Fotowoltaika: 7 paneli szeregowo, 4 zacienione – czy przeniesienie panelu lub dioda zwiększy uzysk?

Pytanie

Cześć Mam 7 paneli fotowoltaicznych połączonych szeregowo. Cztery I góry i trzy na fale, te cztery są zacienione przez połowę dnia . Cz jak dam z góry na dół jeden panel zwiększy to produkcję prądu? I jeżeli przy ty h trzech zamontuję diodę czy to zwiekszy produkcję prądu?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Samo przeniesienie jednego panelu z górnego (zacienionego) rzędu do dolnego (nasłonecznionego), jeśli wszystkie 7 modułów pozostaną w JEDNYM szeregu, praktycznie nie poprawi uzysku.
• Dodatkowe włączanie diody (blokującej lub bocznikującej) przy trzech dolnych panelach nie zwiększy produkcji; wręcz może ją nieznacznie obniżyć (spadek ≈ 0,5-0,7 V).

Kluczowe punkty
• Cały prąd stringu wyznacza najbardziej zacieniony panel.
• Każdy moduł już posiada fabryczne diody bypass, więc dokładanie kolejnych na zewnątrz nic nie da.
• Realną poprawę daje podział instalacji na dwa niezależne MPPT, mikroinwertery lub optymalizatory mocy.

Szczegółowa analiza problemu

1. Efekt „najsłabszego ogniwa”
   Przy połączeniu szeregowym prąd \(I_{string}\) jest ograniczony do \(I_{min}\) z siedmiu paneli:
   \[ I{string}= \min (I{M1},\dots , I_{M7}) \]
   Cztery zacienione moduły (50 % dnia) zmuszają pozostałe do pracy z obniżonym prądem, nawet jeśli same są w pełnym słońcu.

2. Przeniesienie jednego panelu
   • Mechaniczne przesunięcie nie zmienia faktu, że pozostałe trzy zacienione panele dalej limitują prąd.
   • Poprawa byłaby zauważalna TYLKO, gdyby przeniesiony panel znalazł się w oddzielnym stringu z własnym MPPT.

3. Dodatkowa dioda
   • Diody bocznikujące są już wewnątrz paneli (najczęściej 3 szt. na moduł).
   • Zewnętrzna dioda blokująca w szereg doda ~0,6 V spadku → realna strata mocy \(P_{straty}=0,6 V \times I_{string}\).
   • Zewnętrzna dioda bocznikująca równolegle do „zdrowych” paneli nie pracuje w normalnym zakresie i nie wnosi korzyści.

4. Skuteczne metody: a) Dwa stringi + dwa MPPT
   • String-1: 4 × panel (zacienione)
   • String-2: 3 × panel (nasłonecznione)
   Warunek: falownik z 2 niezależnymi trackerami MPPT i zakres napięciowy pozwalający na start od 3 modułów.
   b) Optymalizatory mocy (Tigo, SolarEdge) – MPPT dla każdego modułu.
   c) Mikroinwertery – konwersja DC/AC przy każdym panelu.

5. Obecne panele half-cut / multi-busbar
   Jeśli rozważasz wymianę/moduły dołożone – nowoczesne konstrukcje są mniej wrażliwe na częściowe zacienienie dzięki połówkowym ogniwom.

Aktualne informacje i trendy

• MLPE (Module Level Power Electronics) notuje roczny wzrost rynku > 15 %.
• Falowniki hybrydowe z ≥ 2 MPPT i funkcją ShadeFix/Smart-IV stają się standardem w małych instalacjach (<10 kW).
• Rozwijane są panele z wbudowanymi optymalizatorami (tzw. smart-modules).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Diody bypass zwierają zacienioną sekcję, obniżając napięcie panelu o ok. 1/3, ale pozwalają utrzymać prąd.
• Przykład: Panel 40 V, 10 A. Po zadziałaniu jednej diody: \(U_{MPP}\approx 27 V\), \(I_{MPP}\) nadal 10 A. Dla siedmiu paneli różnica napięcia to tylko 13 V, a spadek prądu (bez optymalizacji) sięga nawet 70-80 %.

Aspekty etyczne i prawne

• Zmiany w instalacji PV podlegają wymogom UTD i muszą być wykonane przez osobę z uprawnieniami SEP.
• Nieautoryzowana ingerencja w puszki przyłączeniowe paneli = utrata gwarancji producenta.
• Bezpieczeństwo przeciwpożarowe: nieprawidłowo dobrane diody mogą się przegrzewać (hot-spot).

Praktyczne wskazówki

1. Sprawdź specyfikację falownika (liczba MPPT, napięcie startu).
2. Jeśli dwa MPPT: rozdziel 4 + 3 panele, zmierz napięcie bezobciążeniowe Voc przy -15 °C (zapas bezpieczeństwa).
3. Rozważ optymalizatory na czterech zacienionych modułach – koszt ≈ 60–90 € / szt., zwrot 3-5 lat przy znacznym zacienieniu.
4. Monitoruj produkcję przed i po zmianach (datalogger falownika).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• String 3-panelowy może nie osiągnąć napięcia potrzebnego do rozruchu niektórych inwerterów (typowo 120–150 V).
• Optymalizatory/mikroinwertery zwiększają liczbę elementów aktywnych na dachu (potencjalne awarie).
• Ekonomiczny sens zmian zależy od taryfy odkupu i pozostałego okresu wsparcia (net-billing).

Sugestie dalszych badań

• Analiza cień-mapping (np. aplikacja PV*SOL/SketchUp) dla całego roku.
• Testy RSD (Rapid Shutdown) przy MLPE – przyszły wymóg norm EN 50549 w niektórych krajach.
• Śledzenie rozwoju technologii p-n-TOPCon/HJT z wbudowanymi bypassami na poziomie ogniw.

Krótkie podsumowanie

Zacienione cztery panele ograniczają prąd całego 7-modułowego szeregu. Ani przesunięcie jednego modułu (bez zmiany elektryki), ani dodanie zewnętrznej diody nie zwiększą istotnie uzysku. Realne rozwiązania to: podział na dwa stringi z osobnymi MPPT (jeśli pozwala na to falownik), zastosowanie optymalizatorów lub mikroinwerterów, bądź fizyczne usunięcie źródła cienia. Przed zmianami upewnij się, że parametry elektryczne mieszczą się w specyfikacji urządzeń i zachowane są wymogi bezpieczeństwa.