Kaip šešėliavimas veikia saulės kolektorių efektyvumą
Šešėliai gali smarkiai sumažinti saulės kolektorių našumą, nes jų energijos gamyba sumažėja iki 75% net jei užtamsinta tik nedidelė skydo dalis. Taip atsitinka todėl, kad saulės baterijos yra tarpusavyje sujungtos, ir vienos dalies užtemdymas gali sutrikdyti visos sistemos darbą. Pagrindinės išvados:
- Šešėliavimo šaltiniai: Dažniausiai dėl to kalti medžiai, pastatai, kaminai ir net kitos saulės baterijos.
- Šešėlių poveikis:
- Šviesus šešėliavimas: 15-25% energijos nuostoliai
- Vidutinio sunkumo šešėliai: 25-40% energijos nuostoliai
- Stiprus šešėliavimas: 40-95% energijos nuostoliai
- Finansinis poveikis: Šešėlinė sistema gali kainuoti tūkstančius eurų, kuriuos namų savininkai gali sutaupyti per visą jos gyvavimo laikotarpį.
- Sprendimai:
- Techninė įranga: apeinamieji diodai ir pažangios laidų konfigūracijos.
- Technologijos: Mikroinverteriai, nuolatinės srovės energijos optimizatoriai ir dirbtinio intelekto valdomi šešėlių analizės įrankiai.
- Dizainas: Kruopštus skydų išdėstymas ir šešėliavimo analizė montavimo metu.
Naudojant tokias priemones kaip dirbtinio intelekto programinė įranga galima numatyti šešėliavimo modelius, optimizuoti skydų išdėstymą ir sumažinti energijos nuostolius, taip užtikrinant geresnį veikimą ir didesnę investicijų grąžą.
Šešėlių poveikis saulės baterijoms
Šešėlis gali labai sutrikdyti saulės kolektorių veikimą, todėl labai svarbu juos išdėstyti apgalvotai. Kai saulės šviesa visiškai apšviečia skydą, visi jo elementai veikia kartu ir efektyviai gamina elektros energiją. Tačiau kai atsiranda šešėlis, kyla sudėtingų elektros problemų, dėl kurių gali smarkiai sumažėti sistemos pagaminamos energijos kiekis.
Kaip pavėsis trikdo elektros energijos gamybą
Dėl saulės kolektorių užtemdymo pastebimai sumažėja energijos gamyba. Štai kaip skirtingi šešėliavimo scenarijai veikia našumą:
| Šešėliavimo scenarijus | Poveikis skydo produkcijai | Poveikis sistemai |
|---|---|---|
| Vienos ląstelės atspalvis | 50-80% galios mažinimas | Sutrinka viso skydo veikimas |
| 1/36 skydo plotas | Iki 75% išėjimo nuostoliai | Sukelia įtampos kritimus ir karštus taškus |
| Visiškas ląstelių atspalvis | Visiškas skydo išjungimas | Rizika visam laikui pažeisti ląsteles |
Kai šešėlis uždengia dalį skydo, gali atsirasti "karštųjų taškų". Tai sritys, kuriose uždengtos ląstelės veikia kaip rezistoriai ir įkaista iki 150-200 °F (65-93 °C). Laikui bėgant tai gali sukelti ląstelių įtrūkimus, atsisluoksniavimą ir nuolatinį efektyvumo sumažėjimą. Šis poveikis pasireiškia realiais, išmatuojamais galios nuostoliais.
Galios nuostolių dėl šešėlio matavimas
Nuo šešėliavimo masto priklauso, kiek energijos sistema praranda:
- Šviesos atspalvis (padengta mažiau nei 20% plokštės): 15-25% galios sumažinimas
- Vidutinis šešėliavimas (20-40% aprėptis): 25-40% išėjimo sumažinimas
- Stiprus šešėliavimas (daugiau nei 40% aprėptis): 40-95% išėjimo sumažinimas
Net ir minimalus šešėliavimas gali sukelti bangų poveikį. Pavyzdžiui, vos 10% šešėlis ant vieno skydo gali sumažinti visos grandinės galią 30-40%. Visose JAV gyvenamųjų namų sistemose dėl šešėliavimo paprastai prarandama nuo 5% iki 25% per metus pagaminamos energijos. Blogai suprojektuotose sistemose nuostoliai gali siekti 40%.
Šis nuostolis susijęs ne tik su energija, bet ir su finansais. Pavyzdžiui, paimkime 7 kW galios gyvenamųjų namų sistemą. Jei sistema vidutiniškai užtemdoma, per visą sistemos eksploatavimo laikotarpį jos savininkui tai gali kainuoti tūkstančius dolerių dėl negautos sutaupytos energijos. Tai rodo, kodėl projektavimo etape labai svarbu atlikti išsamią šešėliavimo analizę, kad būtų užtikrintos tikslios eksploatacinių savybių prognozės ir patikima investicijų grąža.
Nors šiuolaikinėse saulės kolektorių plokštėse įrengti apėjimo diodai, padedantys valdyti šešėliavimą, šie sprendimai nėra tobuli. Apėjimo diodai leidžia srovei tekėti aplink užtamsintus ruožus, tačiau jie vis tiek sumažina skydo galią proporcingai apeinamam plotui. Be to, jie gali trikdyti didžiausios galios taško sekimą, todėl dar labiau sumažėja efektyvumas.
Šešėlių efekto mažinimo būdai
Dėl šešėliavimo saulės kolektoriai gali patirti didelių energijos nuostolių, tačiau inžinieriai sukūrė daugybę sprendimų šiai problemai spręsti - nuo paprastų metodų iki pažangesnių technologijų.
Pagrindiniai šešėliavimo sprendimai
Aplenkimo diodai yra paprastas, tačiau veiksmingas būdas sumažinti šešėliavimo nuostolius. Šie diodai sukuria alternatyvius srovės kelius, kai tam tikros ląstelės yra užtemdytos, todėl skydas gali išlaikyti dalinę galią. Daugumoje šiuolaikinių saulės kolektorių yra po vieną apėjimo diodą kiekvienam iš 20-24 elementų.
Be apėjimo diodų, strateginės laidų konfigūracijos padeda sumažinti šešėliavimo poveikį. Tradicinis nuoseklus laidų jungimas dažnai susiduria su "silpniausiosios grandies" problema, kai užtemdyta ląstelė gali sumažinti viso masyvo našumą. Alternatyvios laidų konfigūracijos šią problemą sumažina:
| Laidų tipas | Privalumai | Geriausias naudojimo atvejis |
|---|---|---|
| Lygiagrečiai | Leidžia kiekvienam skydui veikti nepriklausomai | Idealiai tinka mažoms sistemoms su pastoviais šešėliavimo modeliais |
| Nuoseklusis ir lygiagretusis hibridas | Apriboja šešėliavimo poveikį mažesnėms masyvo dalims | Tinka didesniems įrenginiams su įvairiais šešėliais |
| Stygų optimizavimas | Grupės plokščių su panašiomis šešėliavimo sąlygomis | Gerai tinka sudėtingiems stogų išdėstymams |
Nors šie pagrindiniai metodai yra veiksmingi, šiuolaikinės technologijos leidžia pereiti į kitą lygį.
Šiuolaikiniai šešėliavimo sprendimai
Šiuolaikiniais metodais daugiausia dėmesio skiriama našumo optimizavimui skydo lygmeniu, todėl siūlomi tikslesni ir efektyvesni sprendimai. Dvi išskirtinės šios kategorijos technologijos mikroinverteriai ir Nuolatinės srovės galios optimizatoriai.
Mikroinverteriai kiekviename skydelyje nuolatinę srovę (DC) paversti kintamąja (AC). Taip užtikrinama, kad vieno skydo užtemdymas paveiks tik tą skydą, o likusi sistemos dalis liks nepaveikta. Šis metodas gerokai sumažina energijos nuostolius, palyginti su tradicinėmis sistemomis.
Nuolatinės srovės galios optimizatoriai yra ekonomiškai efektyvi alternatyva. Šie prietaisai veikia kartu su centriniu inverteriu ir atlieka didžiausios galios taško sekimą skydelio lygmeniu. Jie padeda atskirti šešėliavimo poveikį konkrečiam skydui ir dažnai turi realaus laiko stebėsenos funkcijas, kad būtų galima greitai nustatyti ir pašalinti prastai veikiančius skydus.
Tiek mikroinverteriai, tiek nuolatinės srovės galios optimizatoriai pagerina energijos išeigą ir padidina saulės energijos sistemų atsparumą iš dalies užtamsintoje aplinkoje.
sbb-itb-51876bd
AI programinė įranga atspalvių analizei
Dirbtinio intelekto įgalinta programinė įranga iš esmės pakeitė šešėliavimo poveikio analizę projektuojant saulės energiją. Naudojant pažangius algoritmus ir 3D modeliavimą, šiomis priemonėmis dabar galima įspūdingai tiksliai numatyti šešėliavimo modelius.
Šešėlių prognozavimas naudojant 3D modelius
Šiuolaikiniai šešėliavimo sprendimai grindžiami pažangiausia dirbtinio intelekto programine įranga ir 3D modeliavimu, kad būtų galima imituoti šešėliavimo scenarijus. Šie išsamūs skaitmeniniai modeliai kuriami naudojant duomenis iš:
- LiDAR (šviesos aptikimo ir matavimo) nuskaitymai
- Didelės skiriamosios gebos palydovinės nuotraukos
- Dronu užfiksuota fotografija
- Vietos orų duomenys
Naudojant tikslias vietovės koordinates, programinė įranga imituoja saulės kelią ištisus metus ir sukuria šešėlių animaciją. Ji atsižvelgia į įvairias kliūtis, pvz:
| Kliūties tipas | Pagrindiniai veiksniai | Poveikio vertinimas |
|---|---|---|
| Pastatai | Aukštis, orientacija, atstumas | Visus metus vyraujantys šešėlių modeliai |
| Medžiai | Rūšys, augimo tempai, sezoniniai pokyčiai | Lapijos tankio svyravimai |
| Vietovė | Aukščio pokyčiai, šlaitai | Geografiniai šešėliavimo efektai |
| Įranga | ŠVOK įrenginiai, ventiliacijos angos, antenos | Fiksuoti kliūčių modeliai |
Šios priemonės apskaičiuoja Saulės prieigos koeficientas (SAR) - saulės energijos, pasiekiančios skydus po šešėliavimo nuostolių, procentinė dalis. Šis rodiklis padeda saulės energijos specialistams nustatyti geriausią skydų išdėstymą ir pagrįsti įrangos pasirinkimą.
"EasySolar" Šešėlių analizės įrankiai
"EasySolar" dirbtinio intelekto pagrindu veikianti platforma pakelia šešėlių analizę į kitą lygį ir padeda saulės energijos specialistams optimizuoti sistemos veikimą. Platforma nustato galimas kliūtis ir imituoja jų šešėliavimo poveikį laikui bėgant.
Pagrindinės savybės:
- Dinaminis atspalvių modeliavimas vizualizuoti šešėlių judėjimą per stogus ištisus metus.
- Ląstelių lygmens analizė nustatyti, kurioms saulės baterijoms turi įtakos šešėliai.
- Gamybos nuostolių skaičiavimai kilovatvalandėmis ir doleriais.
- Išdėstymo optimizavimas pasiūlyti alternatyvius skydų išdėstymo būdus, kurie sumažintų šešėliavimo poveikį.
Programinė įranga suteikia dizaineriams galimybę priimti pagrįstus sprendimus dėl:
- Skydų išdėstymas
- Įrangos parinkimas (pvz., mikroinverteriai šešėlyje esančioms vietovėms)
- Sistemos konfigūracija
- Tikslūs gamybos įverčiai
"Mūsų dirbtiniu intelektu paremtas kliūčių kartografavimas sutrumpino projektavimo laiką iki 90% ir kartu pagerino atspalvių analizės tikslumą. Naudojant mūsų platformą suprojektuotų sistemų našumas paprastai neviršija 2% prognozuojamo našumo", - pabrėžiama 2024 EasySolar atvejo analizėje.
Santrauka
Užtemdymas gali smarkiai sumažinti saulės kolektorių efektyvumą - tyrimai rodo, kad net ir nedidelis užtemdymas gali sumažinti energijos kiekį net 75%. Jei sistema kainuoja nuo $15 000 iki $25 000, tokie nuostoliai gali turėti didelės įtakos investicijų grąžai. Problema susijusi su saulės elementų veikimu: jie yra tarpusavyje susiję, todėl, kai vienas elementas yra užtemdytas, gali sumažėti visos plokštės našumas.
Šiuolaikiniuose sprendimuose derinama techninė įranga, išmanus dizainas, pažangios technologijos ir reguliari priežiūra:
- Techninė įranga: Aplenkimo diodai padeda išvengti visiško galios praradimo.
- Dizainas: Kruopštus skydų išdėstymas sumažina šešėliavimo riziką.
- Technologijos: Dirbtinio intelekto įrankiai tiksliai analizuoja ir konfigūruoja sistemas.
- Techninė priežiūra: Didžiausią efektyvumą užtikrina tai, kad plokštėse neliktų šiukšlių.
Tarp jų ypač vertingos yra dirbtiniu intelektu paremtos priemonės. Tokios platformos, kaip "EasySolar", kuriose naudojamas pažangus dirbtinis intelektas ir 3D modeliavimas, pakelia šešėliavimo analizę į kitą lygį. Jos apskaičiuoja galimus energijos nuostolius kilovatvalandėmis ir doleriais, optimizuoja skydų išdėstymą ir rekomenduoja geriausią įrangą - ir visa tai atlieka dar prieš įrengimą. Taip užtikrinama, kad sistemos būtų suprojektuotos taip, kad gerai veiktų realiomis sąlygomis.
Ateitis taip pat atrodo daug žadanti. Naujos technologijos, pavyzdžiui, dvipusės plokštės ir pažangi modulinė galios elektronika, padeda spręsti šešėliavimo problemas. Kartu su dirbtinio intelekto valdomomis projektavimo priemonėmis šios naujovės leidžia įrengti efektyvias saulės energijos sistemas vietovėse, kurios anksčiau buvo laikomos netinkamomis, ir padeda plėsti saulės energijos naudojimą įvairesnėse vietovėse.
DUK
Kaip prieš montuojant saulės kolektorius įvertinti jų užtemdymo poveikį?
Planuodami savo saulės kolektorių įrengimas, labai svarbu įvertinti, kaip šešėliavimas gali paveikti jų veikimą. Netoliese esančių medžių, pastatų ar kitų statinių šešėliai gali turėti didelę įtaką energijos išeigai. Laimei, saulės šviesos modeliavimo priemonės gali padėti numatyti ir spręsti šias problemas prieš įrengimą.
Viena iš galimybių yra "EasySolar", įrankis su dirbtinio intelekto valdomas saulės dizainas galimybes. Ji leidžia imituoti realias sąlygas, tiksliai nustatyti galimas šešėliavimo problemas ir sureguliuoti skydų išdėstymą, kad būtų užtikrintas didesnis efektyvumas. Turėdami šią informaciją, galite priimti išmintingesnius sprendimus ir nustatyti optimalų saulės sistemos veikimą.
Kokią įtaką šešėliavimas turi ilgalaikiam gyvenamųjų namų saulės energijos sistemos veikimui ir sutaupytoms lėšoms?
Šešėliai gali turėti didelę įtaką saulės energijos sistemos veikimui per tam tikrą laiką, todėl sumažėja energijos gamyba, o sąskaitos už elektrą gali būti mažesnės. Net ir dalinis šešėlis, kurį sudaro medžiai, netoliese esantys pastatai ar šiukšlės, gali trukdyti saulės šviesai patekti į saulės kolektorius ir taip sumažinti jų našumą. Ši problema ypač aktuali sistemose, kuriose skydai sujungti nuosekliai, nes tik vieno skydo užtemdymas gali sumažinti visos grandinės našumą.
Laikui bėgant sumažėjęs energijos našumas reiškia, kad namų savininkai gali nesutaupyti tiek, kiek iš pradžių tikėjosi. Siekiant išspręsti šias problemas, tokios priemonės kaip saulės šviesos imitatoriai ir pažangi saulės energijos projektavimo programinė įranga planavimo etape gali padėti nustatyti šešėliavimo problemas ir užtikrinti, kad sistema būtų įrengta tinkamiausioje vietoje. Reguliari techninė priežiūra, pavyzdžiui, kabančių šakų genėjimas arba plokščių valymas, taip pat gali padėti užtikrinti, kad sistema veiktų efektyviai ir gautų kuo didesnę finansinę naudą.
Kuo skiriasi mikroinverteriai ir nuolatinės srovės galios optimizatoriai valdant saulės kolektorių šešėliavimą?
Kalbant apie saulės kolektorių šešėliavimą, mikroinverteriai ir Nuolatinės srovės galios optimizatoriai siūlomi du skirtingi būdai, kaip sumažinti našumo nuostolius.
Mikroinverteriai montuojami tiesiai ant kiekvieno saulės kolektoriaus skydelio ir nuolatinės srovės elektrą paverčia kintamosios srovės elektra tiesiai ant skydelio. Tokia sąranka užtikrina, kad jei viena plokštė yra užtemdyta, ji nesumažina kitų plokščių našumo. Kiekviena plokštė veikia nepriklausomai, o tai yra didelis privalumas iš dalies užtamsintose instaliacijose.
Nuolatinės srovės galios optimizatoriaiTačiau jie taip pat montuojami ant atskirų plokščių, tačiau daugiausia dėmesio skiria nuolatinės srovės išėjimui pagerinti prieš siunčiant jį į centrinį keitiklį. Skirtingai nei mikroinverteriai, jie nekeičia nuolatinės srovės į kintamąją srovę skydelio lygmenyje. Tačiau jie vis tiek veiksmingai mažina šešėliavimo poveikį ir gerina bendrą sistemos našumą.
Abu variantai didina efektyvumą pavėsingoje aplinkoje, tačiau geresnis pasirinkimas priklauso nuo tokių veiksnių, kaip sistemos konstrukcija, biudžetas ir konkrečios vietos sąlygos.
Susiję pranešimai
