Einleitung:
Solartechnologie hat sich als monumentale Innovation im Bereich der erneuerbaren Energien herausgestellt und bietet bedeutende Lösungen zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen und zur Steigerung der Energie-Nachhaltigkeit. Innerhalb von Solarsystemen spielen Solarmodule (auch als Solarzellen bekannt) eine zentrale Rolle und bestimmen direkt die Menge der produzierten Energie. Daher ist die Auswahl des richtigen Solarmoduls ein entscheidender Schritt, um die optimale Systemleistung zu gewährleisten.
Dieser Artikel geht auf jeden Faktor ein, der den Energieausgang von Solarmodulen beeinflusst. Durch ein vollständiges Verständnis dieser Schlüsselelemente werden Sie besser darauf vorbereitet sein, Ihr Solarsystem zu planen und zu gestalten, um Ihren Energiebedürfnissen gerecht zu werden und die Effizienz der nachhaltigen Energieproduktion zu steigern.
Schlüsselfaktoren, die die Modul-Stromerzeugung beeinflussen:
- Betriebsstrom und Temperatur des Solarmoduls
- Temperaturkoeffizient des Solarmoduls
- Spektrale Reaktion des Solarmoduls
- Schwachlichtleistung des Solarmoduls
- Degradation des Solarmoduls
- Installation und Zubehör
- Externe Umweltfaktoren
Wie beeinflussen der Betriebsstrom und die Betriebstemperatur eines Solarmoduls die Stromerzeugung?
Wenn der Betriebsstrom eines Solarmoduls höher ist, führt dies in der Regel zu einer Erhöhung der Betriebstemperatur des Moduls. Dies liegt daran, dass die Größe des Stroms mit der Erzeugung von Wärme im Modul aufgrund des internen Widerstands zusammenhängt, und höhere Ströme führen zu mehr Wärmeverlusten.
Wärmeverluste führen zu einer Erhöhung der Temperatur des Solarmoduls. Bei höheren Temperaturen verlangsamt sich der Elektronenfluss, wodurch die Spannung reduziert wird und folglich die Effizienz des Solarmoduls abnimmt.
Um die Beziehung zwischen der Stromerzeugungsleistung verschiedener Module und ihren Betriebstemperaturen zu untersuchen, führten JinkoSolar in Zusammenarbeit mit TUV Nord im Februar 2021 ein Outdoor-Empirieprojekt an der Nationalen Photovoltaik-Experimentierbasis in Yinchuan durch. Die Betriebstemperaturen der Ultra-Hochstrommodule (18A) lagen durchschnittlich etwa 1,8°C höher als die der 182 Module (13,5A), wobei die maximalen Temperaturunterschiede etwa 5°C betrugen. Dies liegt hauptsächlich daran, dass der übermäßige Betriebsstrom der Module zu einem erheblichen Anstieg der Wärmeverluste auf der Oberfläche der Solarzellen und Lötverbindungen führt, was zur Erhöhung der Betriebstemperatur des Moduls beiträgt. Wie allgemein bekannt, nimmt die Ausgangsleistung von PV-Modulen mit steigender Temperatur ab. Bei PERC-Modulen beispielsweise verringert sich die Leistungsausgabe um etwa 0,35% für jeden Grad Celsius Temperaturanstieg über die Nennbetriebstemperatur hinaus. Unter Berücksichtigung einer Kombination von Faktoren zeigen die empirischen Ergebnisse, dass die 182 Module eine Stromerzeugungsrate pro Watt erreichen, die etwa 1,8% höher liegt als die der Ultra-Hochstrommodule. Maysuns Twisun-Schwarzrahmenmodule bieten den Vorteil eines niedrigen Stroms (9A) und hoher Leistung, sie arbeiten unter Hochtemperaturbedingungen besser, da der niedrige Strom hilft, die Betriebstemperaturen zu reduzieren, Wärmeverluste zu verringern und die Modul-Effizienz zu verbessern.
Die folgenden Bilder zeigen den Vergleich der Betriebstemperaturen zwischen den Ultra-Hochstrommodulen (18A) und den 182 Modulen (13,5A).
Die vorläufigen Daten aus der Empiriestation zeigen, dass am 21. März und am 4. Mai die Betriebstemperaturen der Ultra-Hochstrommodule (18A) und der 182 Module (13,5A) gemessen wurden. Die Betriebstemperaturen der Ultra-Hochstrommodule waren deutlich höher als die der 182 Module. Eine Temperaturerhöhung führt zu einer Verringerung der Stromerzeugung. Die 182 Module erreichen eine Einzelwatt-Stromerzeugungsrate, die etwa 1,8% höher ist als die der Ultra-Hochstrommodule.
Vorschlag:
Module mit hohem Strom können zu erhöhten thermischen Verlusten führen, wodurch sie sich stärker erhitzen und dadurch ihre Ausgangsleistung stärker abnimmt. Es ist entscheidend, den thermischen Verlust von Solarmodulen zu verbessern. Das Implementieren von Kühlungsmaßnahmen, wie zum Beispiel das Montieren von Wärmeableitplatten unter den Modulen oder das Erhöhen der Höhe der Solarmodule vom Boden für eine verbesserte Belüftung, kann vorteilhaft sein.
Außerdem ist es beim Auswählen von Wechselrichtern und Solarmodulen wichtig sicherzustellen, dass der Maximale Leistungspunkt-Strom (häufig abgekürzt als MPP-Strom) des Panels nicht den maximalen Eingangsstrom des Wechselrichters für die Maximale Leistungspunkt-Verfolgung (oder MPPT) übersteigt. Denn die MPPT-Schaltung des Wechselrichters muss effektiv den MPP des Solarmoduls verfolgen, um die Energieumwandlungseffizienz zu maximieren. Wenn beispielsweise eine MPPT eines Wechselrichters mit 12,5A bewertet ist und der MPP-Strom eines Panels bei 13,5A liegt, dann wäre das Modul nicht mit diesem Wechselrichter kompatibel.
Warum ist der Temperaturkoeffizient von Solarmodulen wichtig?
Der Temperaturkoeffizient von Solarmodulen ist ein entscheidender Leistungsparameter, der die Leistungsänderung von Solarpaneelen bei verschiedenen Temperaturen anzeigt. Die Nennleistung von Solarmodulen wird unter Standard-Testbedingungen (STC) ermittelt. Wenn während des Betriebs die tatsächliche Betriebstemperatur die bewertete Betriebstemperatur übersteigt, wird die Ausgangsleistung sinken. Das liegt daran, dass der photovoltaische Umwandlungswirkungsgrad des Moduls mit steigender Temperatur abnimmt. Zum Beispiel, wenn der Leistungstemperaturkoeffizient -0,34%/°C beträgt, wird die Ausgangsleistung des Moduls bei jedem Anstieg von 1°C über der bewerteten Arbeitstemperatur um 0,34% reduziert.
Außerdem beeinflussen Temperaturschwankungen auch die Langzeitstabilität und Lebensdauer von Solarmodulen. Erhöhte Temperaturen können zu Materialermüdung innerhalb der Module führen und somit ihre Lebensdauer reduzieren. Typischerweise haben Module mit einem niedrigeren Temperaturkoeffizienten eine längere Lebensdauer. In extremen Fällen kann eine Überhitzung der Solarmodule Sicherheitsrisiken darstellen, sogar zu Bränden führen.
Gemäß den Diagrammdaten liegt der Temperaturkoeffizient für Maysuns IBC-Module bei -0,29%/℃. Das bedeutet, dass bei jedem Anstieg von 1℃ in der Betriebstemperatur des IBC-Moduls die Leistung um 0,29% reduziert wird. Auf der anderen Seite haben PERC-Module einen Temperaturkoeffizienten von -0,34%/℃. Dies zeigt, dass bei jedem Anstieg von 1℃ in der Betriebstemperatur des PERC-Moduls die Leistung um 0,34% sinkt. In Hochtemperaturumgebungen, wo die Betriebstemperatur des Moduls 85℃ erreichen kann, hat die Leistung des PERC-Moduls signifikant auf 79,6% abgenommen, während das IBC-Modul immer noch eine Ausgangsleistung von 82,6% aufrechterhalten kann.
Vorschlag:
Daher ist es in wärmeren Regionen oder unter Berücksichtigung der Sicherheit bei hohen Temperaturen ratsam, Module mit einem niedrigeren Temperaturkoeffizienten zu wählen. IBC (Interdigitated Back Contact) Solarpaneele mit ihrem niedrigeren Temperaturkoeffizienten (-0,29%/℃) bieten einen deutlichen Vorteil in Hochtemperaturgebieten.
Spektrale Reaktion: Ein wesentlicher Leistungsindikator
Solarzellen nutzen den photoelektrischen Effekt, um Sonnenlicht direkt in Strom umzuwandeln. Ihre spektrale Antwort gibt den Bereich des Lichtspektrums an, den sie effizient bedienen können. Derzeit basieren die meisten auf dem Markt erhältlichen Solarzellen auf Silizium und reagieren hauptsächlich auf das sichtbare Spektrum und einen Teil der Infrarotstrahlung. Im Gegensatz dazu ist ihre Reaktion auf ultraviolettes Licht und einen bedeutenden Teil des Infrarotspektrums relativ schwach.
Das bereitgestellte Bild zeigt ein typisches Sonnenstrahlungsspektrum neben der spektralen Antwort einer Silizium-Solarzelle. Es ist wichtig zu verstehen, dass diese spektrale Antwort oder spektrale Empfindlichkeit den Strahlungsbereich definiert, in dem die Zelle am effektivsten arbeitet. Dies beeinflusst ihre Effizienz unter verschiedenen Strahlungsbedingungen erheblich. Diese Zellen reagieren hauptsächlich auf das sichtbare Spektrum und das nahe Infrarot.
Die spektralen Antwortmerkmale einer typischen siliziumbasierten Solarzelle:
Sichtbare Lichtantwort: Siliziumbasierte Solarzellen zeigen eine robuste Reaktion auf sichtbares Licht, hauptsächlich im Wellenlängenbereich von 400-700 nm. Innerhalb dieses Spektrums kann die Energie aus dem Licht Valenzelektronen in Siliziumatomen anregen, sie in das Leitungsband fördern und so Elektron-Loch-Paare bilden, wodurch Strom erzeugt wird.
Kurzwellen-Infrarot-Reaktion: Diese Zellen zeigen eine gewisse Reaktion auf kürzere Wellenlängen des Infrarotlichts, hauptsächlich zwischen 800-1100 nm. Licht innerhalb dieses Spektrums kann Elektronen innerhalb von Siliziumatomen zum Leitungsband fördern, wodurch die Stromausgabe erhöht wird.
Ultraviolettes Licht Reaktion: Die Reaktion von siliziumbasierten Solarzellen auf ultraviolettes Licht ist relativ gedämpft, hauptsächlich im Bereich von 200-400 nm. Die Energie aus diesem Teil des Spektrums ist zu gering, um Valenzelektronen in Siliziumatomen ins Leitungsband zu stimulieren, was zu einer minimalen Stromerzeugung führt.
Langwellen-Infrarot-Reaktion: Die Reaktion auf den Langwellenbereich des Infrarotspektrums ist ebenfalls begrenzt, hauptsächlich zwischen 1100-1200 nm. Die Energie in diesem Spektrum ist zu gering, um ausreichend Strom zu erzeugen.
Angesichts desselben Solarmoduls kann die Energieausbeute in Regionen mit erheblichen Unterschieden in ihrem Lichtspektrum erheblich variieren. Monokristalline Silizium-Solarzellen weisen eine überlegene Quanteneffizienz im Vergleich zu polykristallinen Siliziumzellen auf, insbesondere im Bereich von 310-550 nm. In diesem Bereich kann die Quanteneffizienz von monokristallinen Siliziumzellen sogar die von polykristallinen Zellen um mehr als 20% übertreffen, was zu einer höheren Stromerzeugung führt.
Vorschlag:
Vor Beginn des Baus eines Solarkraftwerks ist es ratsam, Module mit einer breiteren spektralen Antwort basierend auf den vorherrschenden Strahlungsbändern in der Region auszuwählen. Im Vergleich zu anderen Technologiemodulen bieten IBC-Module eine umfangreiche spektrale Antwort, die in der Lage ist, solare Strahlung von ultraviolettem Licht bis zum sichtbaren Licht und bis zum nahen Infrarotspektrum zu erfassen, ungefähr zwischen 300nm und 1200nm. Dieser umfangreiche Bereich stellt sicher, dass IBC-Module unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen hervorragend funktionieren, einschließlich Szenarien mit geringem Licht und diffusen Lichtverhältnissen.
Leistung bei schwachem Licht und Auswirkungen auf die Energieausgabe
Der Begriff "schwacher Lichteffekt" im Kontext von Solarmodulen bezieht sich auf ihre Leistung und Energieausgabe bei geringer Beleuchtung. Dies wird häufig in den frühen Morgenstunden, späten Abendstunden, an bedeckten Tagen oder wenn ein Teil der Module beschattet ist, beobachtet. Der schwache Lichteffekt hat einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtleistung und Energieerzeugungsfähigkeit des Solarsystems.
Unter Bedingungen von schwachem Licht bedeutet die verminderte Intensität, dass die Elektronen innerhalb der Solarmodule langsamer bewegt werden, was zu einem Rückgang der Stromerzeugung und einem bemerkenswerten Rückgang der Energieausgabe der Module führt. Gleichzeitig benötigen die Solarmodule länger, um die von Wechselrichtern benötigte Betriebsspannung zu erreichen, wodurch die effektiven Stromerzeugungsstunden eines Photovoltaiksystems innerhalb eines Tages verkürzt werden.
Vorschlag:
Um dies zu kompensieren, ist es ratsam, sich für Solarmodule zu entscheiden, die auch bei schwachen Lichtverhältnissen hervorragend abschneiden, wie die IBC (Interdigitated Back Contact) Module oder die HJT (Heterojunction) Module. IBC-Zellen mit ihrer einzigartigen Rückkontaktstruktur sind darauf spezialisiert, diffuses Licht von den Seiten und von hinten einzufangen, was einen deutlichen Vorteil bietet, wenn die Lichtverhältnisse schwanken oder grundsätzlich gering sind. Dies macht sie besonders geeignet für Regionen mit hohen Breitengraden. Auf der anderen Seite erhöhen HJT-Module aufgrund ihres Heterojunction-Designs die Ladungstrennung und -sammeleffizienz. Dies macht sie ideal für die effiziente Stromerzeugung bei bewölktem Himmel oder während der frühen Morgen- und späten Abendstunden.
Laut Daten aus dem TÜV SÜD-Zertifizierungstestzentrum zeigen Maysuns IBC-Solarmodule einen minimalen zusammengesetzten zentralen Verlust. Unter schwachen Lichtbedingungen, im Vergleich zu PERC-Produkten, gibt es einen klaren Wirkungsgradgewinn. Bei einer Bestrahlungsstärke von 200W/m² zeigen IBC-Module einen relativen Leistungsgewinn von 2,01%. Darüber hinaus erreichen sie aufgrund der hohen Leerlaufspannungseigenschaften der IBC-Module schneller die Betriebsspannung des Wechselrichters in den frühen Morgenstunden und Abendstunden und verlängern so effektiv die Stromerzeugungsdauer.
Wie tritt Moduldegradation auf?
Degradationsreaktionen eines Moduls umfassen PID (Potential-Induzierte Degradation), LID (Licht-Induzierte Degradation), LeTID (Licht- und erhöhte Temperatur-Induzierte Degradation), UVID (UV-Induzierte Degradation), Alterung und den Hotspot-Effekt. Diese Degradationsreaktionen sind Leistungsabbauprozesse, denen Solarpanels unter bestimmten Bedingungen unterliegen können, die die Stromerzeugung und die langfristige Leistung des Systems beeinflussen.
（1）PID:
Die Potential-Induzierte Degradation (PID) bezieht sich auf den Leistungsabbau von Solarpanels unter bestimmten Spannungsdifferenzen. PID tritt aufgrund der Herausforderung auf, eine langfristige Abdichtung von Photovoltaik-Modulen während des Gebrauchs aufrechtzuerhalten, insbesondere unter wechselnden hohen Temperaturen und Feuchtigkeit. Dies kann zu einer signifikanten Ladungsakkumulation auf der Oberfläche der Zelle führen, die die Passivierung beeinträchtigt und zu einem Effizienzrückgang führt. Die Stromerzeugung könnte potenziell um mehr als die Hälfte sinken.
Methoden zur Reduzierung des PID-Effekts:
Aus Langzeitexperimenten haben die Produktexperten von Maysun Methoden zur Minderung von PID zusammengefasst. Sie beinhalten hauptsächlich:
Das Erden des negativen Terminals von seriellen Komponenten oder das Anlegen einer positiven Spannung zwischen dem Modul und dem Boden während des Abends.
Verbesserung der Lebensdauer und Qualität des EVA-Films und Optimierung des Verkapselungsprozesses.
Modifikation des Emitter der Zelle und der SiN-Antireflexionsschicht.
Das von Maysun entwickelte HJT-Modul verfügt über eine hervorragende PID-Resistenz. Seine TCO (Transparent Conductive Oxide) dünne Filmschicht hat leitende Eigenschaften, verhindert die Ladungspolarisation auf der Oberfläche und vermeidet strukturell die PID-Degradation.
（2）LID：
LID (Licht-Induzierte Degradation) ist ein Zuverlässigkeitsparameter für photovoltaische Module. Es umfasst im Allgemeinen drei Haupttypen: Bor-Sauerstoff-Verbindung Lichtdegradation (BO-LID), licht- und erhöhte temperaturinduzierte Degradation (LeTID) und ultraviolett-induzierte Oberflächenpassivierungsdegradation (UVID).
BO-LID (Bor-Sauerstoff-Verbindung Lichtdegradation): Typischerweise beziehen wir uns bei LID auf BO-LID, das als primärer Faktor für Lichtdegradation in kristallinen Siliziumzellen betrachtet wird. Sobald photovoltaische Module dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, beginnt LID, und innerhalb kurzer Zeit (Tage oder Wochen) kann es die Sättigung erreichen. Das Auflösen von BO-LID kann durch Modifizieren der Dotierstoffe (wie das Einführen von Gallium) oder durch Verbesserung der Passivierungstechniken erreicht werden.
LeTID (Licht- und erhöhte Temperatur-Induzierte Degradation): LeTID ist ein durch Wärme induzierter Leistungsverlust, der hauptsächlich mit Materialien und Defekten in Solarzellen in Verbindung gebracht wird. Unter hohen Temperaturen und Strahlung können Defekte in der Zelle zunehmen, was zu Ladungsrekombination und erhöhtem Widerstand führt, wodurch die Leistung der Zelle verringert wird. LeTID-Effekte sind normalerweise während des tatsächlichen Betriebs des Moduls sichtbar, nicht unter Laborbedingungen. Um LeTID-Effekte zu mildern, verbessern Hersteller oft die Materialauswahl, Fertigungsprozesse, führen thermische Stabilitätstests durch und bewerten die Zellenleistung unter hohen Temperaturen, um eine konstante Modulleistung sicherzustellen.
UVID (Ultraviolett-Induzierte Degradation): UVID bezieht sich auf den potenziellen Leistungsrückgang von Solarmodulen bei längerer Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung. Diese Degradation ist hauptsächlich mit den in Solarzellen verwendeten Materialien verknüpft, insbesondere mit fotoelektrischen Umwandlungsmaterialien. Kontinuierliche UV-Exposition kann zu chemischen Reaktionen oder Zersetzung innerhalb der Zellmaterialien führen, was zu Leistungsdegradation führt, die sich oft als reduzierte Effizienz und Stromerzeugung zeigt. Um UVID-Effekte zu bekämpfen, verwenden Hersteller in der Regel Materialien mit hoher UV-Stabilität, verbessern die Verkapselungsmaterialien des Moduls für besseren Schutz und führen UV-Expositionstests durch, um die Robustheit des Moduls zu bewerten.
Derzeit haben Maysun's HJT (Heterojunction Technology) Module es geschafft, keinen LID-Effekt zu erreichen. Aufgrund des HJT-Zellsubstrats, das typischerweise N-Typ monokristallines Silizium ist und mit Phosphor dotiert ist, gibt es keine Bor-Sauerstoff- und Bor-Metall-Komplexe, die in P-Typ-Silizium gefunden werden. Daher sind HJT-Zellen immun gegen LID-Effekte.
（3）Alterung von Solarmodulen
Solarmodule, die entscheidend für die Erfassung von Solarenergie sind, sind nicht immun gegen Zeit und Umweltbelastung. Mit dem Altern kann ihre Effizienz abnehmen, was zu verringerten Energieausgaben führt. Hier erläutern wir die Hauptfaktoren, die die Langlebigkeit des Moduls beeinflussen:
Vergilbung des Verkapselungsmittels: Langzeitige UV-Exposition kann dazu führen, dass das Verkapselungsmittel in Modulen vergilbt, was sowohl das Aussehen als auch die Lichtaufnahmefähigkeit beeinträchtigt. Dies kann die gesamte Umwandlungseffizienz des Moduls verringern.
Verschleiß der Rückseitenfolie: Im Laufe der Zeit, insbesondere bei hohen Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, kann die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Rückseitenfolie abnehmen, wodurch das Risiko einer Hydrolyse des Verkapselungsmittels und einer Zellkorrosion steigt.
Leistungsabfall der Zelle: Ein kontinuierlicher Betrieb unter schwierigen Bedingungen kann die Effizienz und Leistung der Solarzelle aufgrund von Änderungen der Materialeigenschaften reduzieren.
Hersteller sind sich dieser Herausforderungen bewusst. Zum Beispiel kommen Maysun's IBC Solarmodule mit einer 25-jährigen Leistungs- und Produktgarantie. Sie versprechen nur einen Effizienzverlust von 1,5% im ersten Jahr und danach einen jährlichen linearen Rückgang von nur 0,4%, um sicherzustellen, dass die Benutzer während der gesamten Lebensdauer des Moduls konstante Vorteile haben.
（4）Hot-Spot-Effekt
Der Hot-Spot-Effekt bezieht sich auf eine potenziell nachteilige Situation in Solarmodulen, bei der bestimmte Zellen oder Teile des Moduls dazu neigen, sich stärker zu erhitzen als andere. Dies kann die Leistung und Sicherheit des gesamten Moduls beeinträchtigen.
Wann tritt der Hot-Spot-Effekt auf?
Schattierung oder Verdeckung:
Wenn ein Teil eines Solarmoduls beschattet oder blockiert ist, produzieren diese speziellen Zellen keinen Strom, aber die benachbarten Zellen funktionieren weiterhin. Dies zwingt die beschatteten Zellen, als Last zu agieren, indem sie Wärme von den benachbarten funktionierenden Zellen absorbieren, was dazu führen kann, dass sie übermäßig heiß werden.
Zelleninkonsistenzen:
Manchmal können kleinere Diskrepanzen oder Unvollkommenheiten zwischen Solarzellen auftreten. Dies kann dazu führen, dass sich bestimmte Zellen schneller als ihre Gegenstücke erhitzen, was zu Hot Spots in diesen spezifischen Bereichen führt.
Auswirkungen des Hot-Spot-Effekts:
Zellschaden:
Hot Spots können die überhitzten Zellen abbauen oder beschädigen, was ihre Lebensdauer und Leistung potenziell verringert.
Sicherheitsbedenken:
Erhöhte Temperaturen aufgrund von Hot Spots können Brandgefahren oder andere Sicherheitsrisiken darstellen.
Um den Hot-Spot-Effekt zu mildern, hat Maysun Solar MOS-Bypass-Schalter in ihre Venusun-Serien-Panels integriert und ersetzt damit herkömmliche Bypass-Dioden. Diese Schalter bieten eine schnellere Reaktion auf wechselnde Lichtverhältnisse, passen sich schnell an und minimieren die Auswirkungen von Schattierung auf die Modulleistung.
Auswirkungen von Installationsmethoden und Zubehör für Solarsysteme auf die Stromerzeugung:
Faktoren, die die Installationsmethoden und das Zubehör für Solarsysteme betreffen, umfassen den Neigungswinkel der Solarpaneele, Kombinationsverluste der Paneele, Kabel, Transformatorverluste, Controller, Wechselrichtereffizienz und mehr.
(1) Neigungswinkel von Solarpaneelen:
Der Neigungswinkel der Solarpaneele steht in direktem Zusammenhang mit der Menge des erzeugten Stroms. Er bezieht sich auf den Winkel, in dem die Paneele an ihren Halterungen montiert sind, was beeinflusst, wie sie das Sonnenlicht empfangen. Der optimale Neigungswinkel hängt von der geografischen Breite des Standortes und dem spezifischen Design des Systems ab. Allgemeine Richtlinien lauten wie folgt:
A. Breitengrad 0°–25°: Neigungswinkel entspricht dem Breitengrad.
B. Breitengrad 26°–40°: Neigungswinkel entspricht dem Breitengrad plus 5°–10°.
C. Breitengrad 41°–55°: Neigungswinkel entspricht dem Breitengrad plus 10°–15°.
(2) Kombinationsverluste von Solarpaneelen:
In einem Solar-PV-Array können Paneele in Serie oder parallel geschaltet werden. Bei einer Reihenschaltung können Verluste durch Strom-ungleichheiten zwischen den Paneelen auftreten. Bei einer Parallelschaltung resultieren die Verluste aus Spannungsungleichheiten zwischen den Paneelen. Kombinationsverluste können über 8% erreichen. Darüber hinaus können Inkonsistenzen in den Abbaueigenschaften der Paneele langfristig zu Spannungs- und Stromungleichheiten führen, wodurch die Gesamtleistung des PV-Systems verringert wird.
Vorschlag:
Daher wird empfohlen, bei der Installation eines PV-Systems Solarpaneele derselben Marke und desselben Modells zu verwenden. Dies stellt sicher, dass Arbeitsstrom, Spannung und Abbaueigenschaften der Paneele so konsistent wie möglich sind. Isolationsdioden können auch in den Solarpaneelen installiert werden, um den Rückfluss des Stroms zu verhindern. Dies kann negative Auswirkungen auf das gesamte Array durch beschattete oder beschädigte Paneele, die durch suboptimales Zubehör für Solarsysteme verursacht werden, abschwächen.
(3) Kabel- und Transformatorverluste:
Einer der Schlüsselfaktoren für den effizienten Betrieb eines Solarenergiesystems ist die Verwaltung von Leitungsverlusten. Leitungsverluste beziehen sich auf den Prozentsatz der elektrischen Energie, der während der Übertragung aufgrund von Drahtwiderstand, Steckverbindern und anderen Faktoren verloren geht. Es ist ein vernünftiges Ziel, Leitungsverluste unter 5% zu halten, um sicherzustellen, dass die Systemleistung nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
Vorschlag:
Um Leitungsverluste zu reduzieren, wird empfohlen, Drähte und Kabel mit guter Leitfähigkeit auszuwählen. Kupferdrähte werden aufgrund ihrer hervorragenden Leitfähigkeit bevorzugt. Darüber hinaus ist der Querschnittdurchmesser des Drahtes ein wichtiger Faktor. Drähte mit einem größeren Durchmesser haben einen geringeren Widerstand, was bei der Verringerung von Leitungsverlusten helfen kann. Es ist auch wichtig sicherzustellen, dass Steckverbinder und Klemmen sicher installiert und fest verbunden sind, um Widerstands- und Stromverluste zu reduzieren. Darüber hinaus können das Minimieren der Kabellängen und ein effizientes Layout auch dazu beitragen, Leitungsverluste zu reduzieren.
Transformatorverluste beziehen sich auf die Energie, die während der Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie aufgrund des internen Widerstands von Transformatoren, magnetischen Verlusten und anderen Faktoren verloren geht. Diese Verluste können die endgültige Lieferung und Verteilung des erzeugten Stroms beeinflussen.
Vorschlag:
Um den Einfluss von Transformatorverlusten auf die Stromerzeugung zu minimieren, wird empfohlen, sich für hochwirksame Transformator-Technologien zu entscheiden, die interne Verluste reduzieren. Regelmäßige Wartungen und Überprüfungen der Transformatoren gewährleisten ihre optimale Leistung.
(4) Controller- und Wechselrichter-Effizienz:
Wechselrichter, die Induktoren, Transformatoren und Leistungsgeräte wie IGBTs und MOSFETs enthalten, erleben während des Betriebs Verluste. Typischerweise haben String-Wechselrichter eine Effizienz von 97-98%, während zentrale Wechselrichter eine Effizienz von 98% aufweisen. Verluste innerhalb von Wechselrichtern entstehen aus Induktoren, Transformatoren, Leistungsgeräten und anderen Komponenten. Geräteausfälle, die zu Ausfallzeiten bei Wechselrichtergeräten führen, können ebenfalls die Stromerzeugung beeinflussen. Die Effizienz von Transformatoren ist in der Regel sehr hoch, über 99%, was zu fast vernachlässigbaren Energieverlusten führt. Der Spannungsabfall im Lade- und Entladekreis des Controllers sollte 5% der Systemspannung nicht überschreiten.
Vorschlag:
Es ist entscheidend, das Zubehör des Solarsystems regelmäßig zu warten, um den reibungslosen Betrieb von Controllern und Wechselrichtern zu gewährleisten und das Auftreten von Fehlfunktionen zu reduzieren.
Wie beeinflusst die äußere Umgebung die Effizienz von Solarpaneelen?
Umwelteinflüsse wie solare Strahlung, Schatten, Staub, extreme Temperaturen, Hagel und Niederschlag können die Leistung und Lebensdauer von Solarpaneelen beeinflussen.
(1) Solare Strahlung
Die solare Strahlung ist die Hauptenergiequelle für Solarsysteme. Sie variiert je nach geografischem Standort, Jahreszeit und Wetterbedingungen. Die geografische Positionierung bestimmt den Winkel und die Dauer der Sonneneinstrahlung, während Jahreszeiten und Wetterbedingungen atmosphärische Faktoren wie Bewölkung und Luftfeuchtigkeit beeinflussen, die wiederum die Effizienz der Solarpaneele beeinflussen. Unter optimalen Sonnenlichtbedingungen können Solarpaneele mehr Energie produzieren. Die Intensität der Strahlung folgt in der Regel diesem Muster: Winter, Sommer, Frühling und dann Herbst.
Vorschlag:
Planen und gestalten Sie Ihr Solarsystem basierend auf dem spezifischen geografischen Standort, Klima und Energiebedarf, um eine optimale solare Effizienz über unterschiedliche Jahreszeiten und Temperaturen zu gewährleisten. Wählen Sie zudem Solarpaneele mit hoher Effizienz und überlegener Leistung unter schlechten Lichtverhältnissen, wie IBC- oder HJT-Paneele. Diese Paneele erzeugen unter ähnlichen Lichtverhältnissen mehr Energie.
(2) Schattenverluste
Schatten von Bäumen oder Gebäuden kann die Effizienz von Solarpaneelen verringern. Solche Schatten können für einen Energieverlust von bis zu 5% verantwortlich sein. Faktoren wie Staubansammlung, Schneeanhäufung oder Fremdkörper wie Blätter und Vogelkot, wenn sie nicht rechtzeitig gereinigt werden, können nicht nur den Energieausstoß des Systems verringern, sondern auch zu lokalen Heißstellen führen. Anhaltende lokale Erhitzung, auch als Hotspots bekannt, kann potenziell die Glasoberfläche beschädigen.
Vorschlag:
Wählen Sie bei der Installation von Solarsystemen Standorte mit minimalem Schatten von Bäumen oder Gebäuden. Für großflächige Bodeninstallationen sollten Sie über die Verwendung von Nachführsystemen nachdenken, um die Bewegung der Sonne zu verfolgen und Schattenverluste zu minimieren. Eine regelmäßige Reinigung und Wartung sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass das Solarsystem mit maximaler Effizienz arbeitet.
(3) Extreme Wetterbedingungen
Hohe Temperaturen können die Arbeitstemperatur von Solarpaneelen erhöhen, ihre Effizienz verringern und ihren Alterungsprozess beschleunigen. Regen oder Schnee auf den Paneelen kann den Sonnenlichtempfang behindern, während Hagel potenziell Oberflächenschäden oder Mikrorisse verursachen kann, die die Zuverlässigkeit des Paneels beeinträchtigen.
Vorschlag:
Für heiße Klimazonen sollten Sie Solarpaneele mit einem niedrigeren Temperaturkoeffizienten wählen, wie z.B. HJT- oder IBC-Paneele, die bei hohen Temperaturen besser abschneiden. Durch Verbesserung der Belüftung um die Paneele und Verwendung von reflektierenden Materialien oder Beschichtungen kann die Wärmeaufnahme verringert werden. Gegen Hagel oder schneereiche Bedingungen sollten Paneele gewählt werden, die rigorose Hagelresistenztests durchlaufen haben. Überlegen Sie, Hagelschutz oder Schutznetze zu installieren und investieren Sie in eine Versicherung gegen mögliche Hagelschäden, die bei der Deckung von Reparatur- oder Austauschkosten helfen können.
Fazit:
Bei der Auswahl von Photovoltaik-(PV)-Modulen sind der Betriebsstrom, der Temperaturkoeffizient, die spektrale Reaktion, die Leistung bei geringem Licht, die Degradation, Installationsmethoden, zugehöriges Zubehör und externe Umweltfaktoren der Solarpaneele entscheidend, um die Energieausbeute des Solarsystems zu maximieren. Durch die Berücksichtigung dieser Elemente in ihrer Gesamtheit kann die Effizienz und Zuverlässigkeit des Systems verbessert, die Energiekosten gesenkt und zur Zukunft der sauberen Energie beigetragen werden. Durch umfassende Planung und Auswahl können wir die Solarrressourcen effektiver nutzen und eine nachhaltige Entwicklung fördern.
Seit 2008 hat sich Maysun Solar darauf spezialisiert, hochwertige Photovoltaik-Module zu produzieren. Wählen Sie aus unserer großen Auswahl an vollschwarzen, schwarzen Rahmen, silbernen und Glas-Glas-Solarpaneelen, die Halbschnitt-, MBB-, IBC- und Shingled-Technologien nutzen. Diese Panele bieten überlegene Leistung und stilvolle Designs, die sich nahtlos in jedes Gebäude einfügen. Maysun Solar hat erfolgreich Büros, Lagerhäuser und langfristige Beziehungen zu hervorragenden Installateuren in zahlreichen Ländern aufgebaut! Bitte kontaktieren Sie uns für die neuesten Modulangebote oder Anfragen im Zusammenhang mit Photovoltaik. Wir freuen uns darauf, Ihnen zu helfen.
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