A napelemes rendszerek alapvető tartozéka a bypass dióda, amely biztosítja a túlmelegedés elleni védelmet. Ennek köszönhetően elkerülhetőek a különböző problémák, és a napelemek hosszú éveken keresztül működhetnek megfelelő teljesítményt produkálva. De mit érdemes tudni erről a tartozékról?
A standard napelemes modulokat a gyártás során 60 cellából álló füzérbe füzik össze. Ezt összesen három, dupla oszlopos sor alkotja, amelyek mindegyike általában 20 cellából áll. Minden alsztring tartalmaz egy bypass diódát, és egymással soros összeköttetésben állnak. Szakmai körökben sokan azt hiszik, hogy a bypass diódák megakadályozzák a teljesítmény vesztést árnyékhatás esetében, pedig ez messze áll a valóságtól. A bypass diódák legfontosabb szerepe a cellák megvédése a túlmelegedéstől. Mindaddig, ameddig fény éri a rendszer felületét, ezek a cellák hozzávetőlegesen 0,5V feszültséget fognak termelni.
A bypass dióda szükségessége
A napelem modulok lényegében fotodiódák, a fényt alakítják át elektromos árammá. Éppen ezért a beárnyékolt cellák nem fognak tudni ugyanolyan hatékonyan működni, mint amelyeket teljes egészében ér a napfény. Ebben az esetben a beárnyékolt cella terhére lesz a napelemes rendszernek, hiszen a működéséhez nagyobb energia szükséges. Ezzel azonban csökkenti a rendszer hozamát, hiszen többet használ fel, mint amennyit meg tud termelni. Ez pedig a felmelegedését és végül a kiégését eredményezheti. Éppen ezért alkották meg a szakemberek a bypass diódákat, amelyek egyfajta áthidalóként működhetnek a rendszerben. Érdekesség képen a NASA által használt napelemekben minden cellának külön bypass diódája van.
Működése a hétköznapokban
Ahhoz, hogy még világosabb legyen a bypass diódák működése, nézzünk meg néhány egyszerű példát.
Ehhez vegyünk alapul egy 10 modulból álló 1 sztringes napelemes rendszert, amely egy hagyományos inverterre van rácsatlakoztatva. Az inverter feladata a maximum teljesítmény kivétele a napelemekből az áram és a feszültség vezérlésével valamint a DC – AC konverzió.
A első példaként szolgáló rendszer egyik napelemében van egy cella, ami árnyékba került és 20%-kal kevesebb fényt kap, mint a többi. Mivel azonos áram folyik át a rendszeren a soros kapcsolás miatt, a hagyományos inverternek két lehetősége van:
1., A paneleket a maximális munkaponton működteti, mialatt aktiválódik az árnyékba került panel alsztringjében a bypass dióda. Ebben az esetben 9*10% + 1 x 6,6% = 96,6%, tehát vesztettünk 3,4%-ot!
2., A bypass diódának működését megakadályozza, azzal, hogy a sztring áramát csökkkenti 20%-al. Ebben az esetben 10*8% = 80%, azaz 20%-ot vesztünk!
SolarEdge rendszer esetében a külön munkapont vezérlés miatt 9*10% + 1*8% = 98%, minden modul a maximális munkaponton fog üzemelni, kivéve az árnyékos panelt, amiben 20%-al csökken az átfolyó áram.
A második példában az alsó cella alja kap árnyékot.
A fenti példában lévő elrendezést használjuk továbbra is, viszont most az alsó cellák 30%-a kerül árnyékba.
Ennek áthidalása érdekében az inverter két dolgot „tehet”:
Működtetheti továbbra is az összes modult a maximális munkaponton, miközben aktiválódik a bypass dióda az árnyékos panelban így a termelés 9*10% + 1*0% =90% lesz.
Az összes modul áramát lecsökkenti, hogy a bypass dióda ne aktivizálódjon – tehát a rendszer termelése 10*7%= 70% lesz.
Tisztán kivehető mindkét esetben az első megoldás lesz a jobb.
A SolarEdge rendszer napelemenkénti munkapont vezérléssel 97%-ot hozna ki a rendszerből 9*10% + 1*7%= 97%
A példa is jól mutatja, hogy egyetlen apró eszköz milyen sokat segíthet elérni a magasabb termelést. Éppen ezért minden esetben érdemes körültekintően megtervezni a teljes rendszert, hogy az a lehető legmagasabb hatásfokon működhessen.
