Bagaimana Kegelapan Mempengaruhi Panel Suria: Arus Berbanding Voltan

Mengapa Arus Menurun Terlebih Dahulu

Arus yang mengalir dalam sel suria berkait rapat dengan kekuatan cahaya: semakin banyak foton yang mengenai bahagian sel suria tersebut, semakin banyak elektron yang dihasilkan. Jika sebahagian panel suria ditutupi, sel-sel yang terletak di bahagian tersebut tidak akan berfungsi dengan baik. Namun, dalam rangkaian sel suria yang disusun secara berurutan (seri), arus yang sama harus melalui setiap sel. Sel-sel yang tidak terkena cahaya tidak dapat mengalirkan arus melalui sel-sel yang terlindung oleh penutup, sehingga arus keseluruhan rangkaian akan menurun ke tahap yang mampu ditanggung oleh sel yang paling lemah.

Voltan berkelakuan berbeza. Satu sel silikon menghasilkan voltan sekitar 0.5–0.6 V pada keadaan rangkaian terbuka (open-circuit), dan voltan panel adalah jumlah voltan yang dihasilkan oleh semua sel tersebut. Menutupi beberapa sel tidak banyak mempengaruhi jumlah voltan keseluruhan. Tanpa beban yang disambungkan, voltan pada keadaan rangkaian terbuka tetap hampir normal; semasa proses pengecasan, voltan operasi mungkin menurun sekitar 10% atau kurang. Proses pengecasan memerlukan voltan sebagai tenaga penggerak, jadi pengisi bateri masih dapat mengalirkan arus yang cukup, walaupun jumlah arus yang mengalir lebih sedikit.

Dioda bypass: mekanisme kawalan kerosakan yang terbina dalam panel

Panel suria tidak sepenuhnya tidak berdaya melawan keadaan penutupan sebahagian sel akibat bayangan. Kebanyakan panel dilengkapi dengan dioda bypass yang menyediakan laluan alternatif bagi arus untuk mengelilingi kumpulan sel yang terkena bayangan. Apabila bahagian panel yang terkena bayangan menurunkan voltan keseluruhan, dioda bypass tersebut akan berfungsi untuk mengalihkan arus ke sel-sel yang tidak terkena bayangan, sehingga panel masih dapat menghasilkan tenaga dengan voltan yang lebih tinggi tetapi arus yang lebih rendah. Dengan ini, sumbangan dari bahagian panel yang terkena bayangan tidak hilang sepenuhnya.

Ada dua akibat penting yang perlu diketahui mengenai fungsi dioda bypass ini:

Kehilangan tenaga adalah berkadar, bukanlah bencana, apabila dioda berfungsi dengan baik. Kawasan yang ditutupi oleh bayangan (sekitar 20%) menyebabkan kerugian yang setara dengan jumlah tenaga yang dihasilkan oleh kawasan tersebut ditambah dengan penurunan tenaga yang disebabkan oleh dioda yang terlibat, bukanlah menyebabkan seluruh panel tidak berfungsi sama sekali.

Dioda yang rosak akan mengubah keadaan di mana sebahagian panel menjadi gelap kembali menjadi masalah yang melibatkan seluruh panel, dan sel-sel yang terkena bayangan mula memancarkan haba—ini merupakan mekanisme yang dijelaskan dalam halaman pencegahan titik panas kami titik panas kami. Jika panel suria menjadi terlalu panas di satu sudut setelah pohon tumbuh di sekitarnya, lebih baik anda syak pada keadaan dioda terlebih dahulu daripada sel-sel suria itu sendiri.

Pengawal MPPT memulihkan sebahagian daripada kerugian tersebut

Pengawal pengecasan jenis Maximum Power Point Tracking (MPPT) secara berterusan menyesuaikan nisbah konversi tenaga mengikut titik operasi terbaik panel yang terkena bayangan. Walaupun pengawal tersebut tidak dapat menghasilkan semula tenaga yang tidak dihasilkan oleh sel-sel yang terkena bayangan, ia dapat mencegah pembaziran tenaga yang tersisa. Pada pengawal jenis PWM, panel yang terlalu banyak terkena bayangan akan semakin jauh dari titik operasi optimumnya, dan jurang antara jumlah tenaga yang dihasilkan oleh panel dan jumlah tenaga yang disimpan dalam bateri akan semakin melebar.

Apakah kesannya terhadap lampu jalan pada waktu malam?

Ketika panel suria yang terkena bayangan tidak berfungsi dengan optimum pada waktu malam, lampu jalan mungkin tidak akan bercahaya dengan kuat seperti biasa. Ini disebabkan oleh pengurangan jumlah tenaga yang disimpan dalam bateri, yang seterusnya mempengaruhi jangka hayat dan kecerahan lampu jalan.

Kegagalan selalu bermula dari aspek kewangan sebelum ia dapat dilihat secara nyata. Hasil pengumpulan tenaga harian yang berkurangan bermakna bateri memasuki setiap malam dengan jumlah tenaga yang lebih sedikit yang disimpan. Simptom pertama adalah tempoh pencahayaan penuh yang lebih pendek, kemudian lampu menjadi redup lebih awal daripada yang dijangka, dan dalam kes yang paling teruk, lampu tidak berfungsi lagi sebelum subuh. Semua ini tidak menunjukkan masalah pada panel suria itu sendiri; itulah sebabnya aduan yang paling sering kita terima adalah “lampu padam pada pukul 3 pagi”, bukan “panel suria terlindung dari sinar matahari”.

Penyumbatan cahaya secara berterusan dalam jangka panjang akan menyebabkan masalah tambahan, iaitu sel-sel suria yang terlindung tersebut memancarkan haba, yang seterusnya merosakkan lapisan pelindung dan sambungan solder. Kesan ini menyebabkan penurunan jangka hayat panel suria sebanyak 30–50%. Kedua-dua masalah ini (kekurangan tenaga dan kerosakan akibat penyumbatan cahaya) sebenarnya disebabkan oleh faktor yang berbeza, tetapi akibatnya sama.

Pemeriksaan tapak: hanya memerlukan lima minit, tanpa menggunakan sebarang alat.

1. Berjalanlah mengelilingi kawasan tersebut pada pukul 9 pagi, tengah hari, dan 3 petang. Peredaran bayangan boleh berubah; dahan yang tidak mengganggu pada bulan Jun mungkin menjadi penyebab masalah pada bulan September.
2. Cari “pencuri” yang jelas – seperti pokok baru, tiang bendera, pancang papan tanda, atau antena satelit yang baru dipasang setelah sistem diaktifkan.
3. Periksa permukaan panel untuk kekotoran. Debu dan kotoran lain boleh dibersihkan; panduan pembersihan kami terdapat di halaman khusus.
4. Baca log harian pengawal sistem (jika ada). Arus pengisian bateri yang mencapai puncak pada awal hari kemudian menurun mendadak merupakan tanda adanya gangguan akibat bayangan; jika graf arus pengisian tetap rata sepanjang waktu (tidak berubah) sejak matahari terbit, itu mungkin menunjukkan masalah koneksi.
5. Potong atau pindahkan dahan yang menghalangi cahaya matahari sebelum menambah jumlah panel suria. Menambah jumlah panel untuk mengatasi masalah bayangan memerlukan kos yang lebih tinggi daripada sekadar menghilangkan dahan tersebut, dan cara ini juga akan membuat mekanisme pengurusan bayangan tetap berfungsi seperti biasa.

Apa yang tidak dibincangkan dalam halaman ini:

Halaman ini menjelaskan prinsip fizik penggunaan pencahayaan panel solar yang disambungkan secara terus (DC-coupled) dalam sistem pencahayaan luar grid (off-grid). Ia tidak meliputi sistem panel solar yang disambung ke grid dan menggunakan mikro-inverter atau alat pengoptimum kuasa (power optimizers), yang menguruskan kesan penutupan cahaya matahari dengan cara yang berbeza. Jika kawasan anda mempunyai unsur penutupan cahaya yang tidak dapat dihilangkan, sila gunakan kalkulator saiz pengawal (controller sizing calculator) kami sizing calculator kami untuk mengira keperluan sistem tersebut. Kalkulator ini mengambil kira pengurangan kapasiti pengeluaran tenaga akibat penutupan cahaya, dan membantu anda memilih saiz bateri yang sesuai berdasarkan keadaan sebenar, bukan berdasarkan anggapan cuaca yang cerah.