Por que cortar as células ao meio
A maioria das vantagens dos painéis de célula cortados é atribuída a diminuir pela metade a corrente interna do painel. Reduzir a corrente reduz as perdas resistivas, e é por isso que o desempenho é aprimorado. Isso resulta em muitos benefícios, como maior produção, melhor produção por m² e melhor desempenho em calor. Benefícios de sombreamento, melhor durabilidade e alguns outros ganhos de desempenho também são realizados com a configuração de painel revisada necessária.
Redução de perdas resistivas
Em um módulo solar, as perdas de energia ocorrem quando os elétrons viajam através das interconexões de células e barramentos. Como a perda de potência é igual à resistência multiplicada pela corrente quadrada (perda P = R x I²), uma redução na corrente reduziria a perda. Dividindo a célula em duas metades a corrente (não a tensão) da célula, então quando você aplicar essa alteração à equação, as perdas serão reduzidas em 75%. Como a corrente é mais alta nos horários de pico de produção, é quando o benefício é maior . Reduzir a corrente para reduzir as perdas não é novidade, já o fazemos há mais de um século na transmissão de energia. No entanto, ter duas vezes a quantidade de células de meia corrente duplica a nossa voltagem, o que teria consequências indesejáveis no design do sistema. Isso é resolvido na configuração revisada do painel.
Painel de célula padrão de 60 células versus 120 half-cut
A nova e melhor configuração
Para entender como isso funciona, você precisa saber o seguinte:
Adicionar células em uma string (série) acumula tensão, não é atual
Adicionar uma segunda seqüência de células (em paralelo) acumula corrente, não tensão
Então, se as 120 células semi-cortadas fossem conectadas em uma cadeia, teríamos duas vezes a voltagem e metade da corrente de um painel normal de 60 células. Para consertar isso, os fabricantes redesenharam o layout da célula para ter duas fileiras de 60 painéis de células semi-cortadas unidas em paralelo. O resultado geral é bastante inteligente, já que a tensão e a corrente que saem são idênticas a um painel padrão de 60 células, mas a corrente interna é reduzida pela metade. Isso resulta em um aumento de 1,5 a 3% na eficiência, que é mais profunda do que parece. Também tem alguns efeitos colaterais desejáveis.
Melhorias na manipulação de sombreamento
Como mencionado, a mudança no layout permite que o painel tenha um melhor desempenho em determinados cenários de sombreamento. Antes de investigar isso, observe algumas coisas:
O sombreamento ainda terá um impacto significativo em seu sistema, mesmo que sejam os cenários preferidos por esses painéis.
O painel pode se comportar de maneira diferente por conta própria do que em uma string ou com um dispositivo MLPE (Module Level Power Electronics, como microinversores ou otimizadores).
Uma das coisas que os fabricantes pressionam é a capacidade de a metade superior do painel não ser afetada se a metade inferior estiver na sombra ou vice-versa. Para entender isso, precisamos de uma atualização rápida no sombreamento.
Por que o sombreamento pode ser melhor gerenciado em um painel de célula de meio corte
Quando você tem duas strings conectadas em paralelo (como a metade superior e inferior desses painéis são), você pode isolar a célula atual inferior para apenas esse lado. Então, uma metade pode estar produzindo a 10% da capacidade e a outra produzindo a plena. Isso é muito útil, mas tem uma desvantagem.
Lembre-se do meu comentário: "O painel pode se comportar de maneira diferente do que seria em uma string ou com um dispositivo MLPE"? É por isso que é importante.
Digamos que você tenha uma série de 10 painéis (bastante comuns), em um inversor de cordas, todos em perfeita luz solar - exceto um painel que tenha sombra completa na metade inferior. Nesse caso, esse painel poderia produzir 50%, mas todos os outros painéis também. Isso não é ideal. MPPT do inversor não vai deixar isso acontecer embora. Em vez disso, a corrente permanecerá alta e os diodos de bypass no painel serão ativados e ignoram todo o painel.
Se você tivesse um otimizador ou microinversor no cenário acima, é uma história (melhor) diferente. Esse painel pode produzir 50% enquanto os outros continuam inalterados.
Aqui está uma versão ilustrada:
Dois cenários
Ambas possuem 10 painéis de células meio cortadas em uma sequência, usando um inversor de seqüência de caracteres, variando as condições de sombreamento.
Cenário1 , suponha que 90% da metade inferior de um painel seja sombreada (conforme ilustrado)
Os diodos de derivação no painel 1 serão ativados
Apesar das células semi-cortadas, o sistema ainda é melhor deixar cair um painel inteiramente do que ter uma corrente mais baixa. Veja abaixo uma visão geral aproximada e simplificada do porquê. Nota:
1 potência (P) = Corrente (I) xVensão (V)
1 Vamos supor que os painéis estejam produzindo aprox. 30 V e 9 Amps
3 A tensão aumenta quando você separa painéis em uma string, a corrente não atua na corrente mais baixa.
Opção 1 - Diodos ativos, solte o painel 1 inteiramente:
P = 9 amps x 270 Volts (9 painéis a 30 Volts), P = Aprox. 2430 Watts
Opção 2 - Diodos inativos, reduzir a corrente de todos os painéis:
P = 4,95 ampères x 300 volts (9 painéis a 30 volts), P = aprox. 1485 Watts
Cenário 2 , suponha que 90% de sombreamento na parte inferior de todos os painéis
Todos os diodos de desvio permanecerão inativos
É onde as células meio cortadas são excelentes. Bypass diodes não ativos e produção seria a opção 2 acima. Com um painel padrão, quase toda a produção teria sido perdida.
Nos dois cenários, um onde as células semi-cortadas não ajudam e o outro onde elas ajudarão imensamente.
