Tym modułom cień jest niestraszny
Typowe moduły fotowoltaiczne składają się z bloków ogniw słonecznych połączonych w stały sposób. W przypadku zacienienia część ogniw jest wyłączana, co zmniejsza efektywność całego systemu. Jednak zespół badawczy z TU Delft postanowił to zmienić. Ich moduły fotowoltaiczne są rekonfigurowalne, co oznacza, że mogą dostosowywać swoje połączenia elektryczne w zależności od warunków oświetleniowych.
Jak działa wynalazek Holendrów?
W badaniach opublikowanych w czasopiśmie "Nature Communications" naukowcy opisują swoje prototypy modułów fotowoltaicznych, które zostały zainstalowane w realistycznych warunkach operacyjnych. Wykorzystali matrycę przełączników z MOSFET-ami, co pozwoliło na przyjęcie aż 27 różnych konfiguracji elektrycznych. Oznaczono je jako s1p6, s2p3, s3p2 i s6p1, gdzie pierwsza liczba wskazuje, ile bloków jest połączonych szeregowo w tworzeniu ciągu, a druga liczba wskazuje, ile ciągów szeregowo połączonych bloków jest połączonych równolegle.
Naukowcy potrafili wybrać najlepszą konfigurację modułu, biorąc pod uwagę warunki oświetleniowe, za pomocą synchronicznego algorytmu rekonfiguracji, który mierzył prąd zwarcia sześciu bloków ogniw.
"W momencie, gdy moduł PV jest równomiernie oświetlany, wybierana jest konfiguracja s6p1, ponieważ dostarcza najniższy prąd i minimalizuje straty Joule'a", wyjaśniają. "Z drugiej strony, gdy moduł PV jest częściowo zacieniony, wybierane są konfiguracje z równolegle połączonymi blokami, aby zmniejszyć straty spowodowane nierównością prądu" - wyjaśniają badacze.
Obiecujące wyniki testów
Przeprowadzone testy porównawcze wykazały, że podczas braku zacienienia, moduł referencyjny wyprodukował o 1,9% więcej energii niż moduł rekonfigurowalny z powodu dodatkowych strat rezystywnych w matrycy przełączników.
Jednak w warunkach zacienienia, rekonfigurowalny moduł fotowoltaiczny dostarczył od 4,8% do 13,7% więcej energii niż panel referencyjny, uzyskując wyższą średnią wydajność na poziomie 10,2%.
Naukowcy zaznaczają, że uzyskane wyniki nie obejmują energii zużywanej przez matrycę przełączników i obwody czujników.
"Nawiasem mówiąc, podczas wszystkich eksperymentów z cieniowaniem, około 40% energii dostarcza konfiguracja s1p6, w której wszystkie sześć bloków ogniw jest połączonych równolegle", informują badacze. "Choć s1p6 jest najbardziej odporna na cieniowanie z 27 możliwych konfiguracji, to jednocześnie ta konfiguracja generuje największe prądy i może prowadzić do największych strat na poziomie systemu" - wyjaśnili naukowcy.
Naukowcy planują dalsze badania, w tym testowanie algorytmów asynchronicznych i wykorzystanie mikrokontrolera w inteligentnej skrzynce przyłączeniowej. Dzięki takim badaniom, praca modułów fotowoltaicznych może przestać być problemem.
To fascynujący rozwój w dziedzinie fotowoltaiki, który może przyczynić się do zwiększenia wydajności energetyki słonecznej. Bądźcie z nami, aby śledzić najnowsze wiadomości z dziedziny energii!
