Aurinkopaneelin varjostus – entinen ongelma?

Osittaisen varjostuksen vaikutukset aurinkopaneeleihin

Kirkas auringonpaiste, ei pilveäkään taivaalla ja aurinkosähköjärjestelmä katolla – täydelliset olosuhteet, joissa aurinkosähköjärjestelmien omistajien aurinkoenergiatuotanto on suurta. Harvat katot ovat kuitenkin täysin vapaita varjostuksista, sillä puut, pylväät, TV-antennit ja viereiset rakennukset luovat usein varjoja aurinkopaneeleihin. Tästä seuraa – oletettavasti – alentunut tuotos ja tuotto. Lähempi tarkastelu kuitenkin paljastaa, että epätasaisen varjostuksen aiheuttamilla häviöillä on itse asiassa olematon vaikutus vuosittaiseen kokonaistuottoon. Kriittisiä tekijöitä tässä ovat paneelien oikean sijoittelun varmistaminen sekä yhdistäminen oikeaan invertteriin.

Sitkeä myytti, joka on murrettava

Yleisesti uskotaan, että aurinkopaneelien esimerkiksi pudonneista lehdistä aiheutuva varjostus saa aikaan sen, että koko aurinkosähköjärjestelmä ei tuota virtaa tai tuottaa sitä vain hyvin vähän. Ajatus on samanlainen kuin se, että jos puutarhaletkua puristetaan mistä kohtaa tahansa, siitä ei virtaa vettä lainkaan tai sitä virtaa vain hyvin vähän. Tämä väite on vanhentunut jo aikaa sitten, sillä ratkaisu tähän on nyt rakennettu jokaiseen paneeliin ohitusdiodien muodossa.

Enemmän tehoa tehokkaalla maksimitehopisteen seuranta-algoritmilla

Varjostuksen tai epäsovitushäviön minimoimiseksi verkko- tai moniverkkoinvertterit on varustettu yhdellä tai mahdollisesti useilla maksimitehopisteen seuraimilla (MPP-seuraimet). Ihannetapauksessa jokainen ketju on varustettu yhdellä maksimitehopisteen seuraimella, joka määrittää yhdistettyjen ketjujen optimaalisen käyttöpisteen jatkuvasti ja pitää siten aurinkosähköjärjestelmän tuotoksen aina maksimissa.

Dynamic Peak Manager – tehokas varjostuksenhallinta mukana vakiona

Älykäs varjostuksenhallintajärjestelmä, joka on ihannetapauksessa integroitu jo invertteriin, takaa maksimaalisen tuoton osittaisesta varjostuksesta huolimatta, mikä tarkoittaa, että sijoitteluun voidaan sisällyttää myös osittain varjoisia kattoalueita. Froniuksen Dynamic Peak Manager on älykäs maksimitehopisteen seuranta-algoritmi, joka tunnistaa varjostuksen ja optimoi tuoton ketjun tasolla. Tehdäkseen tämän se skannaa ja analysoi koko jännite-virtakäyrän säännöllisin, noin 10 minuutin välein ja löytää aina aurinkosähköjärjestelmän tehokkaimman käyttöpisteen (globaali maksimitehopiste).

Esimerkki savupiipun aiheuttamasta varjostuksesta

Riippumatonta simulointiohjelmistoa käyttämällä tehty varjostussimulaatio osoittaa, että vuosittainen varjostushäviö on pieni.  Yleisesti on otettava huomioon kaksi häviöluokkaa.

Paneelikohtainen osittainen varjostushäviö: Useiden varjostavien esineiden, tässä tapauksessa savupiipun, vuoksi auringonvalo estyy ja aurinkopaneeleille tulee vähemmän valoa. Tätä vähennettyä valoesiintymää ei voida optimoida millään invertterillä, tehon optimoijalla tai mikroinvertterillä: ainoa ratkaisu tässä tapauksessa on poistaa varjon aiheuttava esine.

Epäsovitushäviötä, eli ketjujen yhteyshäviötä, sen sijaan voidaan parantaa huomattavasti älykkäällä maksimitehopisteen seuranta-algoritmilla: kuten taulukossa näkyy, Dynamic Peak Managerin ansiosta epäsovitushäviö on noin kaksi kolmasosaa pienempi kuin varjostushäviö paneelin tasolla.

Varjostustulokset vuositasolla simulaatiosta, jossa on vaakasuoraan sijoitetut aurinkopaneelit

Simulaation tulokset osoittavat selvästi, että paneelikohtainen osittainen varjostus aiheuttaa paljon suuremman prosentuaalisen häviön (noin 0.18 prosenttia) kuin epäsovitushäviöt (noin kuusi prosenttia). Jos aurinkosähköjärjestelmäsi sydämenä toimivassa invertterissä on tehokas maksimitehopisteen seuranta ja älykäs varjostuksenhallinta, kuten Fronius-inverttereissä on, voit olla varma, että saavutat optimaaliset tuotot jopa haastavissa ympäristöolosuhteissa sekä että laitteistosi ja ohjelmistosi toimivat täydellisen harmonisesti – ilman lisäkomponentteja tai -kustannuksia.

Onko tehon optimoija ratkaisu?

Vaikka tasavirran optimoijat voivat myös parantaa järjestelmän tuotosta varjostuksen tapauksessa, ne osoittautuvat harvoin kustannustehokkaiksi: optimoija yrittää optimoida jokaisen paneelin sen omalla maksimitehopisteellä. Kun jännitettä hallitaan paneelitasolla, tehon optimoija todellakin tarjoaa etuja, erityisesti kevyen varjostuksen tapauksessa, mutta vain niin kauan, kuin ohitusdiodeja ei ole aktivoitu.

Lisäkomponentteina tasavirta-tasavirta-muuntajat itse tarvitsevat energiaa ja kuluttavat jopa valmiustilassa virtaa, joka on ensin tuotettava aurinkosähköjärjestelmällä. Tämän seurauksena saavutettu lisätuotto on usein alhaisempi eikä siten oikeuta korkeita investointikustannuksia. Lisäksi monet lisäkomponentit, jotka on sijoitettava jokaiseen paneeliin, heikentävät järjestelmän kokonaisluotettavuutta ja suurentavat myös aurinkosähköjärjestelmän toimintahäiriön todennäköisyyttä.