Zacienienie paneli fotowoltaicznych – jaki ma wpływ na produkcję prądu?

Zacienienie paneli fotowoltaicznych to sytuacja, w której część modułu PV lub cała instalacja zostaje przesłonięta przez przeszkodę i ma ograniczony dostęp do promieni słonecznych. W zależności od sposobu połączenia ogniw negatywny wpływ cienia na panelach będzie skutkować mniejszym spadkiem uzysku energii elektrycznej, lub niemal całkowitym wstrzymaniem ich pracy. W poniższym artykule szczegółowo przedstawiamy, w jaki sposób zacienienie fotowoltaiki wpływa na wydajność całej instalacji PV. Odpowiadamy na pytanie; jak radzić sobie z zacienieniem i jak jemu przeciwdziałać. Zapraszamy do lektury!

Jak zacienienie fotowoltaiki wpływa na produkcję energii?

Nawet niewielki cień padający na pojedyncze ogniwo może spowodować spadek wydajności całego łańcucha paneli. Dzieje się tak, ponieważ moduły w instalacji fotowoltaicznej zazwyczaj połączone są szeregowo –  w takim układzie najsłabsze ogniwo ogranicza pracę pozostałych.

W praktyce oznacza to, że zacienienie paneli fotowoltaicznych wpływa bezpośrednio na ilość produkowanej energii elektrycznej całej instalacji. Skutki mogą być różne: od kilku, niegroźnych % aż po 80–90% całościowej produkcji. To dlatego analiza ryzyka zacienienia jest ważnym etapem podczas projektowania instalacji PV.

Zacienienie paneli fotowoltaicznych to coraz mniejszy problem!

Na szczęście nowoczesne technologie sprawiają, że problem ten ma dzisiaj dużo mniejsze znaczenie. Panele fotowoltaiczne są stale udoskonalane – stosuje się w nich teraz m.in. diody bypass (diody obejściowe), które umożliwiają przepływ prądu z pominięciem zacienionych ogniw. Coraz popularniejsze są także moduły w technologii half-cut, podzielone na niezależne strefy, dzięki czemu instalacja zachowuje efektywność, pomimo częściowego zacienienia  – niezależnie od tego, czy panele zostały zamontowane w pionie, czy w poziomie.

Te technologie pozytywnie wpływają na wydajność instalacji, minimalizując straty produkcji energii i poprawiając opłacalność Twojej fotowoltaiki.

Zobacz również: Jaki kabel do paneli fotowoltaicznych wybrać? Opowiadamy o tym na naszym blogu!

Cień cieniowi nierówny – rodzaje zacienienia paneli fotowoltaicznych

Nie każde zacienienie działa w taki sam sposób i z takim samym natężeniem. Panele fotowoltaiczne mogą być przesłonięte w różnym stopniu oraz na różny czas, co przekłada się na zupełnie odmienny wpływ na produkcję energii. Można scharakteryzować kilka podstawowych rodzajów zacienienia paneli fotowoltaicznych:

Częściowe zacienienie paneli PV – słabe

Dotyczy sytuacji, gdy tylko fragment modułu zostaje zasłonięty. W takim przypadku moc panelu spada proporcjonalnie do wielkości przesłoniętej powierzchni. Nawet niewielki cień potrafi jednak znacząco ograniczyć wydajność – pojedyncze zacienione ogniwo osłabia działanie całego łańcucha.

Całkowite zacienienie paneli PV – silne

Mamy z nim do czynienia, gdy cały moduł lub większa część instalacji zostaje przesłonięta. Spadek mocy jest wtedy bardzo wyraźny i może sięgać nawet 80–90%, aż do całkowitego zatrzymania produkcji prądu.

Zacienienie instalacji PV – stałe a okresowe

• Stałe zacienienie – występuje regularnie i nie zmienia się w ciągu dnia, np. cień pobliskich budynków, komin własnego dachu. 
• Okresowe (dynamiczne) – pojawia się w określonych porach dnia lub roku, gdy słońce zmienia swoją pozycję. Przykładem są cienie rzucane latem i zimą, padające na naszą instalację pod zupełnie różnym kątem.

Jak niweluje się efekty zacienienia paneli słonecznych? Dioda bypass i inne technologie

Nowoczesne instalacje fotowoltaiczne wyposażane są w różne mechanizmy, które pozwalają ograniczać negatywne skutki zacienienia. Najczęściej do łańcucha ogniw fotowoltaicznych wlutowuje się specjalną diodę bypass – montowaną w puszce przyłączeniowej, znajdującej się na tylnej stronie każdego modułu pv. Pozwalają one  na swobodny przepływ prądu, omijając zacienione części panelu, dzięki czemu pozostała część modułu pracuje bez większych strat.

Warto podkreślić, że diody bypass (inaczej diody bocznikujące) są już nieodłącznym komponentem paneli fotowoltaicznych, a jedna dioda odpowiada najczęściej za działanie grupy ogniw (zwykle 18-24 ogniwa). 

Do innych, często wykorzystywanych obecnie technologii, które ograniczają wpływ zacienienia na efektywność naszej produkcji prądu, są:

Moduły half-cut

Panele wykonane w technologii half-cut mają podzielone ogniwa na dwie części oraz dodatkowe strefy przewodzenia. Dzięki temu cień padający na jedną sekcję nie obniża wydajności całego modułu. Straty są znacznie mniejsze niż w przypadku paneli klasycznych, a panele half-cut są obecnie jednym z najpopularniejszych rozwiązań w nowych instalacjach.

Optymalizatory mocy

To małe urządzenia instalowane bezpośrednio przy poszczególnych panelach. Optymalizatory mocy monitorują i regulują pracę modułu w czasie rzeczywistym, dzięki czemu każdy panel działa niezależnie od pozostałych. Jeśli jeden panel zostanie zacieniony, optymalizator minimalizuje wpływ tego modułu na resztę instalacji.

Mikroinwertery

To alternatywa dla tradycyjnego falownika centralnego. W tym rozwiązaniu każdy panel ma swój własny mały falownik – mikroinwerter – który zamienia prąd stały (DC) na zmienny (AC) już na poziomie pojedynczego modułu. Dzięki temu zacienienie jednego panelu nie wpływa na pozostałe. Mikroinwertery zwiększają też bezpieczeństwo i ułatwiają monitoring, ale są droższe od klasycznych rozwiązań.

Inteligentne algorytmy MPPT

Nowoczesne falowniki wykorzystują zaawansowane algorytmy śledzenia punktu mocy maksymalnej (MPPT – Maximum Power Point Tracking). Dzięki temu dynamicznie dostosowują się do zmieniających się warunków oświetleniowych i potrafią minimalizować straty energii nawet przy przejściowych zacienieniach.

Zobacz również: Sprawność paneli fotowoltaicznych po 10 latach. Jak długo działa fotowoltaika?

Realny wpływ zacienienia na funkcjonowanie paleli – przelicznik

Zacienienie paneli fotowoltaicznych – najczęstsze przypadki

Przy projektowaniu i montażu instalacji PV należy dokładnie przeanalizować otoczenie dachu lub gruntu, aby przewidzieć możliwe przeszkody rzucające cień. Do najczęstszych źródeł zacienienia należą:

• Rosnące drzewa i budynki – szczególnie uciążliwe zimą, kiedy słońce świeci pod niższym kątem i cień się wydłuża. Jeśli problemu nie da się wyeliminować, rozwiązaniem może być montaż modułów w układzie poziomym (w przypadku modułów z krzemu krystalicznego) lub zwiększenie ich kąta nachylenia.
• Elementy konstrukcji dachu – kominy, jaskółki, lukarny, świetliki czy wentylacja mogą ograniczać dostęp światła do fragmentów modułów. W takim przypadku często sprawdza się montaż w układzie pionowym.
• Zanieczyszczenia i zabrudzenia – opadające liście, kurz czy ptasie odchody powodują lokalne, ale silne zacienienie pojedynczych ogniw. Nawet niewielka warstwa zabrudzeń potrafi wywołać spory spadek mocy. Dlatego tak istotne jest regularne mycie paneli fotowoltaicznych, które pozwala ograniczyć ryzyko strat energii i zachować opłacalność inwestycji.
• Śnieg – zalegająca pokrywa całkowicie blokuje dopływ promieniowania do modułu. W przypadku paneli ustawionych pionowo produkcja energii zostaje wstrzymana aż do całkowitego roztopienia śniegu. Jeśli moduły zamontowano poziomo, instalacja stopniowo odzyskuje sprawność wraz z osuwaniem się pokrywy.

Zapoznaj się z artykułem: Fotowoltaika zimą – wydajność i konserwacja instalacji fotowoltaicznej

Jak przeciwdziałać zacienieniu paneli fotowoltaicznych?

Aby ominąć problemy związane z zacienieniem paneli fotowoltaicznych, należy odpowiednio zaprojektować instalacje. Optymalne rozłożenie modułów oraz ich połączenie sprawi, że nawet w przypadku, gdy częściowego zacienienia nie da się całkowicie uniknąć, uzyski energii pozostaną na satysfakcjonującym poziomie. 

Z tego względu przed podjęciem inwestycji warto skonsultować się ze specjalistami, którzy przeprowadzą audyt fotowoltaiczny i przygotują projekt dostosowany do indywidualnych warunków. Jako fachowcy od fotowoltaiki, w Sunergo jeszcze przed rozpoczęciem montażu, uwzględniamy:

• Analizę stref zacienienia – cień przesuwa po dachu, zależnie od pory dnia oraz pory roku, co możemy zbadać za pomocą specjalistycznych aplikacji i narzędzi pomiarowych do wykonania symulacji.
• Odpowiednie rozmieszczenie modułów – dobór układu pionowego lub poziomego oraz właściwy podział na stringi, dopasowany do indywidualnej specyfiki danej przestrzeni montażowej.
• Dobór technologii – stostujemy wyłącznie najwyższej jakości komponenty i dobieramy rozwiązania, które ograniczają spadki produkcji energii.

Dzięki temu instalacja zostaje profesjonalnie zaplanowana i wykonana w taki sposób, aby zminimalizować ryzyko strat i zapewnić Tobie szybki zwrot inwestycji.

Moc paneli fotowoltaicznych to również jeden z tematów poruszonych na naszym blogu. Zachęcamy do przeczytania! Z kolei kalkulator fotowoltaiczny SUNERGO to narzędzie, dzięki któremu w prosty sposób sprawdzisz odpowiednią moc instalacji dla danego zużycia.

Jak ominąć problem zacienienia paneli fotowoltaicznych?

Jak widać, na pracę instalacji wpływa wiele czynników, dlatego warto powierzyć ten temat specjalistom od instalacji fotowoltaicznych – minimalizując wpływ cienia oraz innych przeszkód na prawidłowe funkcjonowanie naszych paneli PV. 

Podczas projektowania należy dokładnie przeanalizować strefy cienia, które zmieniają się w zależności od pory roku i wysokości słońca w ciągu dnia. W tym celu najlepiej jest wykonać profesjonalny audyt fotowoltaiczny i zyskać pewność, że Twoja instalacja będzie pracować z maksymalną możliwą wydajnością, a cała inwestycja zwróci się jeszcze szybciej.

Mamy nadzieję, że wiesz już, jakie skutki niesie ze sobą zacienienie paneli fotowoltaicznych i jak można im przeciwdziałać. Uwzględnienie zacienienia jest bardzo ważne już na etapie projektowania instalacji – dlatego warto korzystać z doświadczenia fachowców. W Sunergo zadbamy o najwyższą efektywność Twojej fotowoltaiki! 

Zachęcamy do lektury naszych pozostałych wpisów blogowych! Jednym z tematów, który bezpośrednio łączy się z tematyką zacienienia jest artykuł: Fotowoltaika na dachu czy panele fotowoltaiczne na gruncie?