Hoe schaduw de prestaties van een zonnepompsysteem beïnvloedt
In het huidige streven naar groene landbouw en energiezuinige irrigatie winnen zonnepompsystemen aan populariteit vanwege hun kostenloze werking en milieuvriendelijke eigenschappen. Experts uit de sector waarschuwden echter onlangs dat een vaak over het hoofd geziene factor – gedeeltelijke schaduw – een verborgen killer wordt die de systeemprestaties aanzienlijk kan verminderen en zelfs permanente schade aan de apparatuur kan veroorzaken.
Dit is geen simpele reductie, maar een "-vat-effectd"-achtige duikvlucht.
In tegenstelling tot wat algemeen wordt aangenomen, gaat de impact van schaduw op zonnepompsystemen veel verder dan alleen: hoe meer gebied er wordt geblokkeerd, hoe minder stroom er wordt opgewekt.
"De kern van het probleem ligt in het serieschakelingsontwerp van zonnepanelen, ", legde ingenieur Wang van een toonaangevend Chinees onderzoeksinstituut voor nieuwe energie uit. "Een standaardmodule bestaat uit 60 of 72 in serie geschakelde cellen. De uitgangsstroom wordt niet bepaald door de sterkste cel, maar door de zwakste. Zodra een cel volledig bedekt is met bladeren, vogelpoep, stof of zelfs de schaduw van een elektriciteitspaal, verandert hij van een 'generator' in een 'weerstand', die energie van andere cellen verbruikt en warmte genereert, waardoor de stroomsterkte in de hele reeks sterk daalt. "
Dit fenomeen, bekend als het "-vateffect of "-hotspoteffect, heeft verwoestende gevolgen: zelfs als slechts 10% van het paneeloppervlak geblokkeerd is, kan het vermogen van de hele installatie met meer dan 50%, of zelfs meer, dalen. Voor zonne-waterpompen, die sterk afhankelijk zijn van realtime stroomopwekking, betekent dit een drastische daling van de opvoerhoogte en de wateropbrengst.
Van stagnatie van de prestaties tot hardwarestoringen: het systeem loopt meerdere risico's
De kettingreactie van schaduw gaat veel verder dan een verminderde waterafvoer:
● Frequent starten en stoppen van de pomp: Wanneer wolken voorbijtrekken of schaduwen verschuiven, fluctueert het uitgangsvermogen van de module op kritieke punten sterk, waardoor de pompmotor regelmatig start en stopt. Deze herhaalde schokken verkorten de levensduur van de pomp en de controller aanzienlijk.
● Volledig systeem afsluiten: Zonnepompen hebben doorgaans een minimale startspanning of een bepaald vermogen. Zodra de opbrengst door schaduw onder deze drempel daalt, stopt het hele systeem met werken, zelfs als er nog voldoende zonlicht is.
● Schade aan modules door hotspots:Beschaduwde cellen blijven opwarmen, waardoor het verouderen en vergelen van het inkapselingsmateriaal (EVA) op den duur versnelt. Dit kan leiden tot delaminatie van de cellen en permanente schade aan het zonnepaneel, wat een veiligheidsrisico vormt.
● Onevenwicht tussen vraag en aanbod: Zonnepompsystemen zijn ontworpen om de vermogenscurve van de pomp nauwkeurig af te stemmen op de opbrengstkarakteristieken van het zonnepaneel. Schaduw verstoort deze afstemming volledig, waardoor het systeem niet optimaal kan functioneren.
Wetenschappelijke locatieselectie en regelmatig onderhoud zijn de sleutel
● Locatiekeuze is de eerste verdedigingslinie: Voordat u met de installatie begint, moet u nauwkeurig inschatten hoe het zonlicht het hele jaar door schijnt. Zo weet u zeker dat de installatieplek zich van zonsopgang tot zonsondergang vrij bevindt van gebouwen, elektriciteitsmasten, schoorstenen of snelgroeiende bomen.
● Zorgvuldig onderhoud: Maak de panelen regelmatig (bijvoorbeeld elke twee weken) schoon om stof, vogelpoep en andere verontreinigingen te verwijderen. Verwijder ook direct het onkruid eromheen om te voorkomen dat er in de winter sneeuw op komt te liggen.
● Optimaliseer het systeemontwerp: Voor scenario's waar schaduwen onvermijdelijk zijn, kunnen MLPE-technologieën (Component-Level Power Electronics), zoals micro-omvormers of power optimizers, worden overwogen. Deze technologieën kunnen de impact van schaduw op het totale systeem aanzienlijk verminderen wanneer één component of zelfs één cel in de schaduw staat, maar dit zal de initiële investering dienovereenkomstig verhogen.
Zorgen dat zonnepanelen gedurende hun hele levensduur beschermd zijn tegen schaduw is essentieel voor een stabiele, efficiënte en langdurige werking van het gehele irrigatiesysteem. Bij investeringen in groene energie kunnen de kosten van zelfs een vleugje schaduw veel hoger uitvallen dan verwacht.
