Diody bocznikujące w panelach fotowoltaicznych - za co są odpowiedzialne?

Jednym z problemów, z którymi muszą sobie radzić projektanci instalacji solarnych, jest częściowe zacienienie paneli fotowoltaicznych. To zjawisko może powodować niekorzystne skutki dla działania całego systemu, dlatego w razie potrzeby warto zainwestować w rozwiązania wyposażone w diody bocznikujące (diody bypass), które pozwalają na uniknięcie negatywnych efektów częściowego zacienienia. W poniższym artykule dokładniej opisujemy, jaką rolę, budowę i działanie mają diody bocznikujące.

Zacienienie paneli fotowoltaicznych

Jak wiadomo, fotowoltaika pracuje poprzez wykorzystanie energii cieplnej zgromadzonej w promieniowaniu słonecznym, która jest konwertowana na prąd elektryczny płynący w gniazdku. Łatwo więc dojść do wniosku, że zacienienie nie służy jej produktywności i choć mogłoby się wydawać, że częściowe zasłonięcie tylko niektórych paneli fotowoltaicznych nie stanowi problemu, to w istocie należy unikać tego zjawiska – chyba że moduły są wyposażone w diody bocznikujące, o których za chwilę. Teraz skupmy się na zagrożeniach, jakie niesie ze sobą częściowe zacienienie paneli fotowoltaicznych.

W sytuacji, kiedy niektóre moduły mocno się nagrzewają, podczas gdy pozostałe są zakryte i nie dociera do nich promieniowanie słoneczne, następują dysproporcje w przepływie prądu pomiędzy nimi. To z kolei może spowodować wystąpienie zjawiska odwrotnej polaryzacji, które oznacza, że zacienione ogniwa pobierają energię zgromadzoną w sąsiednich ogniwach, po czym dochodzi do jej utraty w formie ciepła. W rezultacie częściowe zacienienie paneli fotowoltaicznych przyczynia się do obniżenia wydajności ich pracy, istnieje też niebezpieczeństwo przegrzania ogniwa, czyli awarii całej instalacji. Temu scenariuszowi zapobiegają właśnie diody bocznikujące, określane też jako diody bypass.

Zalety diody bocznikującej – bypass w panelach fotowoltaicznych

Właśnie w reakcji na zagrożenia wynikające z częściowego zacienienia instalacja fotowoltaiczna z diodą bocznikującą bypass jest chroniona przed skutkami przegrzania. Jej zadaniem jest dezaktywowanie działania ogniw, do których nie docierają promienie słoneczne, podczas gdy pozostałe są nagrzane. Diody bocznikujące bypass na podstawie czujników mierzących temperaturę identyfikują przesadnie gorące ogniwa, a następnie niejako „odłączają” je od całego łańcucha, co umożliwia optymalną pracę instalację przy minimalnych stratach wynikających z obniżonej efektywności tylko zacienionych ogniw, a nie większej części instalacji.

Ponieważ jedna dioda bocznikująca bypass może unieruchomić całą instalację, dwie diody są zdolne do wyłączenia połowy modułów, trzy unieruchamiają 33% powierzchni instalacji, cztery 25% itd., to warto inwestować w moduły wyposażone w jak największą ich liczbę. Jeżeli przy każdym ogniwie znajduje się dioda bocznikująca bypass, w razie zacienienia paneli fotowoltaicznych możliwe jest wyłącznie punktowe odłączenie tylko tych ogniw, które są zacienione, co przekłada się na maksymalną efektywność pracy instalacji w warunkach nierównomiernej absorbcji promieni słonecznych przez panele solarne.

Warto mieć świadomość, że w niskiej jakości panelach montowane są np. 3 diody bocznikujące, w efekcie czego przegrzanie się zaledwie jednego ogniwa prowadzi do dezaktywacji działania aż 1/3 całej instalacji. To wysoce nieefektywne rozwiązanie, tym bardziej że są to elementy, które ulegają zużyciu i wraz z biegiem lata mogą działać coraz mniej wydajnie. Na szczęście z reguły istnieje możliwość prostej i szybkiej wymiany niesprawnych diod bocznikujących bypass, gdyż przeważnie umieszcza się je w puszce przyłączeniowej znajdującej się na odwrocie panelu solarnego.

Podsumowanie

Jednak nawet inwestycja w wysokiej jakości moduły słoneczne wyposażone w wiele diod bocznikujących bypass nie powinna być powodem, dla którego wybiera się ich lokalizację w miejscu zacienionym. To błąd prowadzący jeśli nie do ryzyka awarii instalacji z powodu przegrzania się ogniw pozbawionych dopływu promieni słonecznych, to na pewno do utraty części energii. Dowiedz się więcej, jak działa i co to jest fotowoltaika.

‍