De zonne-fotovoltaïsche array
Als fotovoltaïsche zonnepanelen bestaan uit afzonderlijke fotovoltaïsche cellen die met elkaar verbonden zijn, dan dan deZonne-fotovoltaïsche installatie, ook bekend als eenZonnepaneelis een systeem dat bestaat uit een groep zonnepanelen die met elkaar verbonden zijn.
Een fotovoltaïsch paneel bestaat daarom uit meerdere zonnepanelen die elektrisch aan elkaar zijn gekoppeld om een veel grotere PV-installatie (PV-systeem) te vormen, een zogenaamde array, en over het algemeen geldt: hoe groter het totale oppervlak van de array, hoe meer zonne-energie het zal produceren.
Een volledig fotovoltaïsch systeem gebruikt een fotovoltaïsche array als hoofdbron voor de opwekking van de elektrische voeding. De hoeveelheid zonne-energie die door één enkel fotovoltaïsch paneel of module wordt opgewekt, is niet voldoende voor algemeen gebruik.
De meeste fabrikanten produceren een standaard fotovoltaïsch paneel met een uitgangsspanning van 12V of 24V. Door veel enkele PV-panelen in serie te plaatsen (voor een hogere spanningsvraag) en parallel (voor een hogere stroomvereiste) zal de PV-array het gewenste vermogen leveren.
Een fotovoltaïsche zonnepaneel
Fotovoltaïsche cellen en panelen zetten de zonne-energie om in gelijkstroom (DC) elektriciteit. De verbinding van de zonnepanelen in één fotovoltaïsch array is hetzelfde als die van de PV-cellen in één paneel.
De panelen in een array kunnen elektrisch met elkaar worden verbonden in een serie, parallel of een mengsel van beide, maar meestal wordt een serieverbinding gekozen om een verhoogde uitgangsspanning te geven. Bijvoorbeeld, wanneer twee zonnepanelen in serie met elkaar worden bedraad, wordt hun spanning verdubbeld terwijl de stroom gelijk blijft.
De grootte van een fotovoltaïsche installatie kan bestaan uit enkele afzonderlijke PV-modules of -panelen die in een stedelijke omgeving met elkaar verbonden zijn en op een dak zijn gemonteerd, of kan bestaan uit honderden PV-panelen die in een veld met elkaar verbonden zijn om stroom te leveren aan een hele stad of buurt. De flexibiliteit van de modulaire fotovoltaïsche array (PV-systeem) stelt ontwerpers in staat zonne-energiesystemen te creëren die aan een breed scala aan elektrische behoeften kunnen voldoen, ongeacht hoe groot of klein.
Het is belangrijk op te merken dat fotovoltaïsche panelen of modules van verschillende fabrikanten niet in één enkele array mogen worden gemengd, zelfs als hun vermogen, spanning of stroomuitgangen nominaal vergelijkbaar zijn. Dit komt doordat verschillen in de karakteristieke curves van de I-V van de zonnecel en hun spectrale respons waarschijnlijk extra mismatchverliezen binnen de array veroorzaken, waardoor de algehele efficiëntie afneemt.
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array worden samengevat in de relatie tussen de uitgangsstroom en spanning. De hoeveelheid en intensiteit van zonnestraling (zonnestraling) bepaalt de hoeveelheid uitgangsstroom (I), en de bedrijfstemperatuur van de zonnecellen beïnvloedt de uitgangsspanning (V) van de PV-array. Fotovoltaïsche paneel (I-V ) curves die de relatie tussen stroom en spanning samenvatten, worden door de fabrikanten gegeven en worden als volgt gegeven:
Parameters van de zonnepaneel
VOC = open-circuit spanning:– Dit is de maximale spanning die de array levert wanneer de aansluitingen niet op een belasting zijn aangesloten (een open circuitcondantie). Deze waarde is veel hoger dan Vmax, wat verband houdt met de werking van de PV-array die door de belasting wordt vastgesteld. Deze waarde hangt af van het aantal PV-panelen dat in serie is verbonden.
ISC = kortsluitstroom– De maximale stroom die door de PV-array wordt geleverd wanneer de uitgangsconnectoren worden kortgesloten (een kortsluitingsconditie). Deze waarde is veel hoger dan die van IMAX, wat betrekking heeft op de normale stroombaan van het bedrijfscircuit.
Pmax = maximaal vermogenspunt– Dit heeft betrekking op het punt waarop de stroom geleverd door de array die op de belasting is aangesloten (batterijen, omvormers) op zijn maximale waarde is, waarbij Pmax = Imax x Vmax. Het maximale vermogenspunt van een fotovoltaïsche array wordt gemeten in Watts (W) of piek Watts (Wp).
FF = vulfactor –De vulfactor is de relatie tussen het maximale vermogen dat de array daadwerkelijk kan leveren onder normale bedrijfsomstandigheden en het product van de open-circuit spanning maal de kortsluitingsstroom (Voc x Isc). Deze fill factor geeft een idee van de kwaliteit van de array en hoe dichter de fill factor bij 1 is (eenheid), hoe meer kracht de array kan leveren. Typische waarden liggen tussen 0,7 en 0,8.
% eff = percentage efficiëntie –De efficiëntie van een fotovoltaïsche array is de verhouding tussen het maximale elektrische vermogen dat de array kan produceren en de hoeveelheid zonnestraling die de array raakt. De efficiëntie van een typisch zonnepaneel is normaal gesproken laag, rond de 10-12%, afhankelijk van het type cellen (monokristallijn, polykristallijn, amorf of dunfilm) dat wordt gebruikt.
Fotovoltaïsche I-V karakteristiekcurves bieden de informatie die ontwerpers nodig hebben om systemen te configureren die zo dicht mogelijk bij het maximale piekvermogenpunt kunnen werken. Het piekvermogen wordt gemeten doordat de PV-module zijn maximale hoeveelheid vermogen produceert wanneer deze wordt blootgesteld aan zonnestraling, gelijk aan 1000 watt per vierkante meter, 1000 W/m2 of 1 kW/m2. Beschouw het onderstaande circuit.
Fotovoltaïsche array-verbindingen
Deze eenvoudige fotovoltaïsche array hierboven bestaat uit vier fotovoltaïsche modules zoals getoond, die twee parallelle takken produceren waarin twee PV-panelen elektrisch met elkaar verbonden zijn om een serieschakeling te vormen. De uitgangsspanning van de array zal dus gelijk zijn aan de serieverbinding van de PV-panelen, en in ons bovenstaande voorbeeld wordt dit berekend als: Vout = 12V + 12V = 24 volt.
De uitgangsstroom is gelijk aan de som van de parallelle vertakkingsstromen. Als we aannemen dat elk PV-paneel 3,75 ampère produceert bij volle zon, zal de totale stroom (IT) gelijk zijn aan: IT = 3,75A + 3,75A = 7,5 ampère. Dan kan het maximale vermogen van de fotovoltaïsche array bij volle zon worden berekend als: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
De PV-array bereikt zijn maximale vermogen van 180 watt in volle zon omdat het maximale vermogen van elk PV-paneel of module gelijk is aan 45 watt (12V x 3,75A). Door verschillende niveaus van zonnestraling, temperatuureffecten, elektrische verliezen enzovoort is het werkelijke maximale uitgangsvermogen meestal veel lager dan de berekende 180 watt. Dan kunnen we de kenmerken van onze fotovoltaïsche array presenteren als:
Kenmerken van de fotovoltaïsche array
Bypassdiodes in fotovoltaïsche arrays
Fotovoltaïsche cellen en diodes zijn beide halfgeleiderapparaten gemaakt van een P-type siliciummateriaal en een N-type siliciummateriaal dat met elkaar is gefuseerd. In tegenstelling tot een fotovoltaïsche cel die een spanning genereert wanneer ze aan licht wordt blootgesteld, werken PN-junctiondiodes als solid-state eenrichtingsventielen die alleen elektrische stroom in één richting door zichzelf laten stromen.
Het voordeel hiervan is dat diodes kunnen worden gebruikt om de stroom van elektrische stroom van andere delen van een elektrisch zonnecircuit te blokkeren. Wanneer deze soorten siliciumdiodes worden gebruikt in een fotovoltaïsche zonnepaneel, worden ze doorgaans blokkerende diodes genoemd.
In de vorige tutorial over fotovoltaïsche panelen zagen we dat "bypassdiodes" parallel worden gebruikt met één of meerdere fotovoltaïsche zonnecellen om te voorkomen dat de stroom(s) die van goede, goed aan zonlicht blootgestelde PV-cellen stromen, oververhit raken en zwakke of gedeeltelijk schaduwrijke PV-cellen doorbranden door een stroompad rond de defecte cel te creëren. Blokkeringsdiodes worden anders gebruikt dan bypassdiodes.
Bypassdiodes zijn meestal "parallel" aangesloten met een PV-cel of paneel om de stroom eromheen te leiden, terwijl blokkerende diodes in serie met de PV-panelen zijn aangesloten om te voorkomen dat er stroom terugvloeit. Blokkeringsdiodes zijn daarom anders dan bypassdiodes, hoewel de diode in de meeste gevallen fysiek hetzelfde is, maar ze zijn anders geïnstalleerd en dienen een ander doel. Bekijk hieronder onze fotovoltaïsche zonnepaneel.
Diodes in fotovoltaïsche arrays
Zoals we eerder zeiden, zijn diodes apparaten die stroom slechts in één richting laten stromen. De diodes die groen zijn gekleurd, zijn de bekende bypassdiodes, één parallel aan elk PV-paneel om een laag weerstandspad rond het paneel te bieden. De twee rood gekleurde diodes worden echter de "blokkeringsdiodes" genoemd, één in serie met elke serietak. Deze blokkeringsdiodes zorgen ervoor dat de elektrische stroom alleen UIT de seriearray stroomt naar de externe belasting, controller of batterijen.
De reden hiervoor is om te voorkomen dat de stroom die door de andere parallel verbonden PV-panelen in dezelfde array wordt opgewekt, terugstroomt via een zwakkere (schaduwrijke) netwerk en ook om te voorkomen dat de volledig opgeladen batterijen 's nachts ontladen of teruglopen via de PV-array. Dus wanneer meerdere PV-panelen parallel zijn aangesloten, moeten blokkeringsdiodes worden gebruikt in elke parallel verbonden tak.
Over het algemeen worden blokkerende diodes gebruikt in PV-arrays wanneer er twee of meer parallelle takken zijn of wanneer er een mogelijkheid is dat een deel van de array gedeeltelijk in de schaduw wordt tijdens de dag terwijl de zon over de hemel beweegt. De grootte en het type blokkeringsdiode hangt af van het type fotovoltaïsche array. Er zijn twee soorten diodes beschikbaar voor zonnepanelen: de PN-junction siliciumdiode en de Schottky barrièrediode. Beide zijn verkrijgbaar met een breed scala aan stroomwaardigheden.
De Schottky-barrièrediode heeft een veel lagere voorwaartse spanningsval van ongeveer 0,4 volt in vergelijking met de 0,7 volt val van de PN-diodes voor een siliciumapparaat. Deze lagere spanningsval zorgt voor een besparing van één volledige PV-cel per serie-tak van het zonnepaneel, waardoor de array efficiënter is omdat er minder vermogen wordt verbruikt in de blokkerende diode. De meeste fabrikanten verwerken blokkerende diodes in hun PV-modules, wat het ontwerp vereenvoudigt.
Bouw je eigen fotovoltaïsche array
De hoeveelheid ontvangen zonnestraling en de dagelijkse energievraag zijn de twee bepalende factoren bij het ontwerp van de fotovoltaïsche array en zonne-energiesystemen. De fotovoltaïsche array moet zo zijn gedimensioneerd dat het aan de belastingvraag voldoet en rekening houdt met eventuele systeemverliezen, terwijl de schaduw van een deel van de zonnepaneel de output van het hele systeem aanzienlijk zal verminderen.
Als de zonnepanelen elektrisch in serie met elkaar verbonden zijn, is de stroom in elk paneel hetzelfde en als panelen gedeeltelijk worden beschaduwd, kunnen ze niet dezelfde hoeveelheid stroom produceren. Ook zullen schaduwrijke PV-panelen stroom afvoeren en verspillen als warmte in plaats van deze te genereren, en het gebruik van bypassdiodes helpt dergelijke problemen te voorkomen door een alternatief stroompad te bieden.
Blokkerende diodes zijn niet vereist in een volledig in serie geschakeld systeem, maar moeten worden gebruikt om een omgekeerde stroomstroom van de batterijen terug naar de array te voorkomen tijdens de nacht of wanneer de zonnestraling laag is. Andere klimatologische omstandigheden naast zonlicht moeten bij elk ontwerp worden meegenomen.
Aangezien de uitgangsspanning van siliciumzonnecel een temperatuurgerelateerde parameter is, moet de ontwerper zich bewust zijn van de heersende dagelijkse temperaturen, zowel extremen (hoog en laag) als seizoensvariaties. Daarnaast moeten regen en sneeuwval worden meegenomen bij het ontwerp van de montageconstructie. Windbelasting is vooral belangrijk bij installaties op bergtoppen.
In onze volgende tutorial over "Zonne-energie" bekijken we hoe we halfgeleider-fotovoltaïsche arrays en zonnepanelen kunnen gebruiken als onderdeel van een Stand Alone PV-systeem om stroom op te wekken voor off-grid toepassingen.
Als fotovoltaïsche zonnepanelen bestaan uit afzonderlijke fotovoltaïsche cellen die met elkaar verbonden zijn, dan dan deZonne-fotovoltaïsche installatie, ook bekend als eenZonnepaneelis een systeem dat bestaat uit een groep zonnepanelen die met elkaar verbonden zijn.
Een fotovoltaïsch paneel bestaat daarom uit meerdere zonnepanelen die elektrisch aan elkaar zijn gekoppeld om een veel grotere PV-installatie (PV-systeem) te vormen, een zogenaamde array, en over het algemeen geldt: hoe groter het totale oppervlak van de array, hoe meer zonne-energie het zal produceren.
Een volledig fotovoltaïsch systeem gebruikt een fotovoltaïsche array als hoofdbron voor de opwekking van de elektrische voeding. De hoeveelheid zonne-energie die door één enkel fotovoltaïsch paneel of module wordt opgewekt, is niet voldoende voor algemeen gebruik.
De meeste fabrikanten produceren een standaard fotovoltaïsch paneel met een uitgangsspanning van 12V of 24V. Door veel enkele PV-panelen in serie te plaatsen (voor een hogere spanningsvraag) en parallel (voor een hogere stroomvereiste) zal de PV-array het gewenste vermogen leveren.
Een fotovoltaïsche zonnepaneel
Fotovoltaïsche cellen en panelen zetten de zonne-energie om in gelijkstroom (DC) elektriciteit. De verbinding van de zonnepanelen in één fotovoltaïsch array is hetzelfde als die van de PV-cellen in één paneel.
De panelen in een array kunnen elektrisch met elkaar worden verbonden in een serie, parallel of een mengsel van beide, maar meestal wordt een serieverbinding gekozen om een verhoogde uitgangsspanning te geven. Bijvoorbeeld, wanneer twee zonnepanelen in serie met elkaar worden bedraad, wordt hun spanning verdubbeld terwijl de stroom gelijk blijft.
De grootte van een fotovoltaïsche installatie kan bestaan uit enkele afzonderlijke PV-modules of -panelen die in een stedelijke omgeving met elkaar verbonden zijn en op een dak zijn gemonteerd, of kan bestaan uit honderden PV-panelen die in een veld met elkaar verbonden zijn om stroom te leveren aan een hele stad of buurt. De flexibiliteit van de modulaire fotovoltaïsche array (PV-systeem) stelt ontwerpers in staat zonne-energiesystemen te creëren die aan een breed scala aan elektrische behoeften kunnen voldoen, ongeacht hoe groot of klein.
Het is belangrijk op te merken dat fotovoltaïsche panelen of modules van verschillende fabrikanten niet in één enkele array mogen worden gemengd, zelfs als hun vermogen, spanning of stroomuitgangen nominaal vergelijkbaar zijn. Dit komt doordat verschillen in de karakteristieke curves van de I-V van de zonnecel en hun spectrale respons waarschijnlijk extra mismatchverliezen binnen de array veroorzaken, waardoor de algehele efficiëntie afneemt.
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array worden samengevat in de relatie tussen de uitgangsstroom en spanning. De hoeveelheid en intensiteit van zonnestraling (zonnestraling) bepaalt de hoeveelheid uitgangsstroom (I), en de bedrijfstemperatuur van de zonnecellen beïnvloedt de uitgangsspanning (V) van de PV-array. Fotovoltaïsche paneel (I-V ) curves die de relatie tussen stroom en spanning samenvatten, worden door de fabrikanten gegeven en worden als volgt gegeven:
Parameters van de zonnepaneel
VOC = open-circuit spanning:– Dit is de maximale spanning die de array levert wanneer de aansluitingen niet op een belasting zijn aangesloten (een open circuitcondantie). Deze waarde is veel hoger dan Vmax, wat verband houdt met de werking van de PV-array die door de belasting wordt vastgesteld. Deze waarde hangt af van het aantal PV-panelen dat in serie is verbonden.
ISC = kortsluitstroom– De maximale stroom die door de PV-array wordt geleverd wanneer de uitgangsconnectoren worden kortgesloten (een kortsluitingsconditie). Deze waarde is veel hoger dan die van IMAX, wat betrekking heeft op de normale stroombaan van het bedrijfscircuit.
Pmax = maximaal vermogenspunt– Dit heeft betrekking op het punt waarop de stroom geleverd door de array die op de belasting is aangesloten (batterijen, omvormers) op zijn maximale waarde is, waarbij Pmax = Imax x Vmax. Het maximale vermogenspunt van een fotovoltaïsche array wordt gemeten in Watts (W) of piek Watts (Wp).
FF = vulfactor –De vulfactor is de relatie tussen het maximale vermogen dat de array daadwerkelijk kan leveren onder normale bedrijfsomstandigheden en het product van de open-circuit spanning maal de kortsluitingsstroom (Voc x Isc). Deze fill factor geeft een idee van de kwaliteit van de array en hoe dichter de fill factor bij 1 is (eenheid), hoe meer kracht de array kan leveren. Typische waarden liggen tussen 0,7 en 0,8.
% eff = percentage efficiëntie –De efficiëntie van een fotovoltaïsche array is de verhouding tussen het maximale elektrische vermogen dat de array kan produceren en de hoeveelheid zonnestraling die de array raakt. De efficiëntie van een typisch zonnepaneel is normaal gesproken laag, rond de 10-12%, afhankelijk van het type cellen (monokristallijn, polykristallijn, amorf of dunfilm) dat wordt gebruikt.
Fotovoltaïsche I-V karakteristiekcurves bieden de informatie die ontwerpers nodig hebben om systemen te configureren die zo dicht mogelijk bij het maximale piekvermogenpunt kunnen werken. Het piekvermogen wordt gemeten doordat de PV-module zijn maximale hoeveelheid vermogen produceert wanneer deze wordt blootgesteld aan zonnestraling, gelijk aan 1000 watt per vierkante meter, 1000 W/m2 of 1 kW/m2. Beschouw het onderstaande circuit.
Fotovoltaïsche array-verbindingen
Deze eenvoudige fotovoltaïsche array hierboven bestaat uit vier fotovoltaïsche modules zoals getoond, die twee parallelle takken produceren waarin twee PV-panelen elektrisch met elkaar verbonden zijn om een serieschakeling te vormen. De uitgangsspanning van de array zal dus gelijk zijn aan de serieverbinding van de PV-panelen, en in ons bovenstaande voorbeeld wordt dit berekend als: Vout = 12V + 12V = 24 volt.
De uitgangsstroom is gelijk aan de som van de parallelle vertakkingsstromen. Als we aannemen dat elk PV-paneel 3,75 ampère produceert bij volle zon, zal de totale stroom (IT) gelijk zijn aan: IT = 3,75A + 3,75A = 7,5 ampère. Dan kan het maximale vermogen van de fotovoltaïsche array bij volle zon worden berekend als: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
De PV-array bereikt zijn maximale vermogen van 180 watt in volle zon omdat het maximale vermogen van elk PV-paneel of module gelijk is aan 45 watt (12V x 3,75A). Door verschillende niveaus van zonnestraling, temperatuureffecten, elektrische verliezen enzovoort is het werkelijke maximale uitgangsvermogen meestal veel lager dan de berekende 180 watt. Dan kunnen we de kenmerken van onze fotovoltaïsche array presenteren als:
Kenmerken van de fotovoltaïsche array
Bypassdiodes in fotovoltaïsche arrays
Fotovoltaïsche cellen en diodes zijn beide halfgeleiderapparaten gemaakt van een P-type siliciummateriaal en een N-type siliciummateriaal dat met elkaar is gefuseerd. In tegenstelling tot een fotovoltaïsche cel die een spanning genereert wanneer ze aan licht wordt blootgesteld, werken PN-junctiondiodes als solid-state eenrichtingsventielen die alleen elektrische stroom in één richting door zichzelf laten stromen.
Het voordeel hiervan is dat diodes kunnen worden gebruikt om de stroom van elektrische stroom van andere delen van een elektrisch zonnecircuit te blokkeren. Wanneer deze soorten siliciumdiodes worden gebruikt in een fotovoltaïsche zonnepaneel, worden ze doorgaans blokkerende diodes genoemd.
In de vorige tutorial over fotovoltaïsche panelen zagen we dat "bypassdiodes" parallel worden gebruikt met één of meerdere fotovoltaïsche zonnecellen om te voorkomen dat de stroom(s) die van goede, goed aan zonlicht blootgestelde PV-cellen stromen, oververhit raken en zwakke of gedeeltelijk schaduwrijke PV-cellen doorbranden door een stroompad rond de defecte cel te creëren. Blokkeringsdiodes worden anders gebruikt dan bypassdiodes.
Bypassdiodes zijn meestal "parallel" aangesloten met een PV-cel of paneel om de stroom eromheen te leiden, terwijl blokkerende diodes in serie met de PV-panelen zijn aangesloten om te voorkomen dat er stroom terugvloeit. Blokkeringsdiodes zijn daarom anders dan bypassdiodes, hoewel de diode in de meeste gevallen fysiek hetzelfde is, maar ze zijn anders geïnstalleerd en dienen een ander doel. Bekijk hieronder onze fotovoltaïsche zonnepaneel.
Diodes in fotovoltaïsche arrays
Zoals we eerder zeiden, zijn diodes apparaten die stroom slechts in één richting laten stromen. De diodes die groen zijn gekleurd, zijn de bekende bypassdiodes, één parallel aan elk PV-paneel om een laag weerstandspad rond het paneel te bieden. De twee rood gekleurde diodes worden echter de "blokkeringsdiodes" genoemd, één in serie met elke serietak. Deze blokkeringsdiodes zorgen ervoor dat de elektrische stroom alleen UIT de seriearray stroomt naar de externe belasting, controller of batterijen.
De reden hiervoor is om te voorkomen dat de stroom die door de andere parallel verbonden PV-panelen in dezelfde array wordt opgewekt, terugstroomt via een zwakkere (schaduwrijke) netwerk en ook om te voorkomen dat de volledig opgeladen batterijen 's nachts ontladen of teruglopen via de PV-array. Dus wanneer meerdere PV-panelen parallel zijn aangesloten, moeten blokkeringsdiodes worden gebruikt in elke parallel verbonden tak.
Over het algemeen worden blokkerende diodes gebruikt in PV-arrays wanneer er twee of meer parallelle takken zijn of wanneer er een mogelijkheid is dat een deel van de array gedeeltelijk in de schaduw wordt tijdens de dag terwijl de zon over de hemel beweegt. De grootte en het type blokkeringsdiode hangt af van het type fotovoltaïsche array. Er zijn twee soorten diodes beschikbaar voor zonnepanelen: de PN-junction siliciumdiode en de Schottky barrièrediode. Beide zijn verkrijgbaar met een breed scala aan stroomwaardigheden.
De Schottky-barrièrediode heeft een veel lagere voorwaartse spanningsval van ongeveer 0,4 volt in vergelijking met de 0,7 volt val van de PN-diodes voor een siliciumapparaat. Deze lagere spanningsval zorgt voor een besparing van één volledige PV-cel per serie-tak van het zonnepaneel, waardoor de array efficiënter is omdat er minder vermogen wordt verbruikt in de blokkerende diode. De meeste fabrikanten verwerken blokkerende diodes in hun PV-modules, wat het ontwerp vereenvoudigt.
Bouw je eigen fotovoltaïsche array
De hoeveelheid ontvangen zonnestraling en de dagelijkse energievraag zijn de twee bepalende factoren bij het ontwerp van de fotovoltaïsche array en zonne-energiesystemen. De fotovoltaïsche array moet zo zijn gedimensioneerd dat het aan de belastingvraag voldoet en rekening houdt met eventuele systeemverliezen, terwijl de schaduw van een deel van de zonnepaneel de output van het hele systeem aanzienlijk zal verminderen.
Als de zonnepanelen elektrisch in serie met elkaar verbonden zijn, is de stroom in elk paneel hetzelfde en als panelen gedeeltelijk worden beschaduwd, kunnen ze niet dezelfde hoeveelheid stroom produceren. Ook zullen schaduwrijke PV-panelen stroom afvoeren en verspillen als warmte in plaats van deze te genereren, en het gebruik van bypassdiodes helpt dergelijke problemen te voorkomen door een alternatief stroompad te bieden.
Blokkerende diodes zijn niet vereist in een volledig in serie geschakeld systeem, maar moeten worden gebruikt om een omgekeerde stroomstroom van de batterijen terug naar de array te voorkomen tijdens de nacht of wanneer de zonnestraling laag is. Andere klimatologische omstandigheden naast zonlicht moeten bij elk ontwerp worden meegenomen.
Aangezien de uitgangsspanning van siliciumzonnecel een temperatuurgerelateerde parameter is, moet de ontwerper zich bewust zijn van de heersende dagelijkse temperaturen, zowel extremen (hoog en laag) als seizoensvariaties. Daarnaast moeten regen en sneeuwval worden meegenomen bij het ontwerp van de montageconstructie. Windbelasting is vooral belangrijk bij installaties op bergtoppen.
In onze volgende tutorial over "Zonne-energie" bekijken we hoe we halfgeleider-fotovoltaïsche arrays en zonnepanelen kunnen gebruiken als onderdeel van een Stand Alone PV-systeem om stroom op te wekken voor off-grid toepassingen.