Turbina wiatrowa rzuca cień na fotowoltaikę – ciemne strony współdzielenia przyłącza

Turbina wiatrowa rzuca cień na fotowoltaikę – ciemne strony współdzielenia przyłącza
Autor Agata Bąk
Agata Bąk30.01.2024 | 4 min.

Współdzielenie przyłącza przez turbiny wiatrowe i fotowoltaikę jest korzystne, niestety turbiny często rzucają cień na moduły PV. W artykule przedstawiamy wyniki badań nad wpływem cienia rzucanego przez turbiny wiatrowe na produkcję energii z instalacji fotowoltaicznej. Dowiesz się, jak działają moduły PV pod cieniem, jaki jest wpływ cienia na ich trwałość oraz jakie działania można podjąć, by zminimalizować te straty. Zapraszamy do lektury!

Zacienianie modułów PV przez turbiny

Turbiny wiatrowe, oprócz produkcji ekologicznej energii elektrycznej, niestety rzucają cień na otaczający teren. Może to negatywnie wpływać na pracę zlokalizowanych w pobliżu instalacji fotowoltaicznych. Cień rzucany przez turbiny dzielimy na dwa rodzaje:

  • Cień "statyczny" rzucany przez wieżę turbiny, poruszający się bardzo powoli
  • Cień "dynamiczny" rzucany przez obracające się łopaty, bardzo szybki i trudny do przewidzenia

O ile problematyka cienia statycznego jest dobrze zbadana, to wpływ cienia dynamicznego wymaga dalszych badań. Wiadomo jednak, że cień dynamiczny pada z częstotliwością 0,25-1,2 Hz i dotyka znacznie większej powierzchni modułów PV.

Wpływ na produkcję energii

Cień na modułach fotowoltaicznych powoduje dwa negatywne efekty. Po pierwsze znacząco ogranicza produkcję energii elektrycznej przez zacienione moduły. Po drugie przyspiesza zużycie i degradację komórek fotowoltaicznych.

Szybsze zużycie modułów pod cieniem

Aby zminimalizować te negatywne efekty stosuje się odpowiednie rozwiązania techniczne. Przede wszystkim ważny jest wybór odpowiedniego falownika z zaawansowanym algorytmem MPPT. Celem MPPT jest optymalizacja pracy częściowo zacienionych modułów PV.

Niestety algorytmy MPPT radzą sobie dobrze z cieniem statycznym, ale znacznie gorzej z bardzo szybko zmieniającym się cieniem dynamicznym. Podobnie jest z diodami bocznikującymi w modułach PV - chronią przed cieniem statycznym, ale nie zdążą zadziałać przy cieniu dynamicznym.

Czytaj więcej: Cena za m2 i wycena 30 paneli fotowoltaicznych - Skalkuluj koszt instalacji

Działanie algorytmu MPPT pod cieniem

Aby lepiej zrozumieć problematykę wpływu cienia turbin na pracę instalacji fotowoltaicznej, przeprowadzono badanie polowe na farmie fotowoltaicznej o mocy 38 MW zlokalizowanej w pobliżu 3 turbin wiatrowych.

Porównywano 10-miesięczną produkcję energii szeregów modułów zacienianych oraz niezacienianych przez turbiny. Wyniki badań były następujące:

Straty zależą od pogody W dni pochmurne 0%, w dni słoneczne do 13%
Spadek produkcji energii DC 6% latem, 5,3% jesienią/zimą
Spadek produkcji energii AC 5,7% latem, 5,8% jesienią/zimą

Wyniki badań nad zacienieniem dynamicznym

Turbina wiatrowa rzuca cień na fotowoltaikę – ciemne strony współdzielenia przyłącza

Powyższe wyniki pokazują, że straty energii spowodowane zacienieniem dynamicznym są istotne. Co ważne, każda farma fotowoltaiczna będzie inaczej reagować na zacienienie w zależności od jej parametrów i otoczenia. Niemniej warto stosować poniższe zalecenia, by zminimalizować te starty.

Zalecenia dla projektantów instalacji OZE

Aby zoptymalizować produkcję energii na farmie łączącej OZE, w tym turbiny wiatrowe i fotowoltaikę, projektanci powinni:

  • Odpowiednio rozmieścić turbiny, aby rzucały jak najmniej cienia
  • Rozważyć małe moduły PV (60 ogniw) na terenach narażonych na cień
  • Zainwestować w wydajne falowniki radzące sobie z cieniem
  • Regularnie badać kamerą termowizyjną zacieniane moduły PV

Podsumowując, współdzielenie infrastruktury przez turbiny wiatrowe i fotowoltaikę jest opłacalne, jednak zawsze wymaga indywidualnej analizy, aby zminimalizować straty produkcji energii spowodowane zacienieniem.

Podsumowanie

W artykule przyjrzeliśmy się problematyce zacieniania instalacji fotowoltaicznych przez turbiny wiatrowe. Okazuje się, że oprócz pozytywnego efektu współdzielenia infrastruktury, cień rzucany przez turbiny może negatywnie wpływać na pracę sąsiednich paneli PV.

Przedstawione badania pokazują, że straty energii spowodowane przez cień dynamiczny sięgają nawet 13% w słoneczne dni. Co więcej, cień ten wyraźnie przyśpiesza degradację i zużycie modułów fotowoltaicznych.

Aby zminimalizować te problemy, projektanci instalacji OZE powinni odpowiednio rozmieszczać turbiny i moduły PV, stosować wydajne falowniki oraz regularnie monitorować zacieniane moduły kamerą termowizyjną.

Mamy nadzieję, że artykuł rzucił nieco światła na tę istotną, acz rzadko poruszaną problematykę. Zachęcamy do śledzenia naszego bloga i udostępniania treści w mediach społecznościowych!

Najczęstsze pytania

Z badań wynika, że straty mogą wynosić od kilku do kilkunastu procent produkcji energii z paneli fotowoltaicznych. Zależy to od wielu czynników, m.in. ustawienia turbin i paneli, rodzaju systemów optymalizujących, warunków pogodowych. Typowe wartości to 5-15% energii nie wyprodukowanej przez zacienione moduły PV.

Największe straty występują w słoneczne i wietrzne dni, gdy zarówno farma wiatrowa jak i fotowoltaiczna pracują z pełną mocą. Różnice produkcji między zacienionymi i niezacienionymi panelami PV sięgają wtedy nawet 13%.

Najtrudniejszy do skompensowania jest cień dynamiczny rzucany przez poruszające się łopaty turbiny wiatrowej. Jego częstotliwość jest zbyt duża, by algorytmy MPPT w falownikach zdołały zoptymalizować pracę zacienionych paneli. Straty są więc nieuniknione.

Oprócz bezpośrednich strat energii, okresowe zacienienie przyspiesza zużycie i degradację modułów fotowoltaicznych. Głównym problemem są tzw. hot-spoty, czyli obszary przegrzania paneli nie radzących sobie z niejednorodnym nasłonecznieniem. Skraca to żywotność instalacji PV.

Można ograniczyć negatywny wpływ cienia poprzez optymalne rozplanowanie turbin i paneli, wybór odpowiednich systemów MPPT w falownikach oraz modułów PV odpornych na zacienienie, a także systematyczny monitoring instalacji fotowoltaicznej w celu szybkiego wykrywania usterek.

5 Podobnych Artykułów

  1. Sprawdź Taryfę G11 Cena: Koszt Prądu, Ile Kosztuje 1 kWh - Zastosuj Kalkulator Kwh
  2. Twoje opinie o Sunday fotowoltaika - Odkryj prawdziwą moc Sunday Polska
  3. Koszty Budowy Farmy Fotowoltaicznej: Pełny Przegląd Kosztów Instalacji 100kw
  4. Czy branża pv czuje konkurencję ze strony małych wiatraków?
  5. Nowe procedury przy budowie instalacji fotowoltaicznych do 150 kW: Łatwiej, ale nie łatwo.
tagTagi
shareUdostępnij artykuł
Autor Agata Bąk
Agata Bąk

Jako inżynier energetyk specjalizuję się w odnawialnych źródłach energii. Na blogu publikuję poradniki doboru optymalnych rozwiązań fotowoltaicznych, solarnych i geotermalnych dla domu i firmy. Dzielę się wiedzą jak je najkorzystniej zaprojektować, zamontować i integrować z istniejącymi systemami grzewczymi.

Oceń artykuł
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 0.00 Liczba głosów: 0

Komentarze(0)

email
email

Polecane artykuły