Diody bocznikujące, nazywane też diodami bypass, to elementy konstrukcji systemu fotowoltaicznego, które pozwalają poradzić sobie z częściowym zacienieniem instalacji. To właśnie częściowe zacienienie stanowi jeden z głównych powodów spadku wydajności całej instalacji.
Jakie zagrożenia niesie ze sobą częściowe zacienienie paneli PV
Częściowe zacienienie paneli fotowoltaicznych – sytuacja, w której część modułów mocno się nagrzewa, podczas gdy do pozostałych nie dociera promieniowanie słoneczne – skutkuje dysproporcjami w przepływie prądu pomiędzy panelami. Może to spowodować powstanie zjawiska odwrotnej polaryzacji, które oznacza, że zacienione ogniwa pobierają energię zgromadzoną w sąsiednich ogniwach, po czym dochodzi do jej utraty w formie ciepła. Moduły, które zbyt mocno się nagrzewają mogą się w końcu przegrzać, uszkadzając całą instalację.
Zasada działania diod bocznikujących
Diody bocznikujące reagują w oparciu o dane pozyskane dzięki czujnikom mierzącym temperaturę. Identyfikują w ten sposób zbyt gorące ogniwa, a następnie odłączają je od całego łańcucha.
Zadaniem diody bocznikującej jest ochrona instalacji przed negatywnymi skutkami zacienienia. Dioda taka wyłącza z łańcucha paneli fotowoltaicznych zacieniony łańcuch ogniw, dzięki czemu starty uzysku energii w całym systemie są redukowane do minimum. Panele PV łączy się szeregowo, w związku z czym już jeden zacieniony element skutkuje spadkiem wydajności całej instalacji, stając się jej najsłabszym ogniwem. Brak zabezpieczenia w postaci diod bocznikujących – montowanych równolegle do paneli – powoduje, że w opisanej sytuacji cała instalacja może ulec uszkodzeniu.
Można powiedzieć, że dioda bocznikująca pozwala, żeby prąd elektryczny, który “utknąłby” w zacienionym ogniwie fotowoltaicznym, omija je, przypływając przez tę diodę i płynie dalej, co widać na poniższym schemacie.
Czy liczba diod bocznikujących ma znaczenie
Standardowo panele fotowoltaiczne wyposażone są w 3 diody bocznikujące połączone równolegle z łańcuchem 20-24 ogniw. Dzięki takiemu rozwiązaniu praca każdego z trzech fragmentów panelu jest niezależna. Chodzi o to, żeby w przypadku punktowego zacienienia wyłączony został tylko jeden łańcuch ogniw, a nie cały panel.
Warto inwestować w moduły wyposażone w jak największą liczbę diod bocznikujących, ponieważ wtedy w razie zacienienia możliwe jest punktowe odłączenie tylko tych ogniw, które są zacienione. Jedna dioda bypass może unieruchomić całą instalację, dwie są zdolne do wyłączenia połowy modułów, trzy unieruchamiają 33% powierzchni instalacji, cztery 25% itd.
W którym miejscu instalacji montuje się diody bocznikujące
Diody bocznikujące montowane są zwykle w puszce przyłączeniowej z tyłu panelu fotowoltaicznego, dzięki czemu możliwa jest ich szybka wymiana w razie awarii.
Diody bocznikujące, a ładowania akumulatora bezpośrednio z panelu fotowoltaicznego
Konsekwencją stosowania diod bocznikujących jest brak możliwości ładowania akumulatora bezpośrednio z panelu fotowoltaicznego, ponieważ w przypadku zacienienia dioda bypass spowodowałaby zwarcie na akumulatorze. Oczywiście ładowanie akumulatora bezpośrednio baterią słoneczną nie jest wskazane nawet w przypadku braku diody bypass w panelu fotowoltaicznym z uwagi na niedostosowanie prądu i napięcia ładowania.
Czym skutkuje awaria diody bocznikującej
Zepsuta dioda bocznikowa albo na stałe odłączy 1/3 modułu (jeśli mamy do czynienia z systemem, w którym 3 diody bocznikujące połączone są równolegle z łańcuchem 20-24 ogniw), albo nie będzie ich odłączać, gdy zajdzie potrzeba. To prosta droga do powstania mikropęknięć, następnie do hotspotów i wreszcie – do przepalonej folii, co może zwiększać ryzyko zwarcia łukowego do ramy i stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa bezpieczeństwa użytkowników.
W wypadku instalacji, które posadowione są w miejscu regularnie zacienianym warto zainwestować w mikroinwertery lub optymalizatory mocy.
Inwestycja w wysokiej jakości moduły słoneczne wyposażone w wiele diod bocznikujących nie powinna być powodem, dla którego wybierzemy kiepską lokalizację instalacji fotowoltaicznej w miejscu zacienionym. Taki błąd w myśleniu będzie skutkował dużą awaryjnością instalacji i utratą części wytworzonej przez nią energii elektrycznej.
Podsumowanie
W celu ograniczania negatywnych skutków zacienienia paneli fotowoltaicznych stosuje się diody bocznikujące. Pozwalają one pozwala na przepływ prądu z ominięciem zacienionego ogniwa. Element ten instalowany jest w puszce przyłączeniowej, który znajduje się na tylnej stronie modułu PV. Im większa jest liczba diod, tym wyższy jest możliwy uzysk energii elektrycznej z panelu. W przypadku gdy podczas montażu instalacji fotowoltaicznej nie ma możliwości uniknięcia zacienia, zastosowanie panele wyposażonych w znaczną liczbę diod bocznikujących jest optymalnym rozwiązaniem. Brak diod prowadzi do uszkodzenia instalacji PV.