zonder metalen elektroden, waardoor het bereik van lichtabsorptie wordt vergroot. Zelfs als sommige cellen worden overschaduwd, kunnen andere onbeschaduwde cellen blijven stroom genereren, wat zorgt voor een efficiënte stroomopwekking voor het hele paneel.
Zonder obstructie van metalen roosters aan de voorkant wordt lichtverlies verminderd, waardoor het verlichte gebied met 2,5% wordt vergroot. Deze eigenschap vormt de unieke technologie van hoge kortsluitstroom van IBC-cellen, waardoor hun cel dichtheid 5-8% hoger is dan die van Perc- en TOPCon-cellen, met superieure vermogensopwekking.
Bovendien laten de schaduwbestendige kenmerken van de voorkant zonder metalen elektroden een breder bereik van lichtabsorptie toe, met een spectrale absorptiebereik van 300 nm-1200 nm, wat resulteert in een opstart in de vroege ochtend en een late avondafsluiting van het paneel, met een vermogenswinst van meer dan 2,0% vergeleken met Perc- en Topcon-panelen.
Daarom bieden de IBC-zonnepanelen van Maysun Solar een betrouwbare oplossing voor de efficiënte werking en stabiele stroomopwekking van zonne-energiesystemen, met hun uitstekende schaduwbestendigheid, uitgebreid bereik van lichtabsorptie en uitstekende vermogensopwekking.
7. Gebruik Bypass-diodes en MOS om schaduweffecten te verminderen:
Wanneer zonnepanelen gedeeltelijk worden overschaduwd, spelen bypass-diodes en MOS (Metaal-Oxide-Semiconductor) een cruciale rol. Ze laten de stroom toe om het overschaduwde gedeelte te omzeilen, waardoor de efficiëntie van de niet-overschaduwde gebieden wordt gemaximaliseerd. Traditioneel werden bypass-diodes ingezet om dit probleem aan te pakken, maar ze werden geconfronteerd met uitdagingen zoals verminderde efficiëntie en beperkte aanpasbaarheid in complexe schaduwomstandigheden. Een nieuwe oplossing, MOS (MOS Bypass Switch), biedt echter een frisse kijk. Door de stroomefficiënt te regelen en snel aan te passen aan veranderingen in lichtomstandigheden, vermindert MOS de impact van schaduw, waardoor continue stroomopwekking wordt gegarandeerd en de betrouwbaarheid en levensduur van zonnepanelen worden verbeterd. De zonnepanelen van Maysun Solar zijn uitgerust met MOS-technologie voor optimale prestaties.
Conclusie
Bij het ontwerp en de installatie van zonnepanelen is het verminderen van schaduw een van de belangrijkste factoren om een efficiënte systeemwerking te waarborgen. Door passende maatregelen te nemen, zoals het uitvoeren van een schaduwanalyse vóór de bouw, regelmatig reinigen van zonnepanelen en vermijden van kunstmatige obstructies, kan de impact van schaduw op zonne-energiesystemen worden geminimaliseerd. Bovendien kan het gebruik van zonnepanelen met sterke schaduwbestendigheid, zoals Maysun Solar's IBC-zonnepanelen, en het gebruik van MOS-technologie de systeemstabiliteit en vermogensopwekkings-efficiëntie verder verbeteren. Daarom is het bij het ontwerpen en installeren van zonne-energiesystemen essentieel om schaduwproblemen grondig te overwegen en geschikte oplossingen te kiezen om continue en stabiele stroomopwekking te garanderen en bij te dragen aan de toekomst van duurzame energie.
Referentie:
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.
Dit vind je misschien ook leuk: