Van-e korreláció a feszültség és a teljesítmény között a napelemei cellákban? Ha igen akkor hogyan befolyásolja a teljesítményt a feszültség növelése?
Igen, van kapcsolat az áramkörzet és a teljesítménykiadás között a napelemelek (PV) esetében. Az áramkörzet, az áram és a teljesítménykiadás közötti összefüggést alapvető elektromos képlet segítségével lehet megérteni:
P=V⋅I
ahol:
P a teljesítmény,
V az áramkörzet,
I az áram.
A napelemek kontextusában mind az áramkörzet (V), mind az áram (I) hozzájárul a teljesítménykiadáshoz (P). Azonban a kapcsolat nem lineáris, mivel a napelemek működésének természetét és jellemző görbéit figyelembe kell venni.
Az áramkörzet növelése hatása a teljesítménykiadásra
Az áramkörzet növelése különböző hatást gyakorolhat a teljesítménykiadásra, attól függően, hogy milyen működési feltételek között találjuk magunkat.
Maximális teljesítménypont (MPP)
A napelemek leghatékonyabban működnek egy specifikus ponton, amit maximális teljesítménypontnak (MPP) nevezünk, ahol az áramkörzet és az áram szorzata maximalizált.
Ha az áramkörzetet növeljük, miközben közel vagyunk az MPP-hez, a teljesítménykiadás növekedhet, mert a V⋅I szorzat nagyobb lesz.
Áramkörzet-Áram görbe
A PV cella V−I görbéje azt mutatja, hogy ahogy az áramkörzet növekszik, az áram csökken. Ez a cella belső ellenállásának és más veszteségeinek köszönhető.
Eredményeként, ha túl sokkal növeljük az áramkörzetet, az áram csökken, ami csökkentheti a teljes teljesítménykiadást, ha a működési pont messze kerül az MPP-től.
Gyakorlati szempontok
Működési hőmérséklet: A magasabb hőmérsékletek csökkenthetik a napelem nyitott áramkörzetét (Voc), ami csökkenti a teljesítménykiadást.
Cella tervezése: Különböző PV technológiák (pl. monokristályos szilícium, polikristályos szilícium, vékonyréteg) különböző áramkörzet-áram jellemzőkkel rendelkeznek, és így eltérő reakciót mutatnak az áramkörzet változásaira.
A teljesítménykiadás maximalizálása
A napelemek teljesítménykiadásának maximalizálása érdekében fontos, hogy a maximális teljesítménypontot (MPP) kövessük, például a Maximális Teljesítmény Pótlását (MPPT) alkalmazva. Az MPPT algoritmusok a terhelés ellenállását állítják be, vagy változtathatják a DC-DC konvertert, hogy a rendszer a legoptimálisabb áramkörzet-áram kombináción működjön a maximális energia-termelés érdekében.
Összegzés
A napelemekben az áramkörzet növelése potenciálisan növelheti a teljesítménykiadást, ha a működés közel van a maximális teljesítményponthoz. Azonban, ha túlságosan távol kerülünk ezen ponttól, a teljesítménykiadás csökken, mivel az áramkörzet és az áram fordított arányú kapcsolatban áll a V−I jellemző görbén. Így a működési pont optimalizálása kulcsfontosságú a napelemrendszerek teljesítményének maximalizálása szempontjából.
