Varjostumat aurinkopaneeleissa

Aurinkopaneelin sisäinen kytkentä

• Aurinkopaneelit, (teholtaan >250W) ovat useimmiten sisäiseltä kytkennältään oheisen kuvan mukaisia.
• Paneeli koostuu n. 60-72 kennosta, jotka ovat kytkettyinä sarjaan.
• Yksittäinen kenno toimii käytännössä niin, että se tuottaa sähköä auringossa, ja VARJOSSA ESTÄÄ SÄHKÖN KULUN.
  
• Ilman ohitusdiodeja paneelin ja koko paneelikentän tuotto siis katkeaa, jos yksikin kenno joutuu varjoon.
• Usein kysellään, onko paneeleissa ohitusdiodia (by-pass, vai pitäisikö se lisätä?
• Pääsääntönä voidaan pitää, että kaikissa nykypaneeleissa on vähintään yksi ohitusdiodi valmiina, usenmiten kolme.

Varjostuman vaikutus

• Kennot ovat yleensä kuudessa jonossa. jolloin paneeli voidaan jakaa helposti kolmeen osa-alueeseen ohitusdiodeilla.
• Näin saavutetaan tilanne, että yhden kennon peittäminen vähentää vain n. kolmasosan paneelin tehosta.
• Kuvassa oikealla esimerkki. Jos esim. alueella (1) sinisen neliön peittämä alue tai mikä tahansa muista kennoista varjostuu, tippuu koko paneelin tehollisesta jännitteestä n. 1/3 pois.
• Virta pääsee kuitenkin kulkemaan alueen (1) ohi, koska alue ohittuu alla kuvatun diodin kautta.
• Jos jokaisesta alueesta 1-3 peitetään yksi kenno (sininen ala) on paneeli täysin tehoton.
• Lisäksi kannattaa huomioida, että jos paneeleita on vain yksi sarjassa, riittää jo kahden alueen peittäminen katkaisemaan 12V akun latauksen, koska yhden alueen jännite ei lataukseen riitä.
• Vastaavasti 24V järjestelmässä, yhden kennon peittäminen voi katkaista koko latauksen.
• Suuremmissa järjestelmissä, kuten verkkoonkytketyt laitteistot, varjostumien vaikutus riippuu paneelikentän kokonaisjännitteestä suhteessa invertterin minimitoimintajännitteeseen.
• Jos invertterin alin toimintajännite on läheellä paneelikentän jännitettä, voi muutaman paneelin varjostuma katkaista koko tuoton. (Tässä siis syy siihen melko yleiseen väärään ”tietoon”, että yhden paneelin varjostuma katkaisee koko tuoton, jos esim. mikroinverttereitä ei käytetä.) 
• Jos taas paneelijännite on esim. kolminkertainen invertterin minimitoimintajännitteeseen verrattuna, voi paneelikentästä olla n. 2/3 peitettynä, ja tuotto jatkuu silti 1/3 teholla.

Half-Cut

• Varjostusongelman pienentämiseksi on kehitetty ratkaisu Half-Cut
• Yksittäisen kennon kokoa on pienennetty puoleen, jolloin paneeli voidaan jakaa helposti kuuteen osaan.
• Tämän vaikutus on karkeasti se, että puolet paneelista voidaan peittä, jolloin menetetään puolet tehosta.
• Mutta jos varjostuma osuu paneelin keskivaiheille, peittäen osan kaikista kuudesta osasta, menee myös tämän paneelin teho nollille.
• Myös tässä, yhden sinisen alueen peittäminen vähentää kolmasosan tehosta.
• Eli Half-Cut paneelista ei välttämättä ole mitään hyötyä verrattuna normipaneeliin.

Varjostumat

• Mittaukset tässä kertovat varjostumien vaikutuksesta, kun
  ladataan yhdellä paneelilla ja MPPT säätimellä 12 V akkua.
• Oheisessa kuvassa on peitettynä n. 6 kennoa yhdestä sarakkeesta.
• varjostuma vähentää paneelin jännitettä (ja tehoa) n. 34%

• Oheisessa kuvassa on peitettynä n. 12 kennoa kahdestä sarakkeesta.
• varjostuma vähentää paneelin jännitettä (ja tehoa) saman n. 34%,
  koska varjostumat ovat samassa kolmasosassa paneelia, joka siis ohittuu yhdellä diodilla.

• Oheisessa kuvassa on peitettynä n. 12 kennoa kahdestä sarakkeesta.
• varjostuma vähentää paneelin jännitettä (ja tehoa)  n. 68%,
  koska varjostumat ovat eri osissa paneelia.
• Tässä tapauksessa paneelin latausteho pienenee 98%, koska jäljelle jäävä 32% jännitteestä ei riitä 12 V akun lataamiseen.
• Jos tämä paneeli olisi osana sarjaankytkettyjä paneeleita, olisi vaikutus tuon 68% verran tämän paneelin tehosta..

• Oheisessa kuvassa on peitettynä 6 kennoa yhdestä rivistä.
• Varjostuma peittää osan kaikista kennoryhmistä, joten paneelin tuotto on 0%
• Kannataa siis miettiä paneelien asentoa. Jos tämä paneeli olisi asennettuna vaakaasentoon, niin jopa lipputangon aiheuttama kapea varjo voi katkaista koko tuoton.

• Oheisessa kuvassa on viisto varjo peittää osan kaikista kolmesta paneelin osasta.
• Varjo tiputtaa paneelin tehosta 90% pois, koska kaikista kolmesta alueesta on vähintään yksi kenno lähes kokonaan varjossa.

• Oheisessa kuvassa on viisto varjo peittää osan kahdesta paneelin osasta.
• Vaikutus lataustehoon on tässä tapauksessa silti 80% vähentävä.

• Oheinen kuva havainnollistaa kallistuskulman ja suuntauksen vaikutusta tuottoon.
• Pystyimmässä asennossa paneeli on suunnattuna suoraan aurinkoon (100%)
• Seuraavassa kallistus n. 20-30 astetta auringosta (-8%)
• Viimeisessä kallistus n. 10 astetta vaakatasosta (-35%)
• (Klikkaa kuva auki nähdäksesi animaation)