De fotovoltaïsche zonne-array
Als fotovoltaïsche zonnepanelen bestaan uit afzonderlijke fotovoltaïsche cellen die met elkaar zijn verbonden, dan is de Fotovoltaïsche zonne-array, ook gewoon bekend als een Zonnepaneel is een systeem dat bestaat uit een groep zonnepanelen die met elkaar zijn verbonden.
Een fotovoltaïsche array bestaat dus uit meerdere zonnepanelen die elektrisch met elkaar zijn verbonden om een veel grotere PV-installatie (PV-systeem) te vormen, een array genaamd, en in het algemeen geldt: hoe groter de totale oppervlakte van de array, hoe meer zonne-elektriciteit het zal produceren.
Een compleet fotovoltaïsch systeem gebruikt een fotovoltaïsche array als hoofdbron voor het opwekken van de elektrische voeding. De hoeveelheid zonne-energie die door een enkel fotovoltaïsch paneel of module wordt geproduceerd, is niet voldoende voor algemeen gebruik.
De meeste fabrikanten produceren een standaard fotovoltaïsch paneel met een uitgangsspanning van 12V of 24V. Door veel afzonderlijke PV-panelen in serie (voor een hogere spanningsvereiste) en parallel (voor een hogere stroomvereiste) aan te sluiten, zal de PV-array het gewenste vermogen produceren.
Een fotovoltaïsch zonnepaneel
Fotovoltaïsche cellen en panelen zetten de zonne-energie om in gelijkstroom (DC) elektriciteit. De aansluiting van de zonnepanelen in een enkele fotovoltaïsche array is dezelfde als die van de PV-cellen in een enkel paneel.
De panelen in een array kunnen elektrisch met elkaar worden verbonden in een serie, een parallel of een combinatie van beide, maar over het algemeen wordt gekozen voor een serieschakeling om een verhoogde uitgangsspanning te geven. Wanneer bijvoorbeeld twee zonnepanelen in serie met elkaar worden geschakeld, wordt hun spanning verdubbeld terwijl de stroom gelijk blijft.
De grootte van een fotovoltaïsche array kan bestaan uit een paar afzonderlijke PV-modules of -panelen die in een stedelijke omgeving met elkaar zijn verbonden en op een dak zijn gemonteerd, of kan bestaan uit vele honderden PV-panelen die in een veld met elkaar zijn verbonden om een hele stad of buurt van stroom te voorzien. De flexibiliteit van de modulaire fotovoltaïsche array (PV-systeem) stelt ontwerpers in staat om zonne-energiesystemen te creëren die kunnen voldoen aan een breed scala aan elektrische behoeften, hoe groot of klein ook.
Het is belangrijk op te merken dat fotovoltaïsche panelen of modules van verschillende fabrikanten niet in één array mogen worden gemengd, zelfs niet als hun vermogen, spanning of stroom nominaal vergelijkbaar zijn. Dit komt omdat verschillen in de I-V-karakteristieken van de zonnecel en hun spectrale respons waarschijnlijk extra mismatch-verliezen binnen de array zullen veroorzaken, waardoor de algehele efficiëntie wordt verminderd.
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array worden samengevat in de relatie tussen de uitgangsstroom en de spanning. De hoeveelheid en intensiteit van zonne-instraling (zonnestraling) regelt de hoeveelheid uitgangsstroom (I), en de bedrijfstemperatuur van de zonnecellen beïnvloedt de uitgangsspanning (V) van de PV-array. Curven van fotovoltaïsche panelen ( I-V ) die de relatie tussen stroom en spanning samenvatten, worden door de fabrikanten gegeven en worden gegeven als:
Parameters van zonnepanelen
VOS = open circuit spanning: – Dit is de maximale spanning die de array levert wanneer de klemmen niet zijn aangesloten op een belasting (een open circuit). Deze waarde is veel hoger dan Vmax, wat betrekking heeft op de werking van de PV-array die wordt bepaald door de belasting. Deze waarde is afhankelijk van het aantal PV-panelen dat in serie met elkaar is verbonden.
ISC = kortsluitstroom – De maximale stroom die door de PV-generator wordt geleverd wanneer de uitgangsconnectoren samen worden kortgesloten (een kortsluitingstoestand). Deze waarde is veel hoger dan Imax, wat betrekking heeft op de normale stroom van het bedrijfscircuit.
Pmax = maximaal vermogenspunt – Dit heeft betrekking op het punt waar het vermogen dat wordt geleverd door de array die is aangesloten op de belasting (batterijen, omvormers) op zijn maximale waarde is, waarbij Pmax = Imax x Vmax. Het maximale vermogen van een fotovoltaïsche array wordt gemeten in Watt (W) of piek Watt (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 kortsluitstroom, ( Voc x Isc ) Deze vulfactorwaarde geeft een idee van de kwaliteit van de array en hoe dichter de vulfactor bij 1 ligt (eenheid), hoe meer vermogen 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 op de array valt. De efficiëntie van een typisch zonnepaneel is normaal gesproken laag, ongeveer 10-12%, afhankelijk van het type cellen (monokristallijne, polykristallijne, amorfe of dunne film) dat wordt gebruikt.
Fotovoltaïsche I-V-karakteristieken bieden de informatie die ontwerpers nodig hebben om systemen te configureren die zo dicht mogelijk bij het maximale piekvermogen kunnen werken. Het piekvermogen wordt gemeten als het feit dat de PV-module zijn maximale vermogen produceert bij blootstelling aan zonnestraling die gelijk is aan 1000 watt per vierkante meter, 1000 W/m2 of 1 kW/m2. Beschouw het onderstaande circuit.
Aansluitingen voor fotovoltaïsche zonnepanelen
Deze eenvoudige fotovoltaïsche array hierboven bestaat uit vier fotovoltaïsche modules zoals getoond, die twee parallelle aftakkingen produceren waarin zich twee PV-panelen bevinden die elektrisch met elkaar zijn verbonden om een serieschakeling te produceren. De uitgangsspanning van de array zal dus gelijk zijn aan de serieschakeling van de PV-panelen, en in ons voorbeeld hierboven wordt dit berekend als: Vout = 12V + 12V = 24 Volt.
De uitgangsstroom zal gelijk zijn aan de som van de parallelle aftakstromen. 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: steenbolk = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
De PV-array bereikt zijn maximum van 180 watt in de volle zon omdat het maximale uitgangsvermogen van elk PV-paneel of -module gelijk is aan 45 watt (12V x 3,75A). Door verschillende niveaus van zonnestraling, temperatuureffect, elektrische verliezen enz. is het werkelijke maximale uitgangsvermogen echter meestal een stuk minder dan de berekende 180 watt. Dan kunnen we onze fotovoltaïsche array-kenmerken presenteren als zijnde.
Kenmerken van de fotovoltaïsche array
Bypass-diodes 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 versmolten. In tegenstelling tot een fotovoltaïsche cel die een spanning genereert wanneer deze wordt blootgesteld aan licht, werken PN-junctiediodes als een eenrichtingselektrische klep die alleen elektrische stroom in één richting door zichzelf laat stromen.
Het voordeel hiervan is dat diodes kunnen worden gebruikt om de stroom van elektrische stroom uit andere delen van een elektrisch zonnecircuit te blokkeren. Bij gebruik in een fotovoltaïsch zonnepaneel worden dit soort siliciumdiodes over het algemeen blokkeerdiodes genoemd.
In de vorige tutorial over fotovoltaïsche panelen hebben we gezien dat "bypass-diodes" parallel worden gebruikt met een enkele of een aantal fotovoltaïsche zonnecellen om te voorkomen dat de stroom(en) van goede, goed aan zonlicht blootgestelde PV-cellen oververhit raken en zwakke of gedeeltelijk gearceerde PV-cellen doorbranden door een stroompad rond de slechte cel te bieden. Blokkeerdiodes worden anders gebruikt dan bypass-diodes.
Bypass-diodes worden meestal "parallel" verbonden met een PV-cel of -paneel om de stroom eromheen te leiden, terwijl blokkeerdiodes in "serie" worden aangesloten met de PV-panelen om te voorkomen dat er stroom in terugvloeit. Blokkeerdiodes zijn daarom anders dan bypass-diodes, hoewel de diode in de meeste gevallen fysiek hetzelfde is, maar ze zijn anders geïnstalleerd en dienen een ander doel. Beschouw hieronder ons fotovoltaïsche zonnepaneel.
Diodes in fotovoltaïsche arrays
Zoals we eerder zeiden, zijn diodes apparaten die stroom slechts in één richting laten vloeien. De groen gekleurde diodes zijn de bekende bypass-diodes, één parallel aan elk PV-paneel om een pad met lage weerstand rond het paneel te bieden. De twee rood gekleurde diodes worden echter de "blokkeerdiodes" genoemd, één in serie met elke serietak. Deze blokkeerdiodes zorgen ervoor dat de elektrische stroom alleen UIT de serie-array naar de externe belasting, controller of batterijen vloeit.
De reden hiervoor is om te voorkomen dat de stroom die wordt opgewekt door de andere parallel aangesloten PV-panelen in dezelfde array terugvloeit via een zwakker (gearceerd) netwerk en ook om te voorkomen dat de volledig opgeladen batterijen 's nachts ontladen of leeglopen via de PV-array. Dus wanneer meerdere PV-panelen parallel worden aangesloten, moeten blokkeerdiodes worden gebruikt in elke parallel aangesloten tak.
Over het algemeen worden blokkeerdiodes gebruikt in PV-arrays wanneer er twee of meer parallelle takken zijn of wanneer er een mogelijkheid is dat een deel van de array overdag gedeeltelijk in de schaduw komt te staan als de zon langs de hemel beweegt. De grootte en het type blokkeerdiode dat wordt gebruikt, is afhankelijk van het type fotovoltaïsche array. Er zijn twee soorten diodes beschikbaar voor zonne-energiearrays: de PN-junctie siliciumdiode en de Schottky-barrièrediode. Beide zijn verkrijgbaar met een breed scala aan actuele classificaties.
De Schottky-barrièrediode heeft een veel lagere voorwaartse spanningsval van ongeveer 0,4 volt in tegenstelling tot de PN-diodes van 0,7 volt voor een siliciumapparaat. Deze lagere spanningsval maakt een besparing van één volledige PV-cel in elke serietak van het zonnepaneel mogelijk, daarom is de array efficiënter omdat er minder stroom wordt gedissipeerd in de blokkeerdiode. De meeste fabrikanten nemen blokkeerdiodes op in hun PV-modules, wat het ontwerp vereenvoudigt.
Bouw je eigen fotovoltaïsche array
De hoeveelheid ontvangen zonnestraling en de dagelijkse energiebehoefte zijn de twee bepalende factoren bij het ontwerp van de fotovoltaïsche array en zonne-energiesystemen. De fotovoltaïsche array moet worden gedimensioneerd om aan de belastingsvraag te voldoen en rekening te houden met eventuele systeemverliezen, terwijl de schaduw van een deel van het zonnepaneel de output van het hele systeem aanzienlijk zal verminderen.
Als de zonnepanelen elektrisch in serie met elkaar zijn geschakeld, zal de stroom in elk paneel hetzelfde zijn en als de panelen gedeeltelijk in de schaduw staan, kunnen ze niet dezelfde hoeveelheid stroom produceren. Ook zullen gearceerde PV-panelen stroom en afval afvoeren als warmte in plaats van deze op te wekken en het gebruik van bypass-diodes zal dergelijke problemen helpen voorkomen door een alternatief stroompad te bieden.
Blokkeerdiodes zijn niet vereist in een volledig in serie geschakeld systeem, maar moeten worden gebruikt om te voorkomen dat de batterijen 's nachts of wanneer de zonnestraling laag is, terugvloeien naar de array. Bij elk ontwerp moet rekening worden gehouden met andere klimatologische omstandigheden, afgezien van zonlicht.
Aangezien de uitgangsspanning van een siliciumzonnecel een temperatuurgerelateerde parameter is, moet de ontwerper op de hoogte zijn van de heersende dagelijkse temperaturen, zowel extremen (hoog en laag) als seizoensvariaties. Bovendien moet bij het ontwerp van de montagestructuur rekening worden gehouden met regen en sneeuwval. Windbelasting is vooral belangrijk bij installaties op bergtoppen.
In onze volgende tutorial over "Zonne-energie" zullen we bekijken 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 zijn verbonden, dan is de Fotovoltaïsche zonne-array, ook gewoon bekend als een Zonnepaneel is een systeem dat bestaat uit een groep zonnepanelen die met elkaar zijn verbonden.
Een fotovoltaïsche array bestaat dus uit meerdere zonnepanelen die elektrisch met elkaar zijn verbonden om een veel grotere PV-installatie (PV-systeem) te vormen, een array genaamd, en in het algemeen geldt: hoe groter de totale oppervlakte van de array, hoe meer zonne-elektriciteit het zal produceren.
Een compleet fotovoltaïsch systeem gebruikt een fotovoltaïsche array als hoofdbron voor het opwekken van de elektrische voeding. De hoeveelheid zonne-energie die door een enkel fotovoltaïsch paneel of module wordt geproduceerd, is niet voldoende voor algemeen gebruik.
De meeste fabrikanten produceren een standaard fotovoltaïsch paneel met een uitgangsspanning van 12V of 24V. Door veel afzonderlijke PV-panelen in serie (voor een hogere spanningsvereiste) en parallel (voor een hogere stroomvereiste) aan te sluiten, zal de PV-array het gewenste vermogen produceren.
Een fotovoltaïsch zonnepaneel
Fotovoltaïsche cellen en panelen zetten de zonne-energie om in gelijkstroom (DC) elektriciteit. De aansluiting van de zonnepanelen in een enkele fotovoltaïsche array is dezelfde als die van de PV-cellen in een enkel paneel.
De panelen in een array kunnen elektrisch met elkaar worden verbonden in een serie, een parallel of een combinatie van beide, maar over het algemeen wordt gekozen voor een serieschakeling om een verhoogde uitgangsspanning te geven. Wanneer bijvoorbeeld twee zonnepanelen in serie met elkaar worden geschakeld, wordt hun spanning verdubbeld terwijl de stroom gelijk blijft.
De grootte van een fotovoltaïsche array kan bestaan uit een paar afzonderlijke PV-modules of -panelen die in een stedelijke omgeving met elkaar zijn verbonden en op een dak zijn gemonteerd, of kan bestaan uit vele honderden PV-panelen die in een veld met elkaar zijn verbonden om een hele stad of buurt van stroom te voorzien. De flexibiliteit van de modulaire fotovoltaïsche array (PV-systeem) stelt ontwerpers in staat om zonne-energiesystemen te creëren die kunnen voldoen aan een breed scala aan elektrische behoeften, hoe groot of klein ook.
Het is belangrijk op te merken dat fotovoltaïsche panelen of modules van verschillende fabrikanten niet in één array mogen worden gemengd, zelfs niet als hun vermogen, spanning of stroom nominaal vergelijkbaar zijn. Dit komt omdat verschillen in de I-V-karakteristieken van de zonnecel en hun spectrale respons waarschijnlijk extra mismatch-verliezen binnen de array zullen veroorzaken, waardoor de algehele efficiëntie wordt verminderd.
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array
De elektrische eigenschappen van een fotovoltaïsche array worden samengevat in de relatie tussen de uitgangsstroom en de spanning. De hoeveelheid en intensiteit van zonne-instraling (zonnestraling) regelt de hoeveelheid uitgangsstroom (I), en de bedrijfstemperatuur van de zonnecellen beïnvloedt de uitgangsspanning (V) van de PV-array. Curven van fotovoltaïsche panelen ( I-V ) die de relatie tussen stroom en spanning samenvatten, worden door de fabrikanten gegeven en worden gegeven als:
Parameters van zonnepanelen
VOS = open circuit spanning: – Dit is de maximale spanning die de array levert wanneer de klemmen niet zijn aangesloten op een belasting (een open circuit). Deze waarde is veel hoger dan Vmax, wat betrekking heeft op de werking van de PV-array die wordt bepaald door de belasting. Deze waarde is afhankelijk van het aantal PV-panelen dat in serie met elkaar is verbonden.
ISC = kortsluitstroom – De maximale stroom die door de PV-generator wordt geleverd wanneer de uitgangsconnectoren samen worden kortgesloten (een kortsluitingstoestand). Deze waarde is veel hoger dan Imax, wat betrekking heeft op de normale stroom van het bedrijfscircuit.
Pmax = maximaal vermogenspunt – Dit heeft betrekking op het punt waar het vermogen dat wordt geleverd door de array die is aangesloten op de belasting (batterijen, omvormers) op zijn maximale waarde is, waarbij Pmax = Imax x Vmax. Het maximale vermogen van een fotovoltaïsche array wordt gemeten in Watt (W) of piek Watt (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 kortsluitstroom, ( Voc x Isc ) Deze vulfactorwaarde geeft een idee van de kwaliteit van de array en hoe dichter de vulfactor bij 1 ligt (eenheid), hoe meer vermogen 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 op de array valt. De efficiëntie van een typisch zonnepaneel is normaal gesproken laag, ongeveer 10-12%, afhankelijk van het type cellen (monokristallijne, polykristallijne, amorfe of dunne film) dat wordt gebruikt.
Fotovoltaïsche I-V-karakteristieken bieden de informatie die ontwerpers nodig hebben om systemen te configureren die zo dicht mogelijk bij het maximale piekvermogen kunnen werken. Het piekvermogen wordt gemeten als het feit dat de PV-module zijn maximale vermogen produceert bij blootstelling aan zonnestraling die gelijk is aan 1000 watt per vierkante meter, 1000 W/m2 of 1 kW/m2. Beschouw het onderstaande circuit.
Aansluitingen voor fotovoltaïsche zonnepanelen
Deze eenvoudige fotovoltaïsche array hierboven bestaat uit vier fotovoltaïsche modules zoals getoond, die twee parallelle aftakkingen produceren waarin zich twee PV-panelen bevinden die elektrisch met elkaar zijn verbonden om een serieschakeling te produceren. De uitgangsspanning van de array zal dus gelijk zijn aan de serieschakeling van de PV-panelen, en in ons voorbeeld hierboven wordt dit berekend als: Vout = 12V + 12V = 24 Volt.
De uitgangsstroom zal gelijk zijn aan de som van de parallelle aftakstromen. 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: steenbolk = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
De PV-array bereikt zijn maximum van 180 watt in de volle zon omdat het maximale uitgangsvermogen van elk PV-paneel of -module gelijk is aan 45 watt (12V x 3,75A). Door verschillende niveaus van zonnestraling, temperatuureffect, elektrische verliezen enz. is het werkelijke maximale uitgangsvermogen echter meestal een stuk minder dan de berekende 180 watt. Dan kunnen we onze fotovoltaïsche array-kenmerken presenteren als zijnde.
Kenmerken van de fotovoltaïsche array
Bypass-diodes 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 versmolten. In tegenstelling tot een fotovoltaïsche cel die een spanning genereert wanneer deze wordt blootgesteld aan licht, werken PN-junctiediodes als een eenrichtingselektrische klep die alleen elektrische stroom in één richting door zichzelf laat stromen.
Het voordeel hiervan is dat diodes kunnen worden gebruikt om de stroom van elektrische stroom uit andere delen van een elektrisch zonnecircuit te blokkeren. Bij gebruik in een fotovoltaïsch zonnepaneel worden dit soort siliciumdiodes over het algemeen blokkeerdiodes genoemd.
In de vorige tutorial over fotovoltaïsche panelen hebben we gezien dat "bypass-diodes" parallel worden gebruikt met een enkele of een aantal fotovoltaïsche zonnecellen om te voorkomen dat de stroom(en) van goede, goed aan zonlicht blootgestelde PV-cellen oververhit raken en zwakke of gedeeltelijk gearceerde PV-cellen doorbranden door een stroompad rond de slechte cel te bieden. Blokkeerdiodes worden anders gebruikt dan bypass-diodes.
Bypass-diodes worden meestal "parallel" verbonden met een PV-cel of -paneel om de stroom eromheen te leiden, terwijl blokkeerdiodes in "serie" worden aangesloten met de PV-panelen om te voorkomen dat er stroom in terugvloeit. Blokkeerdiodes zijn daarom anders dan bypass-diodes, hoewel de diode in de meeste gevallen fysiek hetzelfde is, maar ze zijn anders geïnstalleerd en dienen een ander doel. Beschouw hieronder ons fotovoltaïsche zonnepaneel.
Diodes in fotovoltaïsche arrays
Zoals we eerder zeiden, zijn diodes apparaten die stroom slechts in één richting laten vloeien. De groen gekleurde diodes zijn de bekende bypass-diodes, één parallel aan elk PV-paneel om een pad met lage weerstand rond het paneel te bieden. De twee rood gekleurde diodes worden echter de "blokkeerdiodes" genoemd, één in serie met elke serietak. Deze blokkeerdiodes zorgen ervoor dat de elektrische stroom alleen UIT de serie-array naar de externe belasting, controller of batterijen vloeit.
De reden hiervoor is om te voorkomen dat de stroom die wordt opgewekt door de andere parallel aangesloten PV-panelen in dezelfde array terugvloeit via een zwakker (gearceerd) netwerk en ook om te voorkomen dat de volledig opgeladen batterijen 's nachts ontladen of leeglopen via de PV-array. Dus wanneer meerdere PV-panelen parallel worden aangesloten, moeten blokkeerdiodes worden gebruikt in elke parallel aangesloten tak.
Over het algemeen worden blokkeerdiodes gebruikt in PV-arrays wanneer er twee of meer parallelle takken zijn of wanneer er een mogelijkheid is dat een deel van de array overdag gedeeltelijk in de schaduw komt te staan als de zon langs de hemel beweegt. De grootte en het type blokkeerdiode dat wordt gebruikt, is afhankelijk van het type fotovoltaïsche array. Er zijn twee soorten diodes beschikbaar voor zonne-energiearrays: de PN-junctie siliciumdiode en de Schottky-barrièrediode. Beide zijn verkrijgbaar met een breed scala aan actuele classificaties.
De Schottky-barrièrediode heeft een veel lagere voorwaartse spanningsval van ongeveer 0,4 volt in tegenstelling tot de PN-diodes van 0,7 volt voor een siliciumapparaat. Deze lagere spanningsval maakt een besparing van één volledige PV-cel in elke serietak van het zonnepaneel mogelijk, daarom is de array efficiënter omdat er minder stroom wordt gedissipeerd in de blokkeerdiode. De meeste fabrikanten nemen blokkeerdiodes op in hun PV-modules, wat het ontwerp vereenvoudigt.
Bouw je eigen fotovoltaïsche array
De hoeveelheid ontvangen zonnestraling en de dagelijkse energiebehoefte zijn de twee bepalende factoren bij het ontwerp van de fotovoltaïsche array en zonne-energiesystemen. De fotovoltaïsche array moet worden gedimensioneerd om aan de belastingsvraag te voldoen en rekening te houden met eventuele systeemverliezen, terwijl de schaduw van een deel van het zonnepaneel de output van het hele systeem aanzienlijk zal verminderen.
Als de zonnepanelen elektrisch in serie met elkaar zijn geschakeld, zal de stroom in elk paneel hetzelfde zijn en als de panelen gedeeltelijk in de schaduw staan, kunnen ze niet dezelfde hoeveelheid stroom produceren. Ook zullen gearceerde PV-panelen stroom en afval afvoeren als warmte in plaats van deze op te wekken en het gebruik van bypass-diodes zal dergelijke problemen helpen voorkomen door een alternatief stroompad te bieden.
Blokkeerdiodes zijn niet vereist in een volledig in serie geschakeld systeem, maar moeten worden gebruikt om te voorkomen dat de batterijen 's nachts of wanneer de zonnestraling laag is, terugvloeien naar de array. Bij elk ontwerp moet rekening worden gehouden met andere klimatologische omstandigheden, afgezien van zonlicht.
Aangezien de uitgangsspanning van een siliciumzonnecel een temperatuurgerelateerde parameter is, moet de ontwerper op de hoogte zijn van de heersende dagelijkse temperaturen, zowel extremen (hoog en laag) als seizoensvariaties. Bovendien moet bij het ontwerp van de montagestructuur rekening worden gehouden met regen en sneeuwval. Windbelasting is vooral belangrijk bij installaties op bergtoppen.
In onze volgende tutorial over "Zonne-energie" zullen we bekijken 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.