Se, että aurinko paistaa, ei tarkoita, että kotivoimalaitoksesi sähköntuotanto on välttämättä suuri!
Vaikka heinä- ja elokuussa on paras auringon säteily, sähköntuotanto ei ole suurinta. Suurimmat sähköntuotantokuukaudet kotisähkövoimaloille ovat huhti- ja toukokuu. Optimaalinen lämpötila aurinkosähkömoduuleille on 24-25 celsiusastetta. Korkeat lämpötilat kesällä eivät tarkoita voimalaitoksen suurta tehontuottoa; korkeat lämpötilat ja korkea kosteus sen sijaan lisäävät voimalaitoksen kuormitusta ja aiheuttavat monia haittavaikutuksia.
Miksi? Aurinkosähkömoduulien lämpötilan nousu johtaa tähän.
Tarkemmin sanottuna moduulin lämpötilaominaisuuksien vuoksi lämpötilan nousu johtaa moduulin lähtötehon vähenemiseen. Kuumalla kesäsäällä moduulin takaosan lämpötila voi nousta 70 °C:een ja moduulin kennojen liitoslämpötila voi jopa ylittää 80 °C:n lämpötilan.
Jos aurinkosähkömoduulin tehon lämpötilakerroin on 0,4 %/°C, moduulin huipputeho 25 °C:ssa on 300 W, huipputehohäviö 80 °C:ssa = 0,4 %/°C * (80-25)°C = 22 %, huipputehohäviö = 300 W * (1-22 %) = 234 W. Näin ollen voidaan nähdä, että lämpötilan nousu johtaa moduulin merkittävään lähtötehon menetykseen, kun muut olosuhteet pysyvät muuttumattomina Tämä tarkoittaa, että tuotetaan 22 % vähemmän tehoa.
Nyt yhä useammat käyttäjät maaseudulla rakentavat väriteräksisiä vajoja voimaloiden rakentamiseksi, mutta myös kaupalliset ja teolliset hajautetut voimalat, joissa on väriteräksisiä kattoja, jotka on yleensä suunniteltu tasakattoisiksi ja joiden päälle on asennettu aurinkosähkömoduuleja, ovat lisääntyneet.
Tällainen voimalaitos, lähellä reunan aseman komponenttien tuulenpuoleisen puolen, helppo tuuletus, komponentin lämpötila on alhainen; kauempana reunasta aseman, tuuletus vaikutus on huono, komponentin lämpötila on nouseva suuntaus. Eri paikoissa sijaitsevien moduulien erilaiset käyttölämpötilat johtavat saman moduulijonon epäjohdonmukaiseen lähtötehoon, mikä vaikuttaa lopulta koko jousen sähköntuotantoon ja vaikuttaa eriasteisesti koko voimalaitoksen sähköntuotantoon.
Korkean lämpötilan sääolosuhteiden vaikutus moduuleihin liittyy pääasiassa seuraaviin neljään seikkaan.
Ensinnäkin se aiheuttaa aurinkosähkömoduulien lähtötehon laskun.
PV-moduuleilla on yleensä kolme lämpötilakerrointa: avoimen piirin jännite, huipputeho ja oikosulkuvirta. Kun lämpötila nousee, aurinkosähkömoduulin lähtöteho laskee. PV-moduulien huippulämpötilakerroin on karkeasti ottaen välillä -0,38 ~ 0,44 %/°C, eli kun lämpötila nousee, PV-moduulien lähtöteho laskee. Teoriassa jokaista lämpötilan nousuastetta kohden aurinkosähkövoimaloiden teho laskee noin 0,44 prosenttia.
Käytännön tutkimuksissa on osoitettu, että kiteisen piin aurinkokennot tuottavat noin 20 prosenttia enemmän tehoa noin 20 asteen lämpötilassa kuin 70 asteen lämpötilassa. Toisin sanoen, jos aurinkosähkövoimalan asennuspaikalla on keskimääräiset valo-olosuhteet, mutta keskimääräinen vuotuinen lämpötila on suhteellisen alhainen, aurinkosähkövoimalan on itse asiassa hyödyllistä tuottaa paljon enemmän tehoa kuin alueilla, joilla valo on liian voimakas ja lämpötila liian korkea.
Miten PV-moduulien lämpötilan nousua voidaan vähentää kesällä?
PV-moduulit katolla, kuten ihmiset, kesähelteellä, mutta myös tuulettaa ja jäähdyttää, estää "lämpöhalvaus"!
On suositeltavaa, että voimalaitoksissa, joissa PV-moduulit on sijoitettu tasaisesti katolle, tuuletuskanavat olisi kunnostettava, ja tuuletuskanavia olisi lisättävä enintään neljän pylvään välein, jotta moduulin molemmat päät voivat saada tuulen puhaltaman lämmön haihdutuksen, mikä alentaa moduulin lämpötilaa ja parantaa sen sähköntuotantokapasiteettia sekä helpottaa päivittäistä huoltoa ja puhdistusta.
Toiseksi, vaikuttaa invertterin ydinkomponenttien käyttöikään.
PV-järjestelmissä PV-moduulit pelkäävät lämpöä, ja niin on myös invertteri. Invertteri koostuu monista elektronisista komponenteista, ja tärkeimmät osat tuottavat lämpöä toimiessaan. Jos invertterin lämpötila on liian korkea, komponenttien suorituskyky heikkenee, mikä puolestaan vaikuttaa invertterin käyttöikään. Ilmanvaihto ja jäähdytys otetaan huomioon, kun taas johtojen ja kaapeleiden asentamisessa sekä matriisien suunnittelussa ja asennuksessa olisi harkittava, voidaanko lämpötilaa käyttää järkevällä tavalla, jotta vältetään lämpötilan kielteiset vaikutukset aurinkosähkövoimalaan.
Joten miten antaa aurinkosähkövoimalaitoksen invertteri hyvä korkean lämpötilan aurinkosuoja?
Voimalaitoksessa on myös ydinlaitteiden invertteri, joka on asennettu invertterin katolle, suora auringonvalo kesällä, invertterin sisäisten komponenttien lämpötila voi nousta yli 80 asteeseen, jos ei ole hyvää lämmönpoistoa ja ilmanvaihtoa, korkea lämpötila johtaa aurinkovoiman invertterin tehon alenemiseen, kiihdyttää myös aurinkovoiman invertterin sisäisten komponenttien ikääntymistä, kone on altis epäonnistumiselle.
Tästä syystä aurinkosuuntaaja on suojattava PV-voimalan korkealta lämpötilalta! Aurinkosuojalaitteen lisääminen invertteriin ei liity ainoastaan invertterin suorituskykyyn ja käyttöikään, vaan myös omistajan tuottaman sähkön määrään. Tietenkin, jos olosuhteet ovat olemassa, voit myös rakentaa yksinkertaisen varjostimen aurinkoinvertterille, kunhan se voi estää suoran auringonvalon, myös tarvittavat muuntokustannukset ovat sen arvoisia.
Kolmanneksi, kuuman pisteen vaikutuksen muodostuminen vaikuttaa moduulin käyttöikään.
Liian korkeat paikalliset lämpötilat voivat tuottaa kuumia pisteitä, jotka vaikuttavat PV-moduulin käyttöikään. Hot spot -vaikutus viittaa siihen, että tietyissä olosuhteissa aurinkokennomoduulia, joka on varjossa haarojen sarjassa, käytetään kuormana kuluttamaan muiden valoa tuottavien aurinkokennomoduulien tuottamaa energiaa, ja varjossa oleva aurinkokennomoduuli lämpenee tällä hetkellä. Hot spot -vaikutus tuhoaa jossain määrin aurinkokennot, osa valoa tuottavien aurinkokennojen tuottamasta energiasta voidaan kuluttaa varjostetuissa kennoissa, ja hot spot -vaikutus aurinkosähkövoimaloissa johtaa suoraan aurinkosähkömoduulien käyttöiän lyhenemiseen 30 prosentilla, mikä voi aiheuttaa moduulien vikaantumisen pitkällä aikavälillä.
Korkean lämpötilan kaudella aurinkosähkömoduulit ovat lintujen ulosteiden, rikkaruohojen, lehtien jne. varjostamia ja alttiita hot spot -ilmiölle, jolloin aurinkosähkömoduulien paikallinen lämpötila voi nousta yli 100 °C:een. Hot spot -ilmiö heikentää aurinkosähkömoduulin suorituskykyä, mikä johtaa koko aurinkosähkömoduulijoukon tehon vähenemiseen.
Miten hot spot -ilmiö voidaan havaita ja estää aurinkosähkövoimaloissa?
Kesän hellekauden aikana ammattilaisia voidaan kutsua suorittamaan infrapunalämpökuvaustarkastuksia aurinkosähköpaneeleihin ongelmien tunnistamiseksi ja niiden ratkaisemiseksi ajoissa, jotta voidaan välttää voimalaitoksen tappiot ja turvallisuusonnettomuudet.
Neljänneksi, PID-ilmiö aiheuttaa komponenttien vikaantumisen.
PID-vaikutus (Potential Induced Degradation), joka tunnetaan myös nimellä potentiaalin aiheuttama hajoaminen, on akkumoduulin kapselointimateriaali ja sen ylä- ja alapintamateriaalit, solu ja sen maadoitettu metallikehys ionimigraation korkeajännitevaikutuksen välillä ja aiheuttaa komponenttien suorituskyvyn heikkenemisen ilmiön. PV-voimalaitosten epäasianmukainen jäähdytys kuumalla säällä voi helposti tuottaa PID-vaikutuksen ja aiheuttaa moduulin vikaantumisen. Syynä tähän on se, että aurinkosähkömoduuleja on vaikea pitää suljettuina pitkiä aikoja vesihöyryn ja korkeiden lämpötilojen vuorottelevan vaikutuksen alaisena käytön aikana. Tämä voi johtaa siihen, että moduulin sisällä olevaan kennon pintaan kerääntyy suuri määrä varausta, mikä vaikuttaa passivointivaikutukseen ja aiheuttaa lopulta moduulin hyötysuhteen heikkenemisen, jolloin sähköntuotanto voi jopa pudota yli puoleen.
PID-ilmiö on ollut suuri huolenaihe aurinkosähköyhtiöille ja tutkimuslaitoksille sen jälkeen, kun se havaittiin vuonna 2005. Vaikka syyt tähän eivät olekaan kovin selvät, yleisesti hyväksytään, että PID-ilmiö esiintyy todennäköisemmin rannikkoalueilla, joilla kosteus kasvaa ja suolapitoisuus on korkea.
Miten PID-ilmiö voidaan estää aurinkopaneeleissa?
Pitkän aikavälin kokeissa teollisuus on myös antanut joitakin menetelmiä PID-ilmiön estämiseksi. Kolme tärkeintä niistä ovat seuraavat: sarjamoduulin negatiivinen maadoitus tai positiivisen jännitteen kytkeminen moduulin ja maan välille yöllä; EVA-kalvon käyttöiän ja laadun parantaminen edelleen ja kapselointiprosessin optimointi; kennon emitterin ja SiN-miinusheijastuskerroksen vaihtaminen.
Lämpimät ilmastot. Lämpötilan noustessa aurinkosähkön muuntotehokkuus laskee. Ilmastoympäristön vaikutuksen vuoksi yleinen lämpötilahäviö on 2 tai 3 prosenttia, ja trooppisilla alueilla korkeiden lämpötilaolosuhteiden aiheuttama häviö on noin kolme kertaa suurempi kuin edellä mainittu, mikä johtaa suoraan voimalaitoksen sähköntuotannon vähenemiseen.
Johtopäätökset: Aurinkosähkövoimalat ovat alttiita korkeille lämpötiloille, joita voidaan parantaa jossain määrin järkevällä järjestelmän asennussuunnittelulla. Varmistetaan moduulien ja invertterien, jakelulaatikoiden tuuletus ja lämmöntuotto, kohtuullinen suunnitteluasettelu paikallisten olosuhteiden mukaan, aurinkosähköpaneeleihin kertyneen tuhkan oikea-aikainen poistaminen, varmistetaan, että moduuleja ympäröi avoimuus ja ettei niissä ole roskia, ja kiinnitetään huomiota kaapeleiden kunnossapitoon ihanteellisimman sähköntuotannon tuoton saavuttamiseksi.