Výzkumníci TU Deflt provedli první pokus o ověření rekonfigurovatelných solárních modulů pomocí prototypů ve venkovních testech. Panely se skládají ze dvou nebo více bloků solárních článků. Ty se připojily ke spínací matici. A údajně dosahují o 10,2 % vyššího energetického výnosu než běžné moduly odolné vůči stínu za podmínek částečného zastínění.
Skupina výzkumníků z nizozemské Delft University of Technology (TU Delft) vyvinula nový design rekonfigurovatelných fotovoltaických modulů. Ty údajně dokážou poskytnout o 10 % vyšší energetický výnos než běžné fotovoltaické panely odolné vůči stínu s pevným propojením a šesti bypass diodami, při scénáři částečného stínování.
„Rekonfigurovatelný fotovoltaický modul se obvykle skládá ze dvou nebo více bloků solárních článků. Ty se následně připojily ke spínací matici,“ vysvětlili vědci. ,,Spínací matice může dynamicky upravovat elektrické propojení mezi bloky podle podmínek osvětlení. A zároveň maximalizovat výstupní výkon modulu.“
Ve studii „Elektrický výkon plně rekonfigurovatelného sériově paralelního fotovoltaického modulu“, publikované v Nature Communications, výzkumná skupina uvedla, že jejich práce představuje první pokus o ověření rekonfigurovatelných modulů. A to za pomocí prototypů instalovaných za realistických provozních podmínek.
Akademici implementovali spínací matici s MOSFETy, což podle nich umožňuje modulu přijmout 27 různých sériově-paralelních elektrických konfigurací. Ty se klasifikují jako s1p6, s2p3, s3p2 a s6p1. Přičemž první číslo udává, kolik bloků se zapojilo v sérii tvořící řetězec. A druhé číslo udává, kolik řetězců sériově zapojených bloků se zapojilo paralelně.
Rekonfigurovatelný fotovoltaický modul
Vědci uvedli, že by mohli identifikovat nejlepší konfiguraci modulu zvážením podmínek osvětlení pomocí synchronního rekonfiguračního algoritmu. Ten měří zkratový proud šesti bloků buněk.
„Když je FV modul rovnoměrně osvětlen, zvolí se konfigurace s6p1. A to proto, protože dodává nejnižší proud a minimalizuje ztráty Joule,“ vysvětlili. ,,Na druhou stranu, když bude FV modul částečně zastíněn, budou zvoleny konfigurace s paralelně propojenými bloky,. Proto, aby se snížily ztráty způsobené nesouladem proudu.“
Tým porovnával výkon prototypu rekonfigurovatelného panelu s výkonem referenčního panelu s pevným propojením po dobu čtyř měsíců za různých podmínek stínění. ,,K postupnému zastínění a odstínění bloků během východu a západu slunce se použily různé délky tyčí,“ uvedlo.
Testy ukázaly, že bez jakéhokoli stínění produkoval referenční panel o 1,9 % více energie než rekonfigurovatelný modul. A to díky dodatečným odporovým ztrátám v jeho spínací matici. Naproti tomu rekonfigurovatelný FV modul produkoval o 4,8 % až 13,7 % více energie než referenční panel za podmínek stínění a vyšší průměrný výnos o 10,2 %.
Skupina uvedla, že výnos rekonfigurovatelného modulu nezahrnuje energii spotřebovanou spínací maticí a snímacími obvody.
,,Během všech experimentů se stínováním bylo asi 40 % energie dodáno konfigurací s1p6, ve které je všech šest bloků buněk zapojeno paralelně,“ uvedli vědci. Přestože je s1p6 z 27 možných konfigurací nejvíce tolerantní vůči stínování, je to také ta, která generuje nejvyšší proudy. A proto může vést k nejvyšším ztrátám na úrovni systému.
Do budoucna řekli, že chtějí otestovat asynchronní algoritmy a využít mikrokontrolér v chytrém spojovacím boxu.
Zdroj: pv-magazine, Vapol