Niedopasowanie (ang. mismatch) to strata mocy, która powstaje, gdy łączy się ogniwa albo moduły o różnych parametrach albo pracujące w różnych warunkach. Moc połączenia jest wtedy mniejsza niż suma mocy, jakie każdy element dałby osobno. PVEducation definiuje to krótko: straty niedopasowania wynikają z łączenia ogniw lub modułów, które nie mają identycznych właściwości, a największe różnice dotyczą zwykle prądu zwarcia albo napięcia obwodu otwartego.
Szeregowo prąd, równolegle napięcie
W stringu moduły są połączone szeregowo, więc płynie przez nie jeden prąd. Prąd połączenia nie może przekroczyć prądu najsłabszego elementu, a moduły silniejsze pracują poniżej swojego punktu mocy maksymalnej. Przy dużej różnicy słabszy element wchodzi w napięcie wsteczne i zaczyna grzać się zamiast produkować, co kończy się hot spotem, jeśli nie zadziała dioda bocznikująca. W połączeniu równoległym (kilka stringów na jednym wejściu MPPT) wspólne jest napięcie, więc kłopot sprawiają stringi o różnej liczbie modułów albo różnym Vmp.
Skąd się bierze w prawdziwej instalacji
- Rozrzut produkcyjny. Dwa moduły tego samego modelu nie są identyczne; zakres odchyłek opisuje tolerancja mocy na karcie. Producenci sortują moduły w klasy mocy, a tolerancja tylko dodatnia (bez minusa) oznacza, że żaden moduł nie powinien mieć mniej niż moc z tabliczki.
- Różne moduły w jednym stringu. Dołożenie po latach modułu innego modelu albo innej klasy mocy daje stałe niedopasowanie prądu. Wizualizacja niżej pokazuje, ile traci taki łańcuch.
- Różne warunki pracy. Cień, zabrudzenie, śnieg na części modułów, różna temperatura modułów i różna orientacja połaci na jednym MPPT.
- Nierówne starzenie. Moduły nie tracą mocy w identycznym tempie, więc z latami niedopasowanie rośnie; PID i mikropęknięcia dotykają zwykle tylko części modułów.
Ile traci mieszany łańcuch
Ustaw dwa typy modułów i liczbę każdego z nich, połącz je w jeden łańcuch szeregowy albo w dwa łańcuchy równoległe i zobacz, ile ich mocy znamionowej połączenie jest w stanie zebrać.
Jak to jest liczone
Każdy moduł jest brany w punkcie mocy maksymalnej, Vmp i Imp, a suma mocy znamionowych to liczba modułów każdego typu razy Vmp razy Imp. Szeregowo: napięcie łańcucha to suma Vmp wszystkich modułów, a prąd łańcucha to najniższe Imp wśród obecnych typów, więc moc = (nA × VmpA + nB × VmpB) × min(ImpA, ImpB). Równolegle: każdy typ to osobny łańcuch, oba trzymane przy napięciu krótszego łańcucha, każdy przy własnym Imp, więc moc = min(nA × VmpA, nB × VmpB) × (ImpA + ImpB). Strata to suma mocy znamionowych minus moc i jej udział w tej sumie. Typ bez modułów odpada, a jeden typ sam niczego nie traci.
Połączenie szeregowe to granica bez przewodzącej diody bocznikującej. Prawdziwy falownik może też pozwolić diodom pominąć moduły o niskim prądzie i prowadzić resztę przy ich własnym, wyższym prądzie, i wybierze to, co daje więcej mocy, więc prawdziwa strata może być mniejsza. Połączenie równoległe traktuje prąd każdego łańcucha jako stały, równy jego Imp. Poniżej swojego Vmp prąd prawdziwego łańcucha trochę rośnie w stronę Isc, więc i tam prawdziwa strata jest nieco mniejsza, a łańcuchy bardzo różne napięciowo mogą wpychać w siebie prąd wsteczny, co jest pytaniem o bezpieczniki, a nie o ten rysunek.
„Wyrównaj napięcia łańcuchów” ustawia taką liczbę modułów B, przy której napięcie ich łańcucha jest najbliższe napięciu łańcucha A. Model pomija temperaturę, zacienienie, straty na przewodach, starzenie i limity falownika; to, czy mieszany łańcuch jest bezpieczny, to pytanie do karty falownika, wartości bezpieczników modułów i instalatora.
Model poglądowy, nie pomiar.
Model NREL PVWatts przyjmuje dla typowej instalacji domyślną stratę na niedopasowaniu 2% rocznej produkcji. W dobrze zaprojektowanej instalacji z jednakowych modułów to rząd wielkości, z którym się żyje; w instalacji z mieszanymi modułami albo dzielonym cieniem może być dużo więcej.
Jak ograniczyć niedopasowanie
- W jednym stringu montuj ten sam model z tej samej klasy mocy, najlepiej z jednej dostawy.
- Połacie o różnej orientacji albo różnym zacienieniu podłącz do osobnych wejść MPPT; falowniki z dwoma i więcej MPPT są do tego stworzone.
- Stringi łączone równolegle na jednym MPPT rób z tej samej liczby takich samych modułów.
- Przy dachu z nieuniknionym, nierównym cieniem albo mieszanymi modułami rozważ optymalizatory mocy lub mikrofalowniki, które usuwają niedopasowanie między modułami (ale nie wewnątrz modułu).
- Wymieniając uszkodzony moduł po latach, dobierz zamiennik o zbliżonym prądzie Imp, a nie tylko o tej samej mocy. Więcej o łączeniu różnych modułów w artykule Czy można łączyć różne panele fotowoltaiczne?.