Współdzielenie przyłącza przez turbiny wiatrowe i fotowoltaikę jest korzystne, niestety turbiny często rzucają cień na moduły PV. W artykule przedstawiamy wyniki badań nad wpływem cienia rzucanego przez turbiny wiatrowe na produkcję energii z instalacji fotowoltaicznej. Dowiesz się, jak działają moduły PV pod cieniem, jaki jest wpływ cienia na ich trwałość oraz jakie działania można podjąć, by zminimalizować te straty. Zapraszamy do lektury!
Zacienianie modułów PV przez turbiny
Turbiny wiatrowe, oprócz produkcji ekologicznej energii elektrycznej, niestety rzucają cień na otaczający teren. Może to negatywnie wpływać na pracę zlokalizowanych w pobliżu instalacji fotowoltaicznych. Cień rzucany przez turbiny dzielimy na dwa rodzaje:
- Cień "statyczny" rzucany przez wieżę turbiny, poruszający się bardzo powoli
- Cień "dynamiczny" rzucany przez obracające się łopaty, bardzo szybki i trudny do przewidzenia
O ile problematyka cienia statycznego jest dobrze zbadana, to wpływ cienia dynamicznego wymaga dalszych badań. Wiadomo jednak, że cień dynamiczny pada z częstotliwością 0,25-1,2 Hz i dotyka znacznie większej powierzchni modułów PV.
Wpływ na produkcję energii
Cień na modułach fotowoltaicznych powoduje dwa negatywne efekty. Po pierwsze znacząco ogranicza produkcję energii elektrycznej przez zacienione moduły. Po drugie przyspiesza zużycie i degradację komórek fotowoltaicznych.
Szybsze zużycie modułów pod cieniem
Aby zminimalizować te negatywne efekty stosuje się odpowiednie rozwiązania techniczne. Przede wszystkim ważny jest wybór odpowiedniego falownika z zaawansowanym algorytmem MPPT. Celem MPPT jest optymalizacja pracy częściowo zacienionych modułów PV.
Niestety algorytmy MPPT radzą sobie dobrze z cieniem statycznym, ale znacznie gorzej z bardzo szybko zmieniającym się cieniem dynamicznym. Podobnie jest z diodami bocznikującymi w modułach PV - chronią przed cieniem statycznym, ale nie zdążą zadziałać przy cieniu dynamicznym.
Czytaj więcej: Cena za m2 i wycena 30 paneli fotowoltaicznych - Skalkuluj koszt instalacji
Działanie algorytmu MPPT pod cieniem
Aby lepiej zrozumieć problematykę wpływu cienia turbin na pracę instalacji fotowoltaicznej, przeprowadzono badanie polowe na farmie fotowoltaicznej o mocy 38 MW zlokalizowanej w pobliżu 3 turbin wiatrowych.
Porównywano 10-miesięczną produkcję energii szeregów modułów zacienianych oraz niezacienianych przez turbiny. Wyniki badań były następujące:
| Straty zależą od pogody | W dni pochmurne 0%, w dni słoneczne do 13% |
| Spadek produkcji energii DC | 6% latem, 5,3% jesienią/zimą |
| Spadek produkcji energii AC | 5,7% latem, 5,8% jesienią/zimą |
Wyniki badań nad zacienieniem dynamicznym
Powyższe wyniki pokazują, że straty energii spowodowane zacienieniem dynamicznym są istotne. Co ważne, każda farma fotowoltaiczna będzie inaczej reagować na zacienienie w zależności od jej parametrów i otoczenia. Niemniej warto stosować poniższe zalecenia, by zminimalizować te starty.
Zalecenia dla projektantów instalacji OZE
Aby zoptymalizować produkcję energii na farmie łączącej OZE, w tym turbiny wiatrowe i fotowoltaikę, projektanci powinni:
- Odpowiednio rozmieścić turbiny, aby rzucały jak najmniej cienia
- Rozważyć małe moduły PV (60 ogniw) na terenach narażonych na cień
- Zainwestować w wydajne falowniki radzące sobie z cieniem
- Regularnie badać kamerą termowizyjną zacieniane moduły PV
Podsumowując, współdzielenie infrastruktury przez turbiny wiatrowe i fotowoltaikę jest opłacalne, jednak zawsze wymaga indywidualnej analizy, aby zminimalizować straty produkcji energii spowodowane zacienieniem.
Podsumowanie
W artykule przyjrzeliśmy się problematyce zacieniania instalacji fotowoltaicznych przez turbiny wiatrowe. Okazuje się, że oprócz pozytywnego efektu współdzielenia infrastruktury, cień rzucany przez turbiny może negatywnie wpływać na pracę sąsiednich paneli PV.
Przedstawione badania pokazują, że straty energii spowodowane przez cień dynamiczny sięgają nawet 13% w słoneczne dni. Co więcej, cień ten wyraźnie przyśpiesza degradację i zużycie modułów fotowoltaicznych.
Aby zminimalizować te problemy, projektanci instalacji OZE powinni odpowiednio rozmieszczać turbiny i moduły PV, stosować wydajne falowniki oraz regularnie monitorować zacieniane moduły kamerą termowizyjną.
Mamy nadzieję, że artykuł rzucił nieco światła na tę istotną, acz rzadko poruszaną problematykę. Zachęcamy do śledzenia naszego bloga i udostępniania treści w mediach społecznościowych!
Tagi
Udostępnij
