4 способи тестування сонячних панелей: Вихід, потужність та сила струму. Напруга на одному сонячному елементі

Основи сонячних фотоелектричних елементів

Коли світло падає на фотоелектричний (ФЕ) елемент. також званий сонячним елементом. це світло може відбиватися, поглинатися або проходити прямо крізь елемент. Фотоелемент складається з напівпровідникового матеріалу; “напів” означає, що він може проводити електрику краще, ніж ізолятор, але не так добре, як хороший провідник, як метал. Існує кілька різних напівпровідникових матеріалів, що використовуються в фотоелементах.

Коли напівпровідник потрапляє під вплив світла, він поглинає енергію світла і передає її негативно зарядженим частинкам матеріалу, які називаються електронами. Ця додаткова енергія дозволяє електронам протікати через матеріал у вигляді електричного струму. Цей струм витягується через провідні металеві контакти. сітчасті лінії на сонячних елементах. і потім може бути використаний для живлення вашого будинку та решти електромережі.

Ефективність фотоелектричного елемента. це просто кількість електричної енергії, що виходить з елемента в порівнянні з енергією світла, що падає на нього, що вказує на те, наскільки ефективно елемент перетворює енергію з однієї форми в іншу. Кількість електроенергії, виробленої фотоелектричними елементами, залежить від характеристик (таких як інтенсивність і довжина хвиль) доступного світла і численних експлуатаційних характеристик елемента.

Важливою властивістю фотоелектричних напівпровідників є ширина забороненої зони, яка вказує, які довжини хвиль світла матеріал може поглинати і перетворювати в електричну енергію. Якщо ширина забороненої зони напівпровідника відповідає довжині хвилі світла, що потрапляє на фотоелемент, то він може ефективно використовувати всю доступну енергію.

Дізнайтеся більше про найпоширеніші напівпровідникові матеріали для фотоелементів нижче.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Кремній

Кремній, безумовно, є найпоширенішим напівпровідниковим матеріалом, що використовується в сонячних елементах, на який припадає приблизно 95% модулів, що продаються сьогодні. Це також другий за поширеністю матеріал на Землі (після кисню) і найпоширеніший напівпровідник, що використовується в комп’ютерних чіпах. Кристалічні кремнієві елементи складаються з атомів кремнію, з’єднаних один з одним, утворюючи кристалічну решітку. Ця решітка забезпечує організовану структуру, яка робить перетворення світла в електрику більш ефективним.

Сонячні елементи, виготовлені з кремнію, в даний час забезпечують поєднання високої ефективності, низької вартості та тривалого терміну служби. Очікується, що модулі прослужать 25 років або більше, все ще виробляючи більше 80% своєї початкової потужності після закінчення цього часу.

Тонкоплівкова фотоелектрика

Тонкоплівковий сонячний елемент виготовляється шляхом нанесення одного або декількох тонких шарів фотоелектричного матеріалу на несучий матеріал, такий як скло, пластик або метал. Сьогодні на ринку є два основних типи тонкоплівкових фотоелектричних напівпровідників: телурид кадмію (CdTe) та диселенід міді, індію та галію (CIGS). Обидва матеріали можуть бути нанесені безпосередньо на передню або задню поверхню модуля.

CdTe є другим найпоширенішим фотоелектричним матеріалом після кремнію, і елементи CdTe можуть бути виготовлені за допомогою недорогих виробничих процесів. Хоча це робить їх економічно вигідною альтернативою, їх ефективність все ще не настільки висока, як у кремнію. CIGS-елементи мають оптимальні властивості для фотоелектричного матеріалу і високу ефективність в лабораторних умовах, але складність поєднання чотирьох елементів робить перехід від лабораторії до виробництва більш складним. І CdTe, і CIGS потребують більшого захисту, ніж кремній, щоб забезпечити тривалу роботу на відкритому повітрі.

Фотоелектрика на основі перовскіту

Перовскітні сонячні елементи є різновидом тонкоплівкових елементів і названі так завдяки своїй характерній кристалічній структурі. Перовскітні комірки побудовані з шарів матеріалів, які друкуються, покриваються або наносяться у вакуумі на основний опорний шар, відомий як підкладка. Вони, як правило, легко збираються і можуть досягати ефективності, подібної до кристалічного кремнію. У лабораторних умовах ефективність перовскітних сонячних елементів зросла швидше, ніж у будь-якого іншого фотоелектричного матеріалу, з 3% у 2009 році до понад 25% у 2020 році. Щоб бути комерційно життєздатними, перовскітні фотоелементи повинні стати достатньо стабільними, щоб витримати 20 років на відкритому повітрі, тому дослідники працюють над тим, щоб зробити їх більш довговічними і розробити великомасштабні, недорогі технології виробництва.

Органічна фотовольтаїка

Органічні фотоелектричні елементи (ФЕ) складаються з багатих на вуглець (органічних) сполук і можуть бути пристосовані для покращення певної функції фотоелемента, наприклад, ширини забороненої зони, прозорості або кольору. В даний час OPV-елементи вдвічі менш ефективні, ніж кристалічні кремнієві, і мають менший термін служби, але їх виробництво у великих обсягах може бути дешевшим. Вони також можуть бути застосовані до різних допоміжних матеріалів, таких як гнучкий пластик, що робить OPV придатними для широкого спектру застосувань.ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Квантові точки

Квантово-крапкові сонячні елементи проводять електрику через крихітні частинки різних напівпровідникових матеріалів шириною всього кілька нанометрів, які називаються квантовими точками. Квантові точки забезпечують новий спосіб обробки напівпровідникових матеріалів, але між ними важко створити електричний зв’язок, тому вони наразі не дуже ефективні. Однак їх легко перетворити на сонячні елементи. Вони можуть бути нанесені на підкладку за допомогою методу спін-коута, розпилення або рулонних принтерів, подібних до тих, що використовуються для друку газет.

Квантові точки бувають різних розмірів, а їхню ширину забороненої зони можна налаштовувати, що дозволяє їм збирати світло, яке важко вловити, і працювати в парі з іншими напівпровідниками, такими як перовскіти, для оптимізації продуктивності багатоперехідного сонячного елемента (докладніше про них нижче).

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Багатоперехідна фотовольтаїка

Інша стратегія підвищення ефективності фотоелементів. це нашарування декількох напівпровідників для створення багатоперехідних сонячних елементів. Ці елементи по суті є стеками різних напівпровідникових матеріалів, на відміну від одноперехідних елементів, які мають лише один напівпровідник. Кожен шар має різну ширину забороненої зони, тому кожен з них поглинає різну частину сонячного спектру, використовуючи більше сонячного світла, ніж одноперехідні елементи. Багатоперехідні сонячні елементи можуть досягати рекордних рівнів ефективності, оскільки світло, яке не поглинається першим напівпровідниковим шаром, вловлюється шаром під ним.

Хоча всі сонячні елементи з більш ніж однією забороненою зоною є багатоперехідними сонячними елементами, сонячний елемент з рівно двома забороненими зонами називається тандемним сонячним елементом. Багатоперехідні сонячні елементи, які поєднують напівпровідники з III і V стовпців періодичної таблиці, називаються багатоперехідними III-V сонячними елементами.

Багатоперехідні сонячні елементи продемонстрували ефективність вище 45%, але вони дорогі і складні у виробництві, тому вони зарезервовані для освоєння космосу. Військові використовують III-V сонячні елементи в безпілотниках, а дослідники вивчають інші способи їх застосування, де висока ефективність є ключовим фактором.

Концентраційна фотоелектрика

Концентраційний фотоелектричний перетворювач, також відомий як CPV, фокусує сонячне світло на сонячному елементі за допомогою дзеркала або лінзи. Фокусуючи сонячне світло на невеликій площі, потрібно менше фотоелектричного матеріалу. Фотоелектричні матеріали стають більш ефективними, коли світло стає більш концентрованим, тому найвищий загальний ККД досягається за допомогою фотоелементів і модулів CPV. Однак потрібні більш дорогі матеріали, технології виробництва і можливість відстежувати рух сонця, тому продемонструвати необхідну економічну перевагу в порівнянні з сьогоднішніми великосерійними кремнієвими модулями стало складним завданням.

Дізнайтеся більше про дослідження в галузі фотовольтаїки у відділі технологій сонячної енергетики, перегляньте ці інформаційні ресурси про сонячну енергію та дізнайтеся більше про те, як працює сонячна енергія.

Способи тестування сонячних панелей: Вихід, потужність в амперах

Щоб ви знали, ця сторінка містить партнерські посилання. Якщо ви зробите покупку після натискання на один з них, без додаткових витрат для вас, я можу заробити невелику комісію.

Цей посібник містить все, що вам потрібно знати про те, як тестувати сонячні панелі.

  • Як перевірити сонячну панель мультиметром
  • Як перевірити підсилювачі сонячних панелей за допомогою струмовимірювальних кліщів
  • Як виміряти потужність сонячної панелі у ватах

Як перевірити сонячну панель за допомогою мультиметра

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Ваш мультиметр. ваш найкращий друг при тестуванні сонячних панелей.

Що вам знадобиться

  • Мультиметр. я рекомендую придбати той, який має автоматичне ранжування. Крім того, простий вольтметр тут не підійде. Вам потрібен мультиметр, який може вимірювати як вольти, так і ампер.

Відео-інструкція

Ось коротке відео, яке я зняв про тестування сонячних панелей за допомогою мультиметра. Перевірте це і подумайте про підписку на мій канал YouTube, щоб отримати більше навчальних посібників про сонячні батареї, які можна зробити своїми руками!

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Підготуйте мультиметр для вимірювання вольт постійного струму. Для цього підключіть чорний щуп до COM-роз’єму мультиметра. Підключіть червоний зонд до клеми напруги.

Встановіть мультиметр на напругу постійного струму (і правильний діапазон напруги, якщо ваш мультиметр не має автоматичного перемикання). Це позначається суцільною лінією над пунктирною лінією біля літери V.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Винесіть сонячну панель на вулицю і поставте її під прямі сонячні промені. Для досягнення найкращих результатів нахиліть його до сонця.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Знайдіть позитивні та негативні кабелі сонячної панелі. Позитивний кабель, як правило, має чоловічий роз’єм MC4, який має червону смугу навколо нього.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Доторкніться червоним щупом мультиметра до металевого штифта всередині позитивного роз’єму MC4. Торкніться чорним щупом металевого штифта всередині негативного роз’єму MC4.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Зчитайте напругу на мультиметрі та порівняйте її з напругою холостого ходу (Voc), вказаною на звороті панелі. (Якщо показання напруги від’ємні, поміняйте місцями щупи і виміряйте ще раз).)

Я виміряв Voc 19.85V на моїй панелі. Заявлений Voc для цієї панелі. 19.83 В, отже, ми на місці.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Напруга, яку ви вимірюєте мультиметром, повинна бути близькою до напруги холостого ходу, вказаної на звороті панелі. Це не обов’язково має бути однаковим.

Якщо вони схожі, поки що ваша панель, здається, в хорошому стані. Можна переходити до наступного кроку. вимірювання струму короткого замикання.

Якщо напруга, яку ви вимірюєте, значно менша за Voc, спробуйте зробити наступне, а потім повторіть вимірювання:

  • Переконайтеся, що це сонячний день, панель знаходиться під прямими сонячними променями і повернута під кутом до сонця
  • Переконайтеся, що жодна частина сонячної панелі не затінена
  • Очистіть сонячну панель

Якщо ваше вимірювання все ще вимкнено, ваша сонячна панель може бути пошкоджена.

Крок 2: Виміряйте струм короткого замикання (Isc)

Знайдіть струм короткого замикання (Isc) на етикетці з технічними характеристиками на задній панелі. Запам’ятайте цей номер на потім.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Підготуйте мультиметр для вимірювання ампер. Для цього перемістіть червоний щуп до клеми сили струму. Встановіть мультиметр на значення сили струму (А), вибравши правильну межу, якщо ваш мультиметр не має автоматичного перемикання.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Винесіть панель на вулицю і поставте її під прямі сонячні промені. Накиньте на неї рушник, щоб вона не виробляла енергію.

Доторкніться червоним щупом мультиметра до металевого штифта всередині позитивного роз’єму MC4. Доторкніться чорним щупом до металевого штифта всередині негативного роз’єму MC4.

Зніміть рушник, прочитайте струм на мультиметрі та порівняйте його зі струмом короткого замикання (Isc), вказаним на задній панелі панелі.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Струм короткого замикання, який ви вимірюєте, повинен бути близьким до значення, вказаного на задній панелі. Але це не обов’язково має бути так само.

Наприклад, я виміряв лише 6.08A, але моя панель заявляє, що Isc становить 6.56A. Однак, коли я тестував, на небі був невеликий серпанок, плюс це було 11 ранку в листопаді, тому мене влаштовують ці результати. У ясний літній день опівдні я очікував, що він буде майже ідентичним Isc.

Якщо ваше вимірювання схоже на значення Isc, вказане на задній панелі, чудово! Ваша панель працює нормально.

Для більшості людей вимірювання напруги холостого ходу і струму короткого замикання. це все, що вам потрібно зробити, щоб перевірити, чи справна ваша сонячна панель. Ви можете зупинити тестування, якщо хочете.

Однак, якщо ви хочете продовжити, є більше способів перевірити сонячну панель за допомогою мультиметра і без нього. Продовжуйте читати, щоб дізнатися, як.

Якщо ваші вимірювання дуже далекі від заявленого значення Isc, спробуйте зробити наступне і виміряйте ще раз:

  • Переконайтеся, що це сонячний день і панель знаходиться під прямими сонячними променями
  • Перевірте сонячну панель якомога ближче до полудня
  • Нахиліть сонячну панель до сонця
  • Переконайтеся, що жодна частина сонячної панелі не затінена
  • Очистіть сонячну панель

Пора року також впливає на продуктивність сонячної панелі. Якщо ваше вимірювання не зовсім досягає значення Isc, це може бути не ваша сонячна панель. Це може бути просто зимове сонце.

Крок 3: Виміряйте робочий струм (він же фотоелектричний струм)

Примітка: Ви також можете виміряти фотоелектричний струм, підключивши сонячну панель до контролера заряду, про який я розповім нижче в методі

Правильно. ви можете використовувати мультиметр, щоб виміряти, скільки струму видає ваша сонячна панель. Однак вам знадобиться додаткове обладнання:

Підключіть контролер сонячного заряду до акумулятора.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Підключіть кабелі-перехідники до контролера заряду.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Підключіть негативний сонячний кабель до негативного кабелю адаптера. НЕ підключайте позитивний сонячний кабель.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Підготуйте мультиметр для вимірювання ампер, як ви це робили на кроці 2. Накиньте рушник на сонячну панель або покладіть її на землю лицьовою стороною вниз, щоб вона не генерувала жодної енергії.

Доторкніться червоним щупом мультиметра до металевого штифта на штекерному роз’ємі MC4 (підключеному до сонячної панелі). Доторкніться чорним щупом мультиметра до металевого штифта на гнізді MC4 (підключеного до контролера заряду), тим самим завершивши з’єднання.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Зніміть рушник з сонячної панелі (або переверніть її лицьовою стороною вгору) і прочитайте силу струму на мультиметрі, щоб побачити, скільки струму виробляє ваша сонячна панель. Вихід моєї панелі 4.46A.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Ви можете поекспериментувати з кутом нахилу та напрямком панелі, щоб побачити, як ці фактори впливають на вихідну потужність.

Ви можете порівняти це число з струмом при максимальній потужності (Imp) на задній панелі, щоб побачити, наскільки близька до максимальної потужності ваша сонячна панель в даний час. Наприклад, імпульс моєї панелі становить 6.26А, а я виміряв струм 4.46A.

Хоча це може здатися далеким, насправді все не так вже й погано. Сонячні панелі зазвичай виробляють 70-80% від своєї номінальної потужності, досягаючи лише близько 100% за стандартних умов тестування. (Не кажучи вже про серпанок на небі під час тестування, а також про пізню пору року).)

4.46А. це 71% від 6.26А, тож це вимірювання відповідає очікуванням.

Ви навчилися тестувати сонячні панелі за допомогою мультиметра.

Тепер настав час поговорити про те, як перевірити силу струму сонячної панелі за допомогою струмовимірювального приладу. Саме так. ви дізнаєтеся, як перевірити, скільки струму виробляє ваша сонячна панель.

Як перевірити струм сонячної панелі за допомогою струмовимірювального приладу

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Струмовимірювальний прилад, який іноді називають амперметром, може виміряти рівень струму, що протікає через дріт. Ви можете використовувати один з них, щоб перевірити, чи видають ваші сонячні панелі очікувану кількість ампер.

Клемний вимірювач робить тестування сонячних панелей неймовірно швидким і зручним, оскільки вам не потрібно від’єднувати панелі, щоб перевірити їх.

Що вам потрібно

  • Струмовимірювальний прилад. придбайте такий, який може вимірювати змінний і постійний струм; багато хто може вимірювати лише змінний струм.
  • Працююча система сонячних панелей. цей метод тестування передбачає, що ваша сонячна панель вже підключена до системи і виробляє енергію. (Якщо ваш ні, спочатку налаштуйте його.)

Крок 1: Підготуйте струмовимірювальний прилад для вимірювання сили струму

Поверніть циферблат струмовимірювального приладу на правильне значення сили струму. Для більшості людей це буде найнижче значення сили струму. Наприклад, сонячна панель, яку я тестую цього разу. сонячна панель Renogy 100W 12V. видає лише близько 5-6 ампер при максимальній потужності, тому я встановив свій вимірювач на 60А.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Деякі струмовимірювальні кліщі за замовчуванням вимірюють змінний струм, тому за потреби переключіться на режим постійного струму. Вам також може знадобитися обнулити показання перед вимірюванням постійного струму.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Тепер ваш струбциномір готовий до роботи.

Крок 2: Виміряйте струм сонячної панелі

Відкрийте щелепи струмовимірювального приладу, помістіть один з проводів сонячної панелі всередину і закрийте щелепи. На дисплеї з’явиться поточне значення струму сонячної панелі. Запам’ятайте це число. У мене є 5.24 ампера, коли я перевірив свою.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Іноді, залежно від того, в який бік орієнтований вимірювач, ви можете отримати від’ємне значення струму. Це цілком нормально, просто затисніть інший провід або направте лічильник у протилежний бік, а потім знову затисніть провід.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Порада: При перевірці сили струму сонячної панелі за допомогою струмовимірювальних кліщів ніколи не затискайте більше одного дроту за один раз. Якщо ви це зробите, через те, що струм тече в протилежних напрямках, він нівелюється, і ви отримаєте нуль ампер.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Крок 3: Порівняйте поточний показник з максимальним струмом панелі

Подивіться на етикетку на задній панелі вашої сонячної панелі. Знайдіть струм панелі при максимальній потужності, скорочено Imp. Це також може називатися максимальним робочим струмом або чимось подібним. У цьому прикладі перерахований Imp моєї панелі дорівнює 4.91 ампер.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Порівняйте значення сили струму панелі з вашим поточним значенням. Ваш поточний показник повинен бути приблизно таким, як струм панелі при максимальній потужності, але в жодному разі не повинен бути ідентичним. Струм, який я виміряв, був 5.24 ампера, а Imp моєї панелі дорівнює 4.91 ампер, тому я знаю, що моя панель працює належним чином!

Якщо ваш поточний показник значно менший за номінальний струм панелі, спробуйте зробити наступне і перевірте ще раз:

  • Переконайтеся, що струмовимірювальний прилад налаштований на постійний струм і правильний діапазон сили струму. Також переконайтеся, що перед вимірюванням ви обнулили показання постійного струму, якщо це необхідно.
  • Переконайтеся, що ви затискаєте лише один дріт своїм лічильником
  • Переконайтеся, що сонячна панель знаходиться під прямими сонячними променями, без хмар, що закривають сонце, і без тіні на панелі
  • Переконайтеся, що сонячна панель розташована під кутом до сонця
  • Очистіть сонячну панель
  • Переконайтеся, що ваш акумулятор не повністю заряджений. Якщо батарея майже або повністю заряджена, контролер заряду зменшить потужність сонячної панелі. Якщо це так, трохи розрядіть батарею, а потім повторіть спробу.

Якщо ви спробували все вищезазначене, але ваша сонячна панель все одно видає набагато менший струм, ніж очікувалося, можливо, вона пошкоджена.

Ви можете повторити ці кроки для всіх сонячних панелей у вашій системі. Якщо ви виявили панель, яка видає значно менший струм, ніж вказано в таблиці, варто від’єднати та діагностувати цю конкретну панель далі.

Як перевірити вихід сонячної панелі за допомогою сонячного контролера заряду

Ви також можете протестувати сонячні панелі, підключивши їх до сонячного контролера заряду.

Після підключення ви можете вимірювати:

З деякими контролерами заряду це зробити простіше, ніж з іншими.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Наприклад, деякі з них мають РК-дисплеї, які показують системні характеристики, такі як фотоелектричний струм і фотоелектрична напруга, які ви можете використовувати для розрахунку потужності. Інші можна підключити через Bluetooth до вашого телефону, де ви зможете контролювати вашу систему та вимірювати її потужність.

А деякі не мають жодної з цих функцій. вони не можуть сказати вам, скільки енергії генерує ваша сонячна панель. Уникайте цих.

Що вам потрібно

  • Контролер заряду сонячної батареї. придбайте такий, який відображає фотоелектричну напругу та фотоелектричний струм (наприклад.g. Renogy Wanderer 10A), або має Bluetooth (e.g. Victron SmartSolar MPPT або Renogy Wanderer 30A з Bluetooth-модулем Renogy BT-1)
  • Акумулятор. е.g. ця свинцево-кислотна батарея 12 В 33 Ач
  • Кабелі від акумулятора до контролера заряду
  • Сонячна панель для зарядки кабелів контролера

Крок 1: Підключіть акумулятор до контролера заряду

Підключіть акумулятор і контролер заряду.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Для моєї установки я використовував Renogy Wanderer 10A, цю свинцево-кислотну батарею 12В 33Ач і деякі кабелі для з’єднання.

Крок 2: Підключення сонячної панелі до контролера заряду

Далі підключіть сонячну панель до контролера заряду.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Крок 3: Розрахунок вихідної потужності

Прокрутіть екрани дисплея, поки не знайдете фотоелектричну напругу. У мене було 15.2V.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Далі знайдіть фотоелектричний струм. У мене було 4.5A.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Щоб розрахувати потужність сонячної панелі, просто помножте вольти на ампер, щоб отримати вати:

15.2 вольта 4.5 ампер = 68.4 Вт

Моя сонячна панель видавала 68.4 Вт. Непогано для 100-ватної сонячної панелі в похмурий листопадовий день.

Якщо у вас є контролер заряду з Bluetooth, ви також можете використовувати додаток бренду для вимірювання потужності сонячної панелі з вашого телефону.

Наприклад, припустимо, ви використовуєте Renogy Wanderer 30A. Як бачите, він не має РК-дисплея, тому немає можливості розрахувати потужність сонячної панелі, дивлячись на нього.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Щоб дізнатися, нам потрібно використовувати Bluetooth. Деякі контролери заряду, такі як Victron SmartSolar MPPT, мають вбудований Bluetooth.

З іншого боку, Wanderer 30A має сумісний Bluetooth-модуль, який ви можете придбати, під назвою Renogy BT-1. Я підключив BT-1 до свого Wanderer 30A і підключив контролер заряду до телефону за допомогою програми Renogy DC Home.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Потім я відкрив додаток і зміг побачити безліч специфікацій системи, включаючи потужність. Коли я налаштовував цю систему, насувалися хмари, тому моя 100-ватна сонячна панель видавала лише 28 Вт. (Це типово для сонячної панелі потужністю 100 Вт у похмурі дні).)

Використання програми контролера заряду. мій улюблений спосіб вимірювання потужності сонячної панелі. Це просто так зручно. На мою думку, Bluetooth. це, безумовно, варте оновлення.

Крім того, такі додатки автоматично відстежують виробництво сонячної енергії в часі. Зараз ми говоримо!

Якщо ви не можете виміряти вихідну потужність сонячної панелі за допомогою контролера заряду, не турбуйтеся.

Як виміряти потужність сонячної панелі за допомогою ватметра

Це ватметр (він же вимірювач потужності):

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Ви можете знайти їх дешево на Amazon. Підключіть один в лінію між сонячною панеллю і контролером заряду, і він буде вимірювати напругу, струм, потужність і багато іншого.

Що вам потрібно

  • Контролер заряду сонячної батареї. д.g. Renogy Wanderer 30A
  • Акумулятор. е.g. ця свинцево-кислотна батарея 12В 33Ач
  • Ватметр. придбайте ватметр з роз’ємами MC4 або будьте готові обтиснути їх самостійно
  • Акумулятор для зарядки кабелів контролера
  • Сонячна панель для зарядки кабелів контролера

Крок 1: Підключіть акумулятор до сонячного контролера заряду

Підключіть акумулятор і контролер заряду.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Крок 2: Підключіть ватметр до кабелів адаптера

Підключіть ватметр в лінію до адаптерних кабелів контролера заряду. Ви можете бачити, що я обтиснув роз’єми MC4 на одному кінці і довжину дроту на іншому.

Порада: Ви можете придбати цей ватметр з роз’ємами MC4, якщо не хочете возитися з обтискними дротяними роз’ємами.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Підключіть кабелі адаптера (з ватметром) до контролера заряду.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Крок 3: Підключення сонячної панелі

Підключіть сонячну панель до адаптерних кабелів контролера заряду.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Крок 4: Виміряйте вихідну потужність

Розмістіть сонячну панель на вулиці під прямими сонячними променями. Як тільки ви це зробите, ватметр автоматично увімкнеться і почне вимірювати вихідну потужність вашої сонячної панелі.

У цей момент дня хмари залишалися тут, тому мій ватметр виміряв вихідну потужність 24.4 Вт від моєї 100-ватної сонячної панелі.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Як ви можете бачити на фото, ви також можете використовувати вимірювач потужності для вимірювання ампер сонячних панелей (1.86А) і напругу (13.14V). Лічильник також вимірює загальну кількість ват-годин, корисну метрику для визначення кількості енергії, яку ваша сонячна панель генерує за день.

Примітка: Ватметр, розміщений у цьому місці, автоматично вимикається, коли сонячна панель перестає генерувати енергію. Коли вона знову увімкнеться, всі показники обнуляться. Якщо ви хочете реєструвати виробництво енергії вашої сонячної панелі з плином часу, я рекомендую придбати контролер заряду з Bluetooth, такий як Victron SmartSolar MPPT.

Як підключити сонячні панелі послідовно проти. паралельно

Домовласникові, який тільки дізнається про можливості сонячної енергетики, легко заплутатися у всіх технічних термінах, про які ви можете прочитати або почути. Можливо, ви стикалися з різними способами підключення сонячних панелей. І ваша перша думка може бути такою: чи дійсно це має значення? Зрештою, ви просто хочете, щоб панелі виробляли електроенергію!

Як підключені ваші сонячні панелі насправді має значення. Це впливає на продуктивність вашої системи, а також на інвертор, який ви зможете використовувати. Ви хочете, щоб ваші панелі були підключені таким чином, щоб вони давали вам максимальну економію та кращу віддачу від інвестицій.

Ось відповіді на кілька поширених запитань домовласників про підключення сонячних панелей, які допоможуть вам краще зрозуміти, чи повинні ваші панелі бути підключені послідовно або паралельно.

Що означає послідовне з’єднання сонячних панелей?

Подібно до акумулятора, сонячні панелі мають дві клеми: позитивну та негативну.

Коли ви підключаєте позитивну клему однієї панелі до негативної клеми іншої панелі, ви створюєте послідовне з’єднання. Коли ви підключаєте дві або більше сонячних панелей таким чином, це стає ланцюгом фотоелектричного джерела.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Сонячні панелі з’єднуються послідовно, коли ви підключаєте позитивну клему однієї панелі до негативної клеми іншої.

Коли сонячні панелі з’єднані послідовно, напруга панелей додається, але сила струму залишається незмінною. Отже, якщо ви з’єднаєте послідовно дві сонячні панелі з номінальною напругою 40 вольт і номінальною силою струму 5 ампер, напруга послідовного з’єднання становитиме 80 вольт, а сила струму залишиться на рівні 5 ампер.

Послідовне з’єднання панелей призводить до того, що напруга масиву збільшується. Це важливо, тому що сонячна електростанція повинна працювати при певній напрузі, щоб інвертор працював належним чином.

Отже, ви підключаєте сонячні панелі послідовно, щоб задовольнити вимоги вікна робочої напруги вашого інвертора.

Що означає паралельне підключення сонячних панелей?

При паралельному підключенні сонячних панелей позитивна клема однієї панелі з’єднується з позитивною клемою іншої панелі, а негативні клеми двох панелей з’єднуються разом.

Позитивні дроти підключаються до позитивного роз’єму в розподільній коробці, а негативні. до негативного роз’єму. Коли кілька панелей з’єднані паралельно, це називається вихідним контуром фотоелектричної системи.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

При паралельному з’єднанні сонячних панелей позитивна клема однієї панелі з’єднується з позитивною клемою іншої панелі, а негативні клеми двох панелей з’єднуються між собою.

Паралельне з’єднання сонячних панелей призводить до того, що сила струму збільшується, але напруга залишається незмінною. Отже, якби ви з’єднали ті ж самі панелі паралельно, напруга системи залишилася б на рівні 40 вольт, але сила струму збільшилася б до 10 ампер.

Паралельне підключення дозволяє мати більше сонячних панелей, які виробляють енергію, не перевищуючи межі робочої напруги вашого інвертора. Інвертори також мають обмеження по струму, які ви можете виконати, підключивши сонячні панелі паралельно.

Чим сонячні панелі, з’єднані послідовно, відрізняються від сонячних панелей, з’єднаних паралельно?

Контролер заряду є визначальним фактором, коли мова йде про підключення сонячних панелей. Контролери заряду з відстеженням точки максимальної потужності (MPPT) призначені для послідовного підключення сонячних панелей, а контролери заряду з широтно-імпульсною модуляцією (PWM) використовуються для паралельного підключення сонячних панелей.

Щоб зрозуміти, як працює послідовна проводка в порівнянні з паралельною проводкою, давайте на мить подумаємо про те, як раніше працювали різдвяні гірлянди.

Якщо лампочка перегорала, випадала з гнізда або розбивалася, вся ланцюжок не запалювалася. Це було тому, що лампочки були з’єднані послідовно. Вам потрібно було б знайти проблемну лампочку і замінити її або перевстановити, щоб змусити ланцюжок вогнів знову запрацювати.

Сьогодні більшість різдвяних гірлянд мають паралельне з’єднання, яке дозволяє гірляндам світитися, навіть якщо в ланцюжку є один порушник.

Схеми, з’єднані послідовно, працюють однаково для сонячних панелей. Якщо виникає проблема з послідовним підключенням однієї панелі, вся схема виходить з ладу. При цьому, одна дефектна панель або вільний провід в паралельному ланцюзі не вплине на виробництво решти сонячних панелей.

На практиці, спосіб підключення сонячних панелей сьогодні залежить від типу інвертора, який використовується.

Дізнайтеся, скільки сонячні панелі можуть заощадити вам щорічно

Підключення сонячних панелей при використанні стрінгового інвертора

У стрінгових інверторів є вікно номінальної напруги, яке їм потрібно від сонячних панелей для роботи. Він також має номінальний струм, необхідний інвертору для належного функціонування.

Стрінгові інвертори мають трекери точки максимальної потужності (MMPT), які можуть змінювати струм і напругу для отримання максимально можливої потужності.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

У більшості кристалічних сонячних панелей напруга холостого ходу становить близько 40 Вольт. Більшість стрінгових інверторів мають вікно робочої напруги від 300 до 500 вольт. Це означає, що при проектуванні системи ви можете мати від 8 до 12 панелей в серії.

Будь-яке більше з’єднання перевищить максимальну напругу, з якою може впоратися інвертор.

Справа в тому, що більшість систем сонячних панелей більші, ніж 12 панелей. Отже, для того, щоб мати більше панелей в системі, ви можете підключити ще одну серію панелей і з’єднати їх паралельно. Це дозволяє вам мати потрібну кількість панелей для задоволення енергетичних потреб вашого будинку, не перевищуючи при цьому ліміти вашого інвертора.

Яка проводка працює краще. послідовна чи паралельна?

Теоретично, паралельне з’єднання є кращим варіантом для багатьох електричних застосувань, оскільки дозволяє забезпечити безперервну роботу панелей, навіть якщо одна з них несправна. Але це не завжди найкращий вибір для всіх застосувань. Вам також може знадобитися дотримання певних вимог до напруги, щоб ваш інвертор працював.

Для того, щоб ваша сонячна батарея працювала найкращим чином, необхідно досягти критичного балансу напруги та сили струму. Отже, в більшості випадків інсталятор сонячних панелей проектує сонячну батарею з гібридом послідовного та паралельного з’єднання.

Чи можете ви додати більше сонячних панелей до існуючої системи?

При встановленні сонячної системи для житлових будинків завжди краще починати з повної установки з самого початку. Використання сонячного калькулятора допомагає оцінити витрати на сонячну систему та потреби в енергії, щоб точно визначити, скільки панелей потрібно мати у вашій системі.

Однак, якщо ви були обмежені в бюджеті або недооцінили свої майбутні потреби в електроенергії під час встановлення фотоелектричних панелей, ви можете розглянути можливість додавання додаткових панелей до існуючої системи.

Якщо ви плануєте розширити свою сонячну фотоелектричну систему в майбутньому, вам слід спроектувати систему з урахуванням цього. Для того, щоб у майбутньому можна було підключити більше панелей, вам слід мати інвертор більшого розміру.

Чи змінює використання мікроінверторів або оптимізаторів спосіб підключення сонячних панелей?

Використання мікроінверторів або оптимізаторів при проектуванні вашої сонячної системи може допомогти уникнути обмежень розміру інвертора, які мають стрінгові інвертори. Підключивши кожну панель до власного мікроінвертора, вашу систему можна розширювати по одній панелі за раз.

Це можна зробити за допомогою існуючих стрінгових інверторів, які працюють на максимумі, за умови, що додаткові панелі підключені на стороні змінного струму стрінгового інвертора.

Як підключити сонячні панелі до мережі?

Ще одна відмінність між послідовним і паралельним з’єднанням. це кількість проводів, які використовуються для підключення сонячної системи до електромережі. Послідовне з’єднання використовує один провід для з’єднання. Тим часом, паралельна дротова система матиме багато дротів для підключення до електромережі.

Послідовність vs. паралельно. чому б не мати і те, і інше?

Головне пам’ятати, що послідовне з’єднання збільшить напругу, а паралельне. силу струму. Напруга та сила струму повинні бути враховані при проектуванні вашої системи, особливо коли справа доходить до пошуку інвертора, який буде працювати найкраще для вас.

Здебільшого інсталятор сонячних систем обирає для проектування систему з послідовним та паралельним з’єднанням. Це дозволяє системі працювати при більш високій напрузі і силі струму, не перевантажуючи інвертор, тому ваші сонячні панелі можуть працювати з максимальною віддачею.

Розрахуйте, як швидко окупиться сонячна установка після отримання знижок

Основні висновки

  • Спосіб підключення сонячних панелей визначає, як працює система і з яким інвертором вона може працювати в парі.
  • При послідовному з’єднанні сонячних панелей позитивна клема одного сонячного модуля з’єднується з негативною клемою іншого, що підвищує напругу сонячної системи.
  • Сонячні панелі з’єднуються послідовно для збільшення напруги, щоб задовольнити мінімальні робочі вимоги інвертора.
  • Якщо сонячні модулі з’єднані паралельно, позитивна клема одного модуля з’єднується з позитивною клемою іншого модуля, що збільшує силу струму в системі.
  • Паралельне з’єднання сонячних панелей дозволяє мати більше сонячних панелей, не перевищуючи ліміт напруги інвертора.

Андрій Сенді

Домашній сонячний журналіст

Енді глибоко занепокоєний зміною клімату, але також стурбований тиском вартості життя на американські сім’ї. Він виступає за сонячну енергію та зберігання сонячних батарей лише в тій мірі, в якій вони мають фінансовий сенс для власників будинків. Він не пов’язаний з жодною конкретною сонячною компанією в США.

Сонячні батареї

Сонячні елементи насправді є напівпровідниковими діодами великої площі. Завдяки фотоелектричному ефекту енергія світла (енергія фотонів) перетворюється в електричний струм. На p-n переході створюється електричне поле, яке призводить до поділу носіїв заряду (електронів і дірок). При падінні потоку фотонів на напівпровідниковий матеріал вивільняються електрони, якщо енергія фотонів достатня. Контакт з сонячним елементом здійснюється за допомогою металевих контактів. Якщо ланцюг замкнутий, тобто підключено електричне навантаження, то протікає постійний струм. Енергія фотонів складається з пакетів, які називаються квантами. Енергія кожного кванта залежить від довжини хвилі видимого світла або електромагнітних хвиль. Електрони вивільняються, однак електричний струм протікає тільки в тому випадку, якщо енергія кожного кванта більша за WL. WV (межі валентної та провідної зон). Зв’язок між частотою та енергією падаючих фотонів наступний:

h. Постійна Планка (6,626-10.34 Джс), μ. частота (Гц)

Кристалічні сонячні елементи

Серед усіх видів сонячних елементів ми описуємо лише кремнієві сонячні елементи, оскільки вони є найбільш поширеними. Їх ефективність обмежена декількома факторами. Енергія фотонів зменшується зі збільшенням довжини хвилі. Найбільша довжина хвилі, при якій енергія фотона все ще достатньо велика для утворення вільних електронів, становить 1.15 мкм (тільки для кремнію). Випромінювання з більшою довжиною хвилі викликає лише нагрівання сонячного елемента і не виробляє електричного струму. кожен фотон може викликати утворення лише однієї електронно-діркової пари. Таким чином, навіть при менших довжинах хвиль багато фотонів не створюють електронно-діркових пар, проте вони впливають на підвищення температури сонячного елемента. Найвища ефективність кремнієвих сонячних елементів. близько 23 %, у деяких інших напівпровідникових матеріалів. до 30 %, що залежить від довжини хвилі та напівпровідникового матеріалу. Власні втрати викликані металевими контактами на верхній стороні сонячного елемента, опором сонячного елемента і через відбиття сонячного випромінювання на верхній стороні (склі) сонячного елемента. Кристалічні сонячні елементи зазвичай є пластинами, близько 0.Товщиною 3 мм, випиляні зі злитка Si діаметром від 10 до 15 см. Вони генерують приблизно 35 мА струму на см2 площі (разом до 2 А/елемент) при напрузі 550 мВ при повному освітленні. Лабораторні сонячні елементи мають ККД до 30 %, а сонячні елементи класичного виробництва. до 20 %.

Пластини та кристалічні сонячні елементи (з люб’язності: SolarWorld)

Амоні сонячні елементи

Ефективність амоних сонячних елементів зазвичай становить від 6 до 8 %. Термін служби амоних елементів коротший за термін служби кристалічних елементів. Амоні елементи мають густину струму до 15 мА/см 2. а напруга елемента без підключеного навантаження дорівнює 0.8 В, що більше в порівнянні з кристалічними елементами. Їх спектральна характеристика досягає максимуму на довжинах хвиль синього світла, тому ідеальним джерелом світла для амоних сонячних елементів є флуоресцентна лампа.

Поверхня різних сонячних елементів, як видно через мікроскоп (люб’язно надано: Helmholtz-Zentrum Berlin)

Моделі сонячних елементів

Найпростіша модель сонячного елемента складається з діода і джерела струму, з’єднаних паралельно. Струм джерела струму прямо пропорційний сонячному випромінюванню. Діод представляє PN-перехід сонячного елемента. Рівняння ідеального сонячного елемента, яке представляє ідеальну модель сонячного елемента:

IL. струм, що генерується світлом [1] (А), дорівнює. зворотний струм насичення [2] (А) (приблизний діапазон 10.8 А/м 2 ) В. напруга на діоді (В), ВТ. теплова напруга (див. рівняння нижче), VT = 25.7 мВ при 25°C n. коефіцієнт ідеальності діода = 1. 2 (n = 1 для ідеального діода)

Теплову напругу VT (В) можна розрахувати за допомогою наступного рівняння:

k. Постійна Больцмана = 1.38-10.23 ДЖ/К, Т. температура (K) q. заряд електрона = 1.6-10.19 Оскільки

Рисунок 1: Ідеальна модель сонячного елемента

РИСУНОК 2: Реальна модель сонячного елемента з послідовним і паралельним опором [3] Rs і Rp, внутрішній опір призводить до падіння напруги і паразитних струмів

Робоча точка сонячного елемента залежить від навантаження і сонячного випромінювання. На рисунку показані вольтамперні характеристики при короткому замиканні та розімкнутому стані. Дуже важливим моментом в I-U характеристиках є точка максимальної потужності, MPP. На практиці ми рідко можемо досягти цієї точки, тому що при більшому сонячному опроміненні навіть температура елемента зростає, а отже, зменшується вихідна потужність. Паразитні опори послідовного та паралельного з’єднань впливають на нахил вольт-амперної характеристики. Як міра якості сонячного елемента використовується коефіцієнт заповнення (FF). Її можна розрахувати за допомогою наступного рівняння:

ІППП. Струм MPP (А), VMPP. Напруга МОП (В) Isc. струм короткого замикання (А), Voc. Напруга холостого ходу (В)

У випадку ідеального сонячного елемента коефіцієнт заповнення є функцією параметрів холостого ходу і може бути розрахований наступним чином:

Де voc. нормалізована напруга Voc (В), розрахована за рівнянням нижче:

k. Постійна Больцмана = 1,38-10.23 ДЖ/К, Т. температура (K) q. заряд електрона = 1,6-10.19 As, n. коефіцієнт ідеальності діода (-) Voc. напруга холостого ходу (В)

Для детального чисельного моделювання слід використовувати більш точні моделі, такі як модель з двома діодами. Для отримання додаткових пояснень і подальшого опису моделей сонячних елементів, будь ласка, зверніться до літератури нижче.

Характеристики сонячних елементів

Зразки вольтамперних і енергетичних характеристик сонячних елементів представлені на малюнках нижче. Типовими точками на характеристиках сонячного елемента є точка холостого ходу (коли навантаження не підключено), короткого замикання і точка максимальної потужності. Представлені характеристики були розраховані для сонячного елемента з наступними даними: Voc = 0,595 мВ, Isc = 4,6 А, IMPP = 4,25 А, VMPP = 0,51 В і температурний коефіцієнт PMPP γ =.0,005 %/K. Використано алгоритм розрахунку, представлений в книзі Photovoltaik Engineering (Wagner, див. джерела).

РИСУНОК 3: Вольтамперні характеристики сонячного елемента для різних значень опромінення

РИСУНОК 4: Енергетичні характеристики сонячного елемента для різних значень опромінення

РИСУНОК 5: Залежність I-V характеристик сонячного елемента від температури

РИСУНОК 6: Залежність енергетичних характеристик сонячного елемента від температури

[1] Іноді також використовується термін фотострум IPh.
[2] Іноді також використовується термін темновий струм Io.
[3] Для паралельного опору також використовується термін шунтуючий резистор Rш.

Інструменти моделювання

Відкрита платформа для аналізу фотовольтаїки. Open Photovoltaics Analysis Platform (OPVAP). це група програмного забезпечення, що використовується в області сонячних елементів, яка включає аналіз експериментальних даних, розрахунок оптимальної архітектури на основі ваших матеріалів і навіть деякі інструменти для дослідників, такі як PicureProcess.

Модель органічного фотоелектричного пристрою. Модель органічних фотоелектричних пристроїв (OPVDM). це безкоштовна 1D модель дрейфової дифузії, спеціально розроблена для моделювання об’ємних гетероперехідних органічних сонячних елементів, таких як ті, що базуються на системі матеріалів P3HT:PCBM. Модель містить як електричний, так і оптичний розв’язувач, що дозволяє моделювати як характеристики струму/напруги, так і оптичний модальний профіль всередині пристрою. Модель і простий у використанні графічний інтеейс доступні як для Linux, так і для Windows.

Інші технології. Посилання

NanoFlex Power. Гнучкі органічні сонячні елементи.

потужність спіралі. технологія сферичних сонячних елементів.

Калькулятор максимальної напруги сонячної панелі

Щоб ви знали, ця сторінка містить партнерські посилання. Якщо ви зробите покупку після натискання на один, без додаткових витрат для вас, я можу заробити невелику комісію.

Використовуйте наш калькулятор, щоб легко знайти максимальну напругу відкритого контуру вашої сонячної батареї.

Примітка: На основі ваших вхідних даних цей контролер заряду має відповідну максимальну фотоелектричну напругу для вашої сонячної батареї. Однак це може бути не найкращим варіантом для вашої установки на основі інших факторів, таких як номінальний струм і напруга акумуляторної батареї, тому переконайтеся, що він відповідає всім іншим вашим вимогам, перш ніж використовувати цей варіант.

Припущення калькулятора

  • Всі сонячні панелі, які ви вводите в калькулятор, з’єднані разом в одну послідовну лінію. Якщо у вас є кілька послідовних ланцюгів, підключених паралельно, я рекомендую використовувати калькулятор, щоб знайти максимальну напругу для кожного ланцюга. Потім використовуйте найнижчу максимальну напругу як максимальну напругу розімкнутого контуру вашої панелі. Це пов’язано з тим, що при паралельному з’єднанні різних послідовних ланцюжків напруга результуючого масиву дорівнює напрузі найнижчого за номіналом послідовного ланцюжка.
  • Якщо ви не введете температурний коефіцієнт Voc для панелі, калькулятор припустить, що всі панелі з цими характеристиками є монокристалічними та/або полікристалічними кремнієвими сонячними панелями, які сьогодні переважають на ринку.

Як користуватися цим калькулятором

Знайдіть етикетку з технічними характеристиками на тильній стороні вашої сонячної панелі. Наприклад, це етикетка на задній панелі моєї сонячної панелі Renogy 100W 12V.

Примітка: Якщо на вашій панелі немає етикетки, ви зазвичай можете знайти її технічні характеристики в посібнику з експлуатації або в Інтернеті на сторінці продукту.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Введіть напругу відкритого контуру (Voc). У моїй панелі було 22.3V.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Введіть, скільки сонячних панелей ви з’єднуєте послідовно. Для цього прикладу припустимо, що у мене є 4 таких сонячних панелі Renogy 100W 12V. Це однакові панелі, і я підключаю їх усі 4 послідовно. В цьому випадку я б ввів 4 в поле Кількість.

Необов’язково: Введіть температурний коефіцієнт панелі Voc і виберіть правильну одиницю виміру (%/°C або мВ/°C). У моїй панелі було.0.28%/°C. Ви можете залишити це поле порожнім, в цьому випадку калькулятор використає відповідний коефіцієнт корекції напруги на основі вашої найнижчої очікуваної температури.

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Якщо ви з’єднуєте різні сонячні панелі послідовно, натисніть “Додати панель” і повторіть наведені вище кроки, щоб додати специфікації та кількість панелей. У будь-який момент ви можете натиснути кнопку Видалити панель, щоб видалити останню панель.

Введіть найнижчу температуру, яку ви очікуєте від сонячної панелі при денному світлі, і виберіть правильну одиницю виміру (°F або °C). Часто люди використовують найнижчу зафіксовану температуру в їхньому місці. Наприклад, я живу в Атланті і зробив швидкий пошук в Google, щоб дізнатися, що найнижча зафіксована температура тут була.9°F (-22.8°C).

Примітка: Якщо ваші сонячні панелі встановлені на транспортному засобі, врахуйте різні місця, які ви плануєте відвідати на своєму транспортному засобі, при вході в найнижчу очікувану температуру.

Натисніть Розрахувати максимальну напругу, щоб отримати результати. Для наведеного мною прикладу з 4 панелями Renogy я отримав максимальну напругу сонячної батареї 101.1V. При проектуванні сонячної системи мені потрібно вибрати контролер заряду, максимальна номінальна напруга фотоелектричних модулів якого перевищує це число.

Способи розрахунку максимальної напруги сонячних панелей

Ось ще кілька способів знайти максимальну напругу сонячної панелі, крім використання нашого калькулятора. Використовуйте один з цих методів, якщо хочете зрозуміти математику, що лежить в основі розрахунків.

Примітка: Якщо ви також хочете розрахувати вихідну потужність вашої сонячної батареї, скористайтеся нашим калькулятором послідовного та паралельного з’єднання сонячних панелей.

Використовуйте поправочні коефіцієнти

Національний електротехнічний кодекс (NEC) надає таблицю коефіцієнтів корекції напруги для сонячних панелей в залежності від температури навколишнього середовища. Поправочні коефіцієнти дозволяють легко розрахувати максимальну напругу вашої сонячної системи самостійно.

ФакторТемпература навколишнього середовища (°F)Температура навколишнього середовища (°C)
1.02 від 76 до 68 від 24 до 20
1.04 67 до 59 від 19 до 15
1.06 58 до 50 14 до 10
1.08 від 49 до 41 9 до 5
1.10 від 40 до 32 4 до 0
1.12 31 до 23 -від 1 до.5
1.14 22 до 14 -від 6 до.10
1.16 13 до 5 -від 11 до.15
1.18 4 до.4 -від 16 до.20
1.20 -від 5 до.13 -21 до.25
1.21 -14 до.22 -від 26 до.30
1.23 -від 23 до.31 -31 до.35
1.25 -32 до.40 -36 до.40

Примітка: Наведена вище таблиця була адаптована з таблиці 690.7(A) з видання NEC від 2023 року. Застосовується до монокристалічних і полікристалічних кремнієвих панелей, що переважають сьогодні на ринку сонячних панелей.

Для цього методу вам знадобиться таблиця з наступними числами:

  • Напруга холостого ходу (Voc) кожної сонячної панелі
  • Кількість кожного типу сонячних панелей
  • Найнижча очікувана температура

Інструкції

Знайдіть відповідний поправочний коефіцієнт з наведеної вище таблиці, використовуючи найнижчу очікувану температуру.

Розрахуйте максимальну напругу відкритого контуру кожної сонячної панелі, помноживши її напругу відкритого контуру на поправочний коефіцієнт.

Якщо ваші панелі однакові:

Максимальна напруга сонячної панелі Voc = Voc сонячної панелі × Поправочний коефіцієнт

Якщо ваші панелі відрізняються:

Максимальна сонячна панель Voc #1 = Сонячна панель Voc #1 × Поправочний коефіцієнт Максимальна сонячна панель Voc #2 = Сонячна панель Voc #2 × Поправочний коефіцієнт Максимальна сонячна панель Voc #3 = Сонячна панель Voc #3 × Поправочний коефіцієнт. і т.д

Підсумуйте максимальну напругу холостого ходу всіх послідовно з’єднаних сонячних панелей.

Якщо ваші панелі ідентичні:

Максимальна напруга сонячної батареї Voc = Максимальна напруга сонячної панелі Voc × Кількість панелей

Якщо ваші панелі відрізняються:

Максимальна напруга сонячної батареї Voc = Максимальна напруга сонячної панелі Voc #1 Максимальна напруга сонячної панелі Voc #2 Максимальна напруга сонячної панелі Voc #3

Досить просто! Цього разу NEC робить життя трохи простішим.

Приклад : Однакові сонячні панелі

Припустимо, що це технічні характеристики для 2 однакових сонячних панелей, які ви з’єднали послідовно:

  • Кількість сонячних панелей Voc: 19.83V
  • Кількість послідовно з’єднаних сонячних панелей: 2
  • Найнижча очікувана температура:.10°F (-23°C)

Ось як ви можете знайти максимальну напругу сонячної батареї:

Знайдіть відповідний поправочний коефіцієнт, використовуючи наведену вище таблицю. У цьому прикладі, виходячи з моєї найнижчої очікуваної температури.10°F (-23°C), мій поправочний коефіцієнт дорівнює 1.2.

Помножте Voc сонячної панелі на ваш поправочний коефіцієнт.

Максимальна напруга сонячної панелі Voc = 19.83V × 1.2 = 23.796

Помножте максимальну сонячну панель Voc на кількість послідовно з’єднаних панелей.

Максимальна потужність сонячної батареї Voc = 23.796V × 2 = 47.592V ≈ 47.6V

У цьому прикладі максимальна напруга відкритого контуру вашої сонячної батареї становить 47.6V.

Приклад : Різні сонячні панелі

Припустимо, що ваші 2 сонячні панелі відрізняються. Вони мають такі напруги відкритого контуру:

  • Voc сонячної панелі : 22.6V
  • Сонячна панель Voc #2: 21.4V
  • Кількість послідовно з’єднаних панелей: 2
  • Найнижча очікувана температура:.25°F (-32°C)

Ось як можна знайти максимальну напругу сонячної батареї:

Знайдіть відповідний поправочний коефіцієнт, використовуючи наведену вище таблицю. У цьому прикладі, виходячи з моєї найнижчої очікуваної температури.25°F (-32°C), мій поправочний коефіцієнт дорівнює 1.23.

Помножте Voc кожної панелі на ваш поправочний коефіцієнт.

Максимальна сонячна панель Voc #1 = 22.6V × 1.23 = 27.798В Максимальна сонячна панель Voc #2 = 21.4V × 1.23 = 26.322V

Підсумуйте максимальні напруги відкритого контуру панелей разом.

Максимальна напруга сонячної батареї Voc = 27.798V 26.322V = 54.12V ≈ 54.1V

У цьому прикладі максимальна напруга відкритого контуру вашої сонячної батареї становить 54.1V.

Використовуйте температурний коефіцієнт Voc

Для цього методу вам знадобляться наступні числа:

  • Voc кожної сонячної панелі
  • Температурний коефіцієнт Voc кожної сонячної панелі
  • Кількість послідовно з’єднаних сонячних панелей
  • Найнижча очікувана температура (°C)

Примітка: Я лише опишу, як використовувати цей метод, якщо ваш температурний коефіцієнт вимірюється в %/°C, що, з мого досвіду, набагато частіше, ніж мВ/°C.

Інструкції

Розрахуйте максимальну різницю температур, віднявши 25°C від найнижчої очікуваної температури. Ми використовуємо 25°C, тому що це стандартна галузева температура, на яку розраховані сонячні панелі. Якщо ви використовуєте Фаренгейт, я рекомендую перетворити найнижчу очікувану температуру в Цельсій. Це спрощує розрахунки.

Максимальна різниця температур = Найнижча очікувана температура. 25°C

Розрахуйте максимальний відсоток збільшення напруги для кожної сонячної панелі, помноживши максимальну різницю температур на температурний коефіцієнт панелі Voc. Знову ж таки, це за умови, що температурний коефіцієнт вашої сонячної панелі вказано у %/°C.

Якщо ваші панелі ідентичні:

Максимальний відсоток збільшення напруги = Максимальна різниця температур × Температурний коефіцієнт Voc

Якщо ваші панелі відрізняються:

Максимальне збільшення напруги у відсотках #1 = Максимальна різниця температур × Температурний коефіцієнт Voc #1 Максимальне збільшення напруги у відсотках #2 = Максимальна різниця температур × Температурний коефіцієнт Voc #2 Максимальне збільшення напруги у відсотках #3 = Максимальна різниця температур × Температурний коефіцієнт Voc #3. і т.д

Розрахуйте максимальне збільшення напруги кожної панелі, помноживши її максимальний відсоток збільшення напруги на її напругу холостого ходу.

Якщо ваші панелі ідентичні:

Максимальне збільшення напруги = Voc сонячної панелі × Максимальне збільшення напруги у відсотках

Якщо ваші панелі відрізняються:

Максимальне збільшення напруги #1 = Сонячна панель Voc #1 × Максимальне збільшення напруги у відсотках #1 Максимальне збільшення напруги #2 = Сонячна панель Voc #2 × Максимальне збільшення напруги у відсотках #2 Максимальне збільшення напруги #3 = Сонячна панель Voc #3 × Максимальне збільшення напруги у відсотках #3. і т.д

Розрахуйте максимальну напругу розімкнутого ланцюга кожної панелі, підсумувавши її напругу розімкнутого ланцюга та максимальне збільшення напруги.

Якщо всі панелі однакові:

Максимальна сонячна панель Voc = Сонячна панель Voc Максимальне збільшення напруги

Якщо ваші панелі відрізняються:

Максимальна сонячна панель Voc #1 = Сонячна панель Voc #1 Максимальне збільшення напруги #1 Максимальна сонячна панель Voc #2 = Сонячна панель Voc #2 Максимальне збільшення напруги #2 Максимальна сонячна панель Voc #3 = Сонячна панель Voc #3 Максимальне збільшення напруги #3. і т.д

Підсумуйте максимальну напругу холостого ходу всіх послідовно з’єднаних сонячних панелей.

Якщо всі ваші панелі однакові:

Максимальна потужність сонячної батареї Voc = Максимальна потужність сонячної панелі Voc × Кількість послідовно з’єднаних панелей

Якщо ваші панелі відрізняються:

Максимальна сонячна батарея Voc = Максимальна сонячна батарея Voc #1 Максимальна сонячна батарея Voc #2 Максимальна сонячна батарея Voc #3

Приклад #1: Однакові сонячні панелі

Розглянемо приклад з використанням наступних цифр:

  • Voc сонячної панелі: 20.2В для всіх панелей
  • Кількість послідовно з’єднаних сонячних панелей: 3
  • Найнижча очікувана температура:.15°C (5°F)
  • Температурний коефіцієнт Voc:.0.3%/°C для всіх панелей

Відніміть 25°C від найнижчої очікуваної температури.

Максимальна різниця температур =.15°C. 25°C =.40°C

Помножте максимальну різницю температур на температурний коефіцієнт Voc.

Максимальний відсоток збільшення напруги =.0.3%/°C ×.40°C = 12%

Помножте напругу холостого ходу сонячної панелі на максимальний відсоток підвищення напруги.

Максимальне збільшення напруги = 20.2V × 12% = 2.424V

Додайте максимальне збільшення напруги до напруги відкритого контуру сонячної панелі.

Максимальна сонячна панель Voc = 20.2V 2.424V = 22.624V

Помножте максимальну напругу холостого ходу сонячної панелі на кількість послідовно з’єднаних панелей.

Максимальна потужність сонячної батареї Voc = 22.624V × 3 = 67.872V ≈ 67.9V

У цьому прикладі максимальна напруга холостого ходу вашої сонячної батареї становить 67.9V.

Приклад : Різні сонячні панелі

Припустимо, у вас є 2 різні панелі з наступними характеристиками:

  • Сонячна панель Voc #1: 19.7V
  • Сонячна панель Voc #2: 22.1V
  • Кількість послідовно з’єднаних панелей: 2
  • Найнижча очікувана температура:.20°C (-4°F)
  • Температурний коефіцієнт Voc #1:.0.28%/°C
  • Температурний коефіцієнт Voc #2:.0.3%/°C

Ось як можна знайти максимальне значення Voc у цьому сценарії:

Відніміть 25°C від найнижчої очікуваної температури.

Максимальна різниця температур =.20°C. 25°C =.45°C

Помножте максимальну різницю температур на температурний коефіцієнт кожної панелі Voc.

Максимальне збільшення напруги у відсотках =.0.28%/°C ×.45°C = 12.6% Максимальне збільшення напруги у відсотках #2 =.0.3%/°C ×.45°C = 13.5%

Помножте Voc кожної панелі на її максимальний відсоток підвищення напруги.

Максимальне збільшення напруги #1 = 19.7V × 12.6% = 2.4822В Максимальне збільшення напруги #2 = 22.1V × 13.5% = 2.9835V

Додайте максимальне збільшення напруги кожної панелі до її Voc.

Максимальна сонячна панель Voc #1 = 19.7V 2.4822V = 22.1822V Максимальна сонячна панель Voc #2 = 22.1V 2.9835V = 25.0835V

Підсумуйте максимальні напруги холостого ходу всіх послідовно з’єднаних сонячних панелей.

Максимальна напруга сонячної батареї Voc = 22.1822V 25.0835V = 47.2657V ≈ 47.3V

У цьому прикладі максимальна напруга вашої сонячної панелі становить 47.3V.

Як визначити розмір контролера заряду, використовуючи максимальну напругу сонячної панелі

способи, тестування, сонячних, панель, вихід

Тепер, коли ви знаєте максимальну напругу сонячної батареї, настав час обрати контролер заряду сонячної батареї.

Купуючи контролер заряду, зверніть увагу на його максимальну фотоелектричну напругу (іноді її називають максимальною напругою відкритого контуру або максимальною вхідною напругою).

Переконайтеся, що максимальна фотоелектрична напруга контролера заряду вища за максимальну напругу холостого ходу вашої сонячної батареї.

Наприклад, припустимо, ви розрахували, що максимальна напруга сонячної батареї становить 105В. Тоді контролер заряду з максимальною фотоелектричною напругою 100 В буде занадто низьким. Натомість вам потрібно буде придбати панель з максимальною фотоелектричною напругою, скажімо, 150 В.

Типові помилки при розрахунку максимальної напруги сонячної панелі

Виходячи з мого досвіду.- і багато читацьких листів та коментарів і думок власників.- Ось найпоширеніші помилки, які я бачу, коли люди намагаються знайти максимальну напругу відкритого контуру своєї сонячної системи:

  • Забуваємо вносити поправку на температуру. Напруга сонячної панелі зростає зі зниженням температури. Часто початківці не знають про цей факт. (Я точно не був, коли я вперше почав.) Як результат, вони просто обчислюють Voc своєї сонячної батареї і використовують це число для визначення розміру контролера сонячного заряду. Це ставить їх під загрозу перегріву контролера заряду в холодні дні.
  • Використання максимальної напруги живлення (Vmp або Vmpp) замість напруги холостого ходу (Voc). На багатьох панелях також вказана максимальна напруга живлення (також відома як оптимальна робоча напруга), що позначається Vmp або Vmpp. Деякі люди помилково думають, що їм слід використовувати Vmp, а не Voc в своїх розрахунках максимальної напруги. Завжди використовуйте Voc.
  • Використання емпіричних правил без розуміння їх обмежень. Кілька разів я бачив, як люди в Інтернеті давали емпіричне правило для розрахунку максимальної напруги.- наприклад, додати 5В до Voc кожної панелі або додати 20% до Voc масиву. Це може бути корисно, але читачі часто не розуміють, що ці швидкі та брудні методи найкраще підходять для певних температурних діапазонів.

Нарешті, важливо зазначити, що максимальна напруга сонячної батареї, яку ви розраховуєте, базується на вашій найнижчій очікуваній температурі. Якщо ваш масив коли-небудь стане холоднішим, ніж при денному світлі, є ймовірність, що він може перевищити це число.

Залишити відповідь