Parametry wyjściowe i parametry paneli słonecznych

Przy analizie parametrów wyjściowych panelu słonecznego, ważne jest zrozumienie składników i specyfikacji, które wpływają na jego wydajność i efektywność. Ten przewodnik oferuje szczegółowy przegląd skrzynki łączeniowej, kluczowych charakterystyk elektrycznych, parametrów operacyjnych oraz właściwości mechanicznych paneli słonecznych.

Skrzynka łączeniowa i diody obejściowe

Zbliżenie na skrzynkę łączeniową panelu słonecznego, pokazującą jej komponenty, w tym zaciski do połączeń elektrycznych, diody i obudowę ochronną, używaną do podłączenia panelu słonecznego do systemu elektrycznego i ochrony przed awariami elektrycznymi

Na tylnej stronie panelu słonecznego zazwyczaj znajduje się skrzynka łączeniowa, która może zawierać jedną lub więcej diod obejściowych. Dioda obejściowa chroni grupy ogniw fotowoltaicznych przed zacienieniem i zmniejsza straty mocy. Idealnie, każde ogniwo powinno mieć własną diodę obejściową, ale ze względu na koszty, diody są instalowane tylko na grupach ogniw.

Ważna uwaga:
Dioda obejściowa nie zapobiega przepływowi energii z akumulatora z powrotem do panelu słonecznego, gdy nie ma światła słonecznego. Aby zablokować ten odwrotny prąd, stosuje się diodę blokującą, która jest często zintegrowana w regulatorze ładowania paneli słonecznych.

Dwa kable z złączami MC4 wychodzące ze skrzynki łączeniowej panelu słonecznego, używane do podłączenia panelu słonecznego do reszty systemu fotowoltaicznego

Ze skrzynki łączeniowej wychodzą dwa kable z złączami MC4 (lub czasami innymi typami). Panele słoneczne o dużej mocy (200W i więcej) zawsze zawierają diody obejściowe i kable, podczas gdy panele o mniejszej mocy (poniżej 200W) mogą mieć tylko skrzynkę łączeniową bez kabli i czasami brak diod obejściowych.

Kluczowe parametry panelu słonecznego

Główne parametry panelu słonecznego można znaleźć na jego tylnej etykiecie oraz w karcie katalogowej dostarczonej przez producenta. Te specyfikacje są zazwyczaj mierzone w warunkach standardowego testu (STC), które zakładają nasłonecznienie na poziomie 1000W/m² przy temperaturze ogniwa wynoszącej 25°C.

Zbliżenie na tylną stronę panelu słonecznego pokazującą parametry, w tym etykietę producenta z danymi technicznymi, numerem modelu, napięciem, prądem oraz wszelkimi dodatkowymi informacjami związanymi z wydajnością i certyfikacją panelu

Charakterystyki elektryczne:

  • Maksymalna moc (Pmax): Określa najwyższą moc, jaką panel może osiągnąć w warunkach STC, zwykle 435W.
  • Napięcie otwartego obwodu (Voc): Maksymalne napięcie dostępne z panelu słonecznego, gdy nie jest podłączony żaden obciążenie, zazwyczaj 48,7V.
  • Prąd zwarciowy (Isc): Prąd przez panel słoneczny, gdy wyjście jest zwarte, zwykle 11,39A.
  • Napięcie przy maksymalnej mocy (Vmp): Napięcie, gdy panel dostarcza swoją maksymalną moc, zwykle 40,9V.
  • Prąd przy maksymalnej mocy (Imp): Prąd, gdy panel dostarcza swoją maksymalną moc, zwykle 10,64A.
  • Sprawność modułu: Sprawność panelu w przekształcaniu światła słonecznego na energię elektryczną, zwykle około 20%.

Parametry operacyjne:

  • Zakres temperatur operacyjnych: Zakres temperatur, w którym panel może działać skutecznie, zwykle od -40°C do +85°C.
  • Tolerancja mocy wyjściowej: Zakres, w którym rzeczywista moc wyjściowa może się różnić od specyfikowanej Pmax, zwykle od 0 do +5%.
  • Maksymalne napięcie systemowe: Najwyższe napięcie, które może być bezpiecznie zastosowane do panelu, zazwyczaj 1500V.
  • Maksymalna ocena bezpiecznika w szeregu: Najwyższa ocena prądu bezpiecznika, który powinien być używany w szeregu z panelem, zwykle 20A.

Współczynniki temperaturowe (STC):

  • Współczynnik temperaturowy Isc: Odzwierciedla, jak zmienia się prąd zwarciowy w zależności od temperatury.
  • Współczynnik temperaturowy Voc: Zwykle -0,27%/°C, wskazując, jak zmienia się napięcie otwartego obwodu w zależności od temperatury.
  • Współczynnik temperaturowy Pmax: Zwykle -0,35%/°C, pokazując, jak zmienia się maksymalna moc wyjściowa w zależności od zmian temperatury.

Obciążenie mechaniczne i trwałość

Przy wyborze paneli słonecznych, zrozumienie ich właściwości mechanicznych i ocen obciążenia jest kluczowe dla zapewnienia optymalnej wydajności i trwałości.

Właściwości mechaniczne:

  • Orientacja ogniw: 144 ogniwa ułożone w siatkę 6x24.
  • Skrzynka łączeniowa: Stopień ochrony IP68, zapewniająca solidną ochronę z trzema diodami obejściowymi, aby zapewnić niezawodność działania.
  • Kabel wyjściowy: Kable 4mm² o długościach 400mm (+) i 200mm (-) dla łatwego podłączenia.
  • Szkło: Szkło hartowane o grubości 3,2mm z specjalną powłoką, która zwiększa trwałość i przepuszczalność światła.
  • Rama: Wykonana z anodowanego stopu aluminium, oferująca wytrzymałość i odporność na korozję.
  • Waga: Panel waży około 23,3 kg.
  • Wymiary: Panel ma wymiary 2094 x 1038 x 35 mm.

Oceny obciążenia mechanicznego:

  • Maksymalne obciążenie statyczne od strony przedniej: Panel wytrzymuje ciśnienie statyczne do 5400 Pa na swojej przedniej stronie.
  • Maksymalne obciążenie statyczne od strony tylnej: Wytrzymuje obciążenie do 2400 Pa na tylnej stronie.
  • Test na gradobicie: Panel jest testowany na odporność na uderzenia gradzin o średnicy 25 mm lecących z prędkością 23 m/s, co zapewnia odporność na trudne warunki atmosferyczne.

Zawsze należy zapoznać się z kartą katalogową producenta, aby uzyskać dokładne i szczegółowe informacje.

Połączenie paneli słonecznych: Równoległe i szeregowe

Diagram pokazujący panele słoneczne połączone równolegle, ilustrujący sposób połączenia dodatnich zacisków każdego panelu oraz podobne połączenie zacisków ujemnych, co pozwala na zwiększenie prądu przy zachowaniu tej samej wartości napięcia co w przypadku pojedynczego panelu

W połączeniu równoległym dodatnie zaciski wszystkich paneli słonecznych są połączone razem, a zaciski ujemne są połączone w ten sam sposób. To ustawienie utrzymuje napięcie na poziomie pojedynczego panelu, podczas gdy prąd jest sumą prądów wszystkich połączonych paneli. Całkowita moc jest sumą mocy poszczególnych paneli.

Na przykład, rozważmy panel słoneczny 435W o następujących parametrach:

  • Maksymalna moc: 435W
  • Napięcie przy maksymalnej mocy: 40,9V
  • Prąd przy maksymalnej mocy: 10,64A

Połączenie trzech takich paneli równolegle:

  • Całkowita moc: 435W + 435W + 435W = 1305W
  • Napięcie przy maksymalnej mocy: 40,9V
  • Prąd przy maksymalnej mocy: 10,64A + 10,64A + 10,64A = 31,92A

Ważna uwaga:
Podczas łączenia paneli słonecznych równolegle, zaleca się używanie identycznych modeli lub upewnienie się, że parametry napięcia i prądu różnią się o nie więcej niż 5%.

Wymagane złącza:

  • Dla dwóch paneli: Dwa złącza MC4 T-Branch oraz jedna para złącz MC4.
  • Dla trzech lub więcej paneli: Trzy lub więcej par złącz MC4 T-Branch oraz jedna para złącz MC4.

Jeśli łączysz więcej niż dwa panele równolegle, może być konieczne użycie kabli przedłużających, aby dotrzeć do wspólnego punktu połączeniowego. Łączny prąd może być znaczny, dlatego konieczne jest stosowanie bezpieczników przy połączeniu trzech lub więcej paneli. Większość złącz jest oceniana na 30A. Jeśli łączny prąd przekroczy 30A, należy przejść na szyny elektryczne wykonane ze stali nierdzewnej lub mosiądzu, zamiast używać złącz.

Szeregowe Połączenie Paneli Słonecznych

Diagram ilustrujący szeregowe połączenie paneli słonecznych, pokazujący sposób połączenia dodatniego zacisku jednego panelu z ujemnym zaciskiem następnego panelu, co zwiększa całkowite napięcie przy zachowaniu tego samego prądu co w przypadku pojedynczego panelu

W połączeniu szeregowym dodatni zacisk jednego panelu jest połączony z ujemnym zaciskiem następnego panelu. Ta konfiguracja zwiększa napięcie, zachowując stały prąd. Jeśli potrzebujesz zwiększyć napięcie w swoim systemie fotowoltaicznym, połączenie szeregowe jest idealnym rozwiązaniem.

Na przykład, używając tego samego panelu słonecznego 435W:

  • Maksymalna moc: 435W
  • Napięcie przy maksymalnej mocy: 40,9V
  • Prąd przy maksymalnej mocy: 10,64A

Połączenie trzech takich paneli szeregowo:

  • Całkowita moc: 435W + 435W + 435W = 1305W
  • Napięcie przy maksymalnej mocy: 40,9V + 40,9V + 40,9V = 122,7V
  • Prąd przy maksymalnej mocy: 10,64A

Ważna uwaga:
Podobnie jak w połączeniach równoległych, połączenia szeregowe powinny używać identycznych modeli lub upewnić się, że parametry napięcia i prądu różnią się o nie więcej niż 5%.

Połączenia szeregowe są zazwyczaj preferowane tam, gdzie to możliwe, ponieważ zwiększanie napięcia, a nie prądu, zmniejsza straty w kablach.

Podsumowanie

Bez względu na to, czy wybierzesz połączenie równoległe, czy szeregowe, zrozumienie kluczowych parametrów swoich paneli słonecznych jest niezbędne dla optymalnej wydajności i bezpieczeństwa. Stosując się do tych wskazówek oraz używając odpowiednich złączy i bezpieczników, możesz zaprojektować wydajny i skuteczny system energii słonecznej dostosowany do swoich potrzeb.