איך הצללה משפיעה על פנלי שמש: זרם לעומת מתח

מדוע הזרם נפגע ראשון?

הזרם החשמלי בתא שמשי משתנה באופן כמעט ליניארי בהתאם לעוצמת האור: ככל שיותר פוטונים פוגעים בנקודת החיבור בתא, כך גדל זרימת האלקטרונים. אם חלק מהפנל מכוסה, התאים הממוקמים באותו אזור פוסקים להפיק אנרגיה. לעומת זאת, במערכת של תאי שמש מחוברים ברצף (סיריקלית), הזרם החשמלי חייב לעבור דרך כל התאים. התאים שאינם מכוסים אינם יכולים לעקוף את התאים המכוסים, ולכן זרם החשמלי בכל המערכת יורד לרמה שהתא החלש ביותר מסוגל להכיל.

המתח מתנהג בצורה אחרת. תא סיליקון אחד יוצר בערך 0.5–0.6 וולט במצב של מסלול פתוח (open-circuit), ומתח הפאנל הוא סך המתחים של כל התאים. כיסוי של מספר תאים משפיע במידה מינימלית על הסך הכולל. כשאין מטען מחובר, המתח במצב של מסלול פתוח נשאר קרוב לרמת התקין; במהלך הטענה, המתח המתפקד עשוי לירד בכ-10% או פחות. הטענה דורשת מתח ככוח דחף, ולכן המטען עדיין מסוגל להזרים זרם – רק שהזרם הזמין נמוך יותר.

דיודי בייפאס (Bypass diodes): מערכת השליטה בנזקים המובנית בפאנל

הפאנלים אינם חסרי הגנה מפני כיסוי חלקי של השמש. מרבית המודולים מכילים דיודי בייפאס המספקים לזרם מסלול חלופי סביב הקבוצה של תאים המכוסים מהשמש. כאשר קבוצה כזו מורידה את מתח הפאנל, הדיוד שלה נפתח והשאר התאים ממשיכים להפיק זרם במתח גבוה יותר אך בכמות זרם נמוכה יותר – בכך אנו אובדים את התרומה של הקבוצה המכוסה, אך לא את כל הפאנל.

יש שתי תוצאות ששווה להיות מודעים להן:

"הנזק הנגרם הוא פרופורציונלי, ולא קטסטרופי, כשהדיודים מבצעים את עבודתם כראוי. אזור מכוסה ב-20% גורם להפחתה בהפקה של אותו חלק בלבד, בתוספת הפסד כוח נוסף שנגרם על ידי הדיוד, במקום שהכל יפסק לעבוד." "דיוד שנפגע מחזיר את הבעיה למצב שבו כל הפאנל לא עובד כראוי, והתאים המכוסים מתחילים להפציד חום – תהליך המכונה 'נקודת חימום' (hot spot), שמוסבר בדף המניעת נקודות חימום שלנו נקודות חימום שלנו. אם הפאנל מתחמם באזור מסוים לאחר שגדל עץ, ראשית יש לחשוד בדיוד, ולא בתאים עצמם."

מבקרי טעינה מסוג MPPT מקלים על הנזק

מבקרי טעינה מסוג MPPT (Maximum Power Point Tracking) מתאימים באופן תמידי את קצב ההמרה שלהם לנקודת הפעולה המיטבית של הפאנל המכוסה. הם אינם יכולים להחזיר את האנרגיה שהתאים המכוסים לא הפיקו מלכתחילה, אך הם מונעים מהמבקר להפסיד את האנרגיה שנשארה. במקרה של מבקרי טעינה מסוג PWM (Pulse Width Modulation), פאנל מכוסה באופן כבד נוטה עוד יותר להתרחק מנקודת הפעולה האופטימלית שלו, והפער בין הכמות שהפאנל מפיק לכמות שהסוללה מקבלת גדל."

מה זה משנה לתאורות הרחוב בלילה?

כאשר חלק מהפאנלים מכוסים, הפקת האנרגיה יורדת, מה שעלול להשפיע על זמן התאורה של תאורות הרחוב. מבקרי טעינה מסוג MPPT מסייעים להקטין את הנזק ולשמור על פעולה תקינה של כל המערכת.

הכישלון בדרך-כלל מתחיל בבעיות פיננסיות, לפני שניתן לראות אותו בצורה גלויה. קטנת הקטיפת היומית אומרת שהסוללה נכנסת ללילה עם פחות אנרגיה מאוחסנת. התסמין הראשון הוא תקופת פעולה במלוא עוצמת האור הקצרה יותר, לאחר מכן האור נחלש מוקדם יותר מן הצפוי, ובמקרים הקיצוניים ביותר – הנורה כבר לא עובדת לפני עלות השחר. שום אחד מהתסמינים הללו אינו מעיד על תקלה בפנל השמש, ומסיבה זו השאלה הנשאלת הכי הרבה היא: “האור כבה בשעה 3 בבוקר”, ולא “הפנל נמצא בצל”.

צל חלקי לאורך פרק זמן ארוך גורם לבעיות נוספות: התאים שנמצאים בצל מפלטים חום, מה שמזדקן את החומרים שמקיפים את הסוללה ואת החיבורים בין החלקים השונים שלה. זה גורם להקטנת תקופת השימוש של הסוללה ב-30–50%, אך התהליך קורה בדרך אחרת.

בדיקת האתר: חמישה דקות, ללא צורך בכלי.

1. הלכו לבדוק את המערכת בשעות 9 בבוקר, צהריים ו-3 אחר הצהריים. הצללה יכולה להשתנות עם הזמן; ענף שלא גורם לבעיות ביוני עלול לגרום לבעיות בספטמבר.
2. חפשו את הגנבים הברורים – עץ חדש, עמוד דגל, מוט תצוגה, או לוויין שהורכב לאחר הפעלת המערכת.
3. בדקו את פני הפאנלים לנקיון. אבק וטיפות יכולים לגרום לצללה; הוראות הניקיון שלנו מפורטות בדף המתאים.
4. קראו את היומניק היומי של המפקח אם יש כזה. זרם טעילה שמגיע לשיא מוקדם ואז נעשה שטוח הוא סימן לבעיות במערכת; קו שטוח במדידות מהשחר מעיד על תקלה בחיבורים.
5. קצרו או מקמו מחדש את הפאנלים לפני שתרחיבו את שטח ההקמת המערכת. הוספת פאנלים נוספים עלולה להיות יקרה יותר מאשר הסרת הגורמים לצללה, ובנוסף היא תשאיר את מערכת הניהול של הצללה במקומה.

מה הדף הזה לא מכסה:

(הדף אינו מספק מידע כללי או פרטים נוספים על התקנת, תפעול או תיקון המערכת.)

הדף הזה מסביר את עקרונות הפיזיקה של הצללה עבור פנלים המחוברים במצב קבוע (DC) במערכות תאורה שאינן מחוברות לרשת חשמלית. הוא אינו מכסה מערכות המחוברות לרשת עם מיקרו-מנועי הפיכה (micro-inverters) או מכשירי אופטימיזציה של צריכת חשמל, אשר מתמודדים עם בעיות הצללה בדרכים אחרות. אם באתרכם יש צללה שאינה ניתנת להסרה, בצעו החישובים באמצעות מחשבון הגדלת השליט שלנו – המחשבון מביא בחשבון את הפחתת הפקת האנרגיה כתוצאה מהצללה – ובחרו את גודל הסוללה בהתאם לתנאי הצללה הקיימים, ולא לתנאי שמים זהירים לחלוטין.