Off-grid: 7 paneli szeregowo, zacienienie, dioda blokująca – czy wzrośnie wydajność?

Pytanie

Mam off gird 7paneli połączone szeregowo 420 w trzy górne są zacienione do godzi 11 4 dolne są nasłonecznione odgodz.8.30 czy jak zamontuje diodę blokują a pomiędzy nimi to wydajność wzrośnie? Panele mają po 2 diody

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Nie, wstawienie dodatkowej diody blokującej między trzema górnymi (zacienionymi) a czterema dolnymi (nasłonecznionymi) panelami w jednym szeregowym stringu nie zwiększy wydajności – doda jedynie spadek napięcia i straty mocy.
• Aby naprawdę ograniczyć wpływ zacienienia, należy rozdzielić panele na odrębne stringi z niezależnym MPPT albo zastosować optymalizatory/mikroinwertery.

Szczegółowa analiza problemu

1. Zjawisko ograniczenia prądu w stringu

   • W połączeniu szeregowym ten sam prąd płynie przez wszystkie moduły. Zacieniony panel (lub jego sekcja) staje się „wąskim gardłem”.
   • Wbudowane w moduł diody bypass „odcinają” tylko części ogniw wewnątrz panelu, ale nie odłączają całego panelu od szeregu, więc prąd wciąż jest ograniczony.

2. Rola diody blokującej vs. bypass

   • Dioda bypass (równoległa) służy do ominięcia zacienionych sekcji W OBRĘBIE panelu.
   • Dioda blokująca (szeregowa) chroni stringi połączone RÓWNOLEGLE przed przepływem wstecznym; nie podnosi prądu w jednym stringu.
   • Dodanie jej w Twojej konfiguracji skutkuje wyłącznie ∆U ≈ 0,25-0,5 V (Schottky) straty oraz ≈ 0,5–1 % mniej energii.

3. Co faktycznie zadziała
   a) Podział na 2 stringi (3 + 4 moduły) i dwa niezależne wejścia MPPT kontrolera/inwertera – każdy string pracuje w swoim punkcie mocy.
   b) Optymalizatory mocy (Tigo, SolarEdge P-series, Huawei SUN2000-P) – lokalne MPPT na każdym panelu; zacieniony moduł nie dławi reszty.
   c) Mikroinwertery DC/AC per panel – pełna niezależność, najskuteczniejsze przy częstym lub dynamicznym cieniu.
   d) Fizyczna eliminacja cienia (przesunięcie paneli, przycięcie gałęzi).

4. Teoria (I-V characteristics)

   • Bez zacienienia: \(I_{string}=I_{sc}\_{panel}\).
   • Zacienienie 3/7 paneli do 10 % prądu: \(I_{string}\approx 0,1I_{sc}\); moc całkowita spada prawie siedmiokrotnie.
   • Po podziale: jeden MPPT próbuje punktu dla \(V_{3p}\), drugi dla \(V_{4p}\); ograniczenie prądem zacienionych paneli przestaje obowiązywać dla drugiego stringu.

Aktualne informacje i trendy

• 2023-2024: gwałtowny wzrost MLPE (Module Level Power Electronics); ponad 50 % nowych dachowych instalacji w USA i >30 % w UE korzysta z optymalizatorów lub mikroinwerterów.
• Panele „half-cut” i „triple-cut” z 6 bypassami ograniczają straty przy częściowym cieniu o dodatkowe 3-5 %.
• Standardy UL 3741 / IEC 63027 wprowadzają wymagania odłączania na poziomie modułu – diody blokujące nie spełniają tego wymogu, natomiast optymalizatory tak.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Strata mocy na diodzie: \(P=V_f \cdot I\). Dla 10 A i \(V_f=0,35 V\) → 3,5 W ciepła; to dodatkowe nagrzewanie i minimalnie niższa sprawność MPPT.
• Optymalizator zamienia ograniczenie prądowe na podniesienie napięcia tak, by moc przypadająca na dany panel była maksymalna: \(P_{opt}=V_{out}\cdot I_{string}=const\).

Aspekty etyczne i prawne

• Zgodność z PN-EN 62446-1 (odbiór instalacji FV) oraz wymogi UDT w Polsce: modyfikacje elektryczne muszą zachować klasę ochronności II i wymagane odstępy izolacyjne.
• Dodanie diod w polu modułów zwiększa ryzyko przegrzania i pożaru, jeśli nie zostaną dobrane i zabudowane zgodnie z IEC 61730.

Praktyczne wskazówki

1. Sprawdź specyfikację regulatora/inwertera: zakres napięć MPP, ilość trackerów.
2. Jeśli dwa MPPT:
   • String 1: 3× Vmp ≈ 3 × 34 V = ~102 V.
   • String 2: 4× Vmp ≈ 136 V. Oba zwykle mieszczą się w 60-150 V urządzeń off-grid 150 Vdc.
3. Brak drugiego MPPT – rozważ Tigo TS4-A-O (60 V/15 A) lub podobne; koszt ok. 140 zł/panel.
4. Przed montażem optymalizatorów wykonaj pomiar I-V (np. Seaward PV200) – zobaczysz realne ograniczenie prądu.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Podział na niesymetryczne stringi wymaga potwierdzenia, że różnica napięć nie wyjdzie poza zakres kontrolera przy niskich temperaturach (Voc).
• Optymalizatory dodają własne straty (≈1 %), ale i tak bilansują się na plus przy >5-10 % zacienienia.

Sugestie dalszych badań

• Testy z kamerą termowizyjną pod kątem hot-spotów w zacienionych modułach.
• Analiza ekonomiczna MLPE vs. utrata kWh przy obecnym profilu cienia (symulacja PV*SOL / PVSyst).
• Obserwacja rynku paneli z wbudowanymi mikro-optymalizatorami (Enphase IQ8D).

Krótkie podsumowanie

Dodatkowa dioda blokująca w jednym szeregowym stringu nie rozwiąże problemu – ograniczenie prądowe pozostanie, a pojawi się spadek napięcia i strata mocy. Skuteczne są: podział na niezależne stringi z osobnymi MPPT, optymalizatory mocy lub mikroinwertery oraz eliminacja przyczyny cienia. Dzięki temu energia z czterech dobrze oświetlonych paneli nie będzie „dławiona” przez trzy zacienione.