Warum halbieren wir Zellen?
Die meisten Vorteile von halbgeschnittenen Zellplatten werden der Abnahme des inneren Stroms der Platte um die Hälfte zugeschrieben. Die Halbierung des Stroms verringert die Widerstandsverluste, weshalb die Leistung verbessert wird. Dies führt zu vielen Vorteilen wie einer höheren Leistung, einer besseren Produktion pro m² und einer besseren Leistung bei Wärme. Schattierungsvorteile, bessere Haltbarkeit und einige andere Leistungssteigerungen werden auch mit der erforderlichen überarbeiteten Panel-Konfiguration realisiert.
Reduzierung der Widerstandsverluste
In einem Solarmodul treten Leistungsverluste auf, wenn sich die Elektronen durch die Zellenverbindungen und Stromschienen bewegen. Da der Leistungsverlust gleich dem Widerstandswert multipliziert mit dem Stromquadrat ist (P loss = R x I²), würde eine Verringerung des Stroms den Verlust reduzieren. Teilen der Zelle in zwei Hälften des Stroms (nicht der Spannung) der Zelle. Wenn Sie diese Änderung auf die Gleichung anwenden, werden die Verluste um 75% reduziert. Da der Strom in Spitzenzeiten am höchsten ist, ist der Nutzen am größten . Strom zu reduzieren, um Verluste zu reduzieren, ist nichts Neues, wir haben es seit über einem Jahrhundert in der Kraftübertragung getan. Die doppelte Anzahl von Halbstromzellen verdoppelt jedoch unsere Spannung, was unerwünschte Folgen für das Systemdesign haben würde. Dies wird in der überarbeiteten Panel-Konfiguration behoben.
Standard-60-Zelle im Vergleich zu 120 halbgeschnittenen Zellplatten
Die neue, bessere Konfiguration
Um zu verstehen, wie das funktioniert, müssen Sie Folgendes wissen:
Durch das Hinzufügen von Zellen in einem String (Reihe) wird die Spannung und nicht der Strom angesammelt
Durch Hinzufügen einer zweiten Reihe von Zellen (parallel) wird der Strom und nicht die Spannung angesammelt
Wenn also die 120 Halbschnittzellen in einer Schnur verdrahtet wären, hätten wir die doppelte Spannung und die Hälfte des Stroms eines normalen 60-Zellen-Panels. Um dieses Problem zu beheben, haben die Hersteller das Zellenlayout so umgestaltet, dass zwei Strings aus 60 halbgeschnittenen Zellplatten parallel miteinander verbunden werden. Das Gesamtergebnis ist ziemlich klug, da die Spannung und der Strom, die herauskommen, mit einem Standard-60-Zellen-Panel identisch sind, der interne Strom jedoch halbiert wird. Dies führt zu einer Steigerung der Effizienz um 1,5 bis 3%, was tiefer ist als es sich anhört. Es hat auch einige wünschenswerte Nebenwirkungen.
Verbesserungen bei der Schattierungsbehandlung
Wie bereits erwähnt, kann das Panel durch die Änderung des Layouts unter bestimmten Schattierungsszenarien eine bessere Leistung erbringen. Bevor Sie sich damit befassen, beachten Sie bitte ein paar Dinge:
Die Schattierung wirkt sich immer noch erheblich auf Ihr System aus, auch wenn es sich um die Szenarien handelt, die von diesen Anzeigen bevorzugt werden.
Das Panel verhält sich möglicherweise anders als in einem String oder mit einem MLPE-Gerät (Module Level Power Electronics, wie z. B. Mikrowechselrichter oder Optimierer).
Die Hersteller bemühen sich unter anderem, dass die obere Hälfte des Panels unbeeinträchtigt funktioniert, wenn die untere Hälfte im Schatten liegt oder umgekehrt. Um dies zu verstehen, müssen wir die Schattierung schnell aktualisieren.
Warum kann die Schattierung auf einem halbgeschnittenen Zellenfeld besser verwaltet werden?
Wenn Sie zwei Strings parallel verbunden haben (wie die obere und untere Hälfte dieser Felder), können Sie die untere Stromzelle nur auf dieser Seite isolieren. So kann eine Hälfte mit 10% Kapazität und die andere mit voller Leistung produzieren. Das ist recht praktisch, hat aber einen Nachteil.
Erinnern Sie sich an meinen Kommentar: "Das Panel verhält sich möglicherweise anders als in einem String oder mit einem MLPE-Gerät"? Deshalb ist es wichtig.
Nehmen wir an, Sie haben einen String von 10 Panels (recht häufig) auf einem String-Wechselrichter, alles in perfektem Sonnenlicht - mit Ausnahme eines Panels, das in der unteren Hälfte einen vollständigen Schatten aufweist. In diesem Fall könnte dieses Panel zu 50% produzieren, dies gilt jedoch auch für alle anderen Panels. Das ist nicht ideal. Der MPPT des Wechselrichters lässt dies jedoch nicht zu. Stattdessen bleibt der Strom hoch und die Bypass-Dioden in diesem Feld werden aktiviert und umgehen das gesamte Feld.
Wenn Sie im obigen Szenario einen Optimierer oder einen Mikro-Wechselrichter hatten, ist dies eine andere (bessere) Geschichte. Dieses Panel könnte dann zu 50% produzieren, während die anderen weiterhin nicht betroffen sind.
Hier ist eine illustrierte Version:
Zwei Szenarien
Beide verfügen über 10 halbgeschnittene Zellplatten in einem String, wobei ein String-Inverter verwendet wird, der die Schattenbedingungen variiert.
Szenario1 , angenommen, 90% Schattierung der unteren Hälfte eines Bereichs (wie abgebildet)
Überbrückungsdioden auf Panel 1 werden aktiviert
Trotz der halbgeschnittenen Zellen ist das System immer noch besser als ein niedrigerer Strom. Unten finden Sie eine grobe und vereinfachte Übersicht über die Gründe. Hinweis:
1 Leistung (P) = Strom (I) x Spannung (V)
1 Nehmen wir an, die Panels produzieren ca. 30 V und 9 Ampere
3 Die Spannung steigt, wenn Sie ungerade Tafeln in einem String verwenden. Der String arbeitet nicht bei dem niedrigsten Strom.
Option 1 - Dioden aktiv, Drop Panel 1 vollständig:
P = 9 Ampere x 270 Volt (9 Tafeln à 30 Volt), P = Ca. 2430 Watt
Option 2 -Dioden inaktiv, Strom aller Panels reduzieren:
P = 4,95 Ampere · 300 Volt (9 Felder à 30 Volt), P = Ca. 1485 Watt
Bei Szenario 2 wird angenommen, dass die Unterseite aller Bedienfelder zu 90% schattiert wird
Alle Bypass-Dioden bleiben inaktiv
Hier sind halb geschnittene Zellen hervorragend. Bypass-Dioden wären nicht aktiv und die Produktion wäre Option 2 oben. Mit einem Standardpanel wäre fast die gesamte Produktion verloren gegangen.
In den beiden Szenarien, wo die halbgeschnittenen Zellen nicht helfen und die anderen, wo sie enorm helfen werden.
