Obnovitelný zdroj energie – solární energie z domu Helios

Není žádným tajemstvím, že diody se používají při výrobě solárních panelů, stejně jako při jejich instalaci. Většina uživatelů však nemá jasnou představu o tom, jakou roli tyto diody hrají a proč jsou vůbec potřeba.
Pokusíme se osvětlit tuto složitou problematiku a formulovat základní pravidla pro použití diod při instalaci solárních elektráren.

Většina solárních panelů se skládá z několika solárních článků. Nejjednodušší ekvivalentní obvod solárního článku vypadá takto:

Obr. 1 Náhradní obvod fotovoltaického článku

Zde Rп je sériový odpor fotovoltaického článku, Rш je paralelní (zkratový) odpor fotovoltaického článku.
Obvykle jsou všechny prvky v solárním panelu zapojeny sériově, což může vést k problému s „černými skvrnami“. Podívejme se na schéma solární baterie. Zátěž označíme jako Rн.

Obr. 2 Schéma solární baterie

Pokud je jeden z prvků zastíněn, jeho elektromotorické síla mizí a aktivní odpor se s jeho zastíněním zvyšuje. Je snadné uhodnout, že zastíněný článek uvolní většinu energie solární baterie, což může způsobit jeho přehřátí a selhání a s ním i celého solárního panelu.
Aby se tomuto nežádoucímu jevu zabránilo, musí být každý fotovoltaický článek paralelně zapojen diodou.

Obr. 3 Schéma zapojení fotovoltaického panelu s bočními diodami.

Pokud je solární článek osvětlen, je bypassová dioda zablokována elektromotorickým polem samotného článku a neprotéká jím žádný proud, solární baterie pracuje v normálním režimu. Při zastínění elektromotorické pole zmizí, dioda se otevře a veškerý proud protéká kolem článku, aniž by ho poškodil. Fotovoltaický článek, stejně jako celá solární baterie, tak nesežene.

Samozřejmě je velmi obtížné a drahé přepínat jednotlivé články, proto se diody obvykle zapojují do skupiny článků. V závislosti na výkonu a provedení solární baterie může být v montážní krabici různý počet přepínacích diod.

Nyní je asi jasné, proč jsou bypassové diody potřeba, je také naprosto jasné, že je není nutné instalovat samostatně, jsou již uvnitř solárních panelů. Solární panely bez bypassových diod se dají sehnat, ale to je velmi vzácné.

Blokovací diody pro solární panely

Kromě paralelních diod se hojně používají i blokovací diody. Proč jsou potřeba? Uvažujme paralelní zapojení dvou solárních baterií. Pro přehlednost je znázorníme jako diody.

Obr. 4 Paralelní zapojení dvou solárních panelů.

Pokud je jeden ze solárních panelů zastíněn, byť jen částečně, vznikne poměrně nepříjemný obraz: zastíněný modul se stane zátěží pro osvětlený, dojde k protiproudu a dodatečnému ohřevu. Situace se zhoršuje, pokud je odpor zátěže vysoký, a to se může snadno stát, pokud je baterie nabitá. V extrémním případě dojde jednoduše ke zkratu osvětleného panelu přes zastíněný.
Pokud jsou však solární panely dva, pak není všechno tak špatné, v obvodu bude protékat zkratový proud jednoho solárního panelu, který, jak víme, není tak velký, aby panel nějak poškodil.

Obr. 5 Paralelní zapojení tří solárních panelů.

Jiná věc je, pokud je paralelně zapojeno více než dva solární panely. Pak při zastínění může v obvodu protékat součet několika zkratových proudů a zastíněný solární modul může snadno selhat. V tomto případě by se pro eliminaci protiproudu měla pro každý paralelní řetězec, ať už se jedná o jeden solární panel nebo o několik zapojených sériově, instalovat blokovací dioda.

Obr. 6. Použití blokovacích diod při paralelním zapojení solárních panelů.

Takže jsme zvážili jediný případ, kdy je skutečně nutné dodatečně nainstalovat blokovací diody.
Dioda se připojuje pomocí konektorů MC4. Krása spočívá v tom, že je prostě nemožné ji zapojit špatným směrem, protože + a – MC4 jsou různé a při špatném směru prostě nebudou fungovat. Diody se vyznačují maximálním proudem 5 až 30 A. Je nepravděpodobné, že byste našli více než 30 A, protože se jedná o maximální proud pro konektor MC4.

Záměrné zastínění solárních panelů

Stínení solárních panelů je velký problém, ale někdy je vytvářeno záměrně. Docela populární je myšlenka instalace solárních panelů na různých světových stranách, například na východě a na západě. Nápad je to opravdu dobrý. Obětováním celkového denního výkonu zlepšujeme rozložení tohoto výkonu během dne, tedy zvyšujeme ranní a večerní část. Baterie se tak méně cyklicky vybíjí a déle vydrží. V takových systémech by se měly používat dva nezávislé trackery, tedy dva solární regulátory, což je celkem logické, solární panely jsou osvětleny odlišně a každý má svůj vlastní pracovní bod.
Příklad takové elektrárny jsme již probrali v recenzi „Instalace solárních panelů na různé sklony střechy“.
Velmi často se však, většinou z důvodu úspornosti, oba solární panely připojují k jednomu regulátoru. Údajně druhý regulátor vůbec není potřeba a vzájemný vliv solárních panelů lze eliminovat pomocí diod. Používá se dokonce i termín „oddělovací“ diody. Blokovací diody jsou v této situaci skutečně nezbytné, spíše jako opatření protipožární bezpečnosti. Během dne je však jeden ze solárních panelů neustále blokován diodou, funguje pouze ten nejsvícenější. Ve skutečnosti si solární panely vzájemně ruší práci a v takovém systému nemají mnoho využití.
Takže pokud máte solární panely v různých podmínkách, může se jednat o různé solární panely, různou orientaci vzhledem ke světovým stranám nebo různé úhly instalace – používejte samostatné regulátory nabíjení. Diody vám nepomohou udržet výrobu. Obecně, jak jsme zjistili, diody by se měly instalovat pouze v jednom případě, kdy jsou paralelně zapojeny tři nebo více solárních panelů nebo skupin solárních panelů.