Voc (ang. open circuit voltage, napięcie obwodu otwartego) to napięcie na zaciskach oświetlonego modułu, przez który nie płynie prąd, bo do niczego go nie podłączono. To najwyższe napięcie, jakie moduł potrafi wytworzyć. Karta katalogowa podaje je w warunkach STC: 1000 W/m² i 25 °C temperatury ogniw.
Ile wynosi Voc i od czego zależy
Pojedyncze ogniwo krzemowe daje ułamek wolta: według PVEducation komercyjne ogniwa mają około 690 mV, a najlepsze laboratoryjne do 764 mV. Moduł łączy kilkadziesiąt ogniw albo półogniw szeregowo, więc ich napięcia się sumują. Wśród modułów od 300 W w bazie PV Index mediana Voc wynosi 45,7 V. Osiem na dziesięć modeli mieści się w przedziale od 37,3 V do 52,4 V.
Liczby z wykresu
| Voc (V), moduły od 300 W | Liczba modeli |
|---|---|
| 30,0 do 32,5 | 35 |
| 32,5 do 35,0 | 173 |
| 35,0 do 37,5 | 1220 |
| 37,5 do 40,0 | 1887 |
| 40,0 do 42,5 | 1939 |
| 42,5 do 45,0 | 859 |
| 45,0 do 47,5 | 1302 |
| 47,5 do 50,0 | 2763 |
| 50,0 do 52,5 | 1824 |
| 52,5 do 55,0 | 800 |
| 55,0 do 57,5 | 377 |
| 57,5 do 60,0 | 73 |
Voc zależy od natężenia światła tylko logarytmicznie. Rano i przy zachmurzeniu prąd jest mały, ale napięcie już prawie pełne, dlatego string jest pod napięciem przez cały dzień, nawet gdy prawie nic nie produkuje. Znacznie silniej Voc zależy od rekombinacji w ogniwie (PVEducation nazywa je wprost jej miarą), stąd lepiej pasywowane ogniwa mają wyższe napięcie.
Dlaczego zimą Voc rośnie
Ogniwo traci napięcie, gdy się nagrzewa, i zyskuje, gdy stygnie. Opisuje to współczynnik temperaturowy Voc z karty. Mediana w bazie wynosi -0,25%/°C. Na każdy stopień poniżej 25 °C napięcie rośnie o tę wartość.
Przykład z karty Jinko JKM570N-72HL4-BDV: Voc 52,10 V i współczynnik -0,25%/°C. W mroźny, słoneczny poranek przy temperaturze ogniw -20 °C (45 stopni poniżej STC) moduł daje 52,10 × (1 + 0,0025 × 45) ≈ 58,0 V, czyli o ponad 11% więcej niż na tabliczce. Ogniwa nie zdążyły się jeszcze nagrzać, a światła jest już dość, żeby napięcie było prawie pełne.
Voc a falownik i długość stringu
Napięcie stringu to suma Voc wszystkich modułów połączonych szeregowo. W najzimniejszych warunkach nie może ono przekroczyć ani maksymalnego napięcia wejściowego falownika, ani maksymalnego napięcia systemu modułów. W przykładzie wyżej 17 modułów daje w mrozie ok. 985 V, a 18 modułów już ok. 1043 V, czyli za dużo dla falownika z granicą 1000 V, choć w STC ten sam string miałby tylko 938 V. Dlatego długość stringu liczy się od Voc w najniższej spodziewanej temperaturze, a nie od wartości z tabliczki.
Czy string zmieści się w falowniku?
Zmieniaj liczbę modułów połączonych szeregowo oraz najniższą i najwyższą temperaturę ogniw i patrz, jak napięcie stringu przesuwa się względem okna śledzenia falownika i jego maksymalnego wejścia.
Jak to jest liczone
Napięcie każdego modułu zmienia się liniowo z temperaturą ogniw: Voc(T) = Voc w STC × (1 + współczynnik Voc / 100 × (T - 25)), i tak samo Vmp z własnym współczynnikiem. String to liczba modułów razy jeden moduł. Zimne Voc jest sprawdzane względem maksymalnego wejścia DC, gorące Vmp względem minimum MPPT, a zimne Vmp względem maksimum MPPT.
Zasada marginesu jest najprostsza: napięcie równe limitowi się mieści i nie ma ukrytego współczynnika bezpieczeństwa. To lokalne przepisy elektryczne i karta falownika rozstrzygają, dla jakiej temperatury projektować i jaki zapas zostawić, a niektóre przepisy zamiast współczynnika stosują własne tabele korekcyjne. Stosuj się do nich, nie do tego rysunku.
Karty rzadko podają współczynnik Vmp. Wartość startowa to mediana współczynnika Pmax z katalogu ComparePV minus mediana współczynnika Isc, zwykle stosowane przybliżenie. Współczynnik temperaturowy odczytany jako dodatni jest traktowany jak zgubiony znak minus, bo napięcie krzemu zawsze spada, gdy się nagrzewa.
Model to jeden string na jednym wejściu, o świcie w mroźny poranek dla Voc i w pełnym słońcu dla Vmp. Pomija straty na przewodach, zacienienie, niedopasowanie modułów i limity prądu falownika, które artykuł omawia osobno. To ilustracja, a nie projekt stringu.
Model poglądowy, nie pomiar.
Więcej o czytaniu napięć i prądów z karty: Voc, Isc i twój falownik.
