มาตรการสร้างและป้องกันปรากฏการณ์จุดความร้อนในโมดูลโฟโตวอลตาอิค

การจัดการเอฟเฟกต์จุดร้อนในโมดูลโฟโตโวลตาอิค

เอฟเฟกต์จุดร้อนในโมดูลโฟโตโวลตาอิคส์เป็นปัญหาทั่วไปที่เกิดจากปัจจัยหลายประการ และมีมาตรการป้องกันที่สอดคล้องกันที่สามารถทำได้:

สาเหตุของปรากฏการณ์จุดร้อน

• การแรเงา:เมื่อส่วนหนึ่งของเซลล์ของแผงโซลาร์เซลล์ถูกบังแสง (จากใบไม้ ฝุ่น มูลนก ฯลฯ) เซลล์เหล่านั้นอาจเข้าสู่สภาวะไบแอสย้อนกลับ ใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้นและทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเฉพาะจุด ความร้อนสะสมนี้อาจส่งผลให้เกิดจุดร้อน ซึ่งอาจทำให้เซลล์หรือวัสดุห่อหุ้มเสียหายได้1118
• ข้อบกพร่องภายใน:ปัญหาด้านคุณภาพภายในเซลล์ เช่น ข้อบกพร่องภายในหรือการบัดกรีที่ไม่ดี อาจนำไปสู่ปรากฏการณ์จุดร้อนได้เช่นกัน ปัญหาเหล่านี้ก่อให้เกิดความต้านทานสูงผิดปกติระหว่างการทำงาน ส่งผลให้การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นและเกิดความร้อนเฉพาะที่4
• การออกแบบโมดูลที่ไม่ดี:หากการออกแบบโมดูลโฟโตโวลตาอิคส์ไม่เพียงพอ เช่น วางเซลล์ชิดกันหรือจัดวางไม่ถูกต้อง อาจทำให้เกิดเงาและจุดร้อนได้111819

ผลกระทบของปรากฏการณ์จุดร้อน

• ประสิทธิภาพของโมดูลลดลง:ปรากฏการณ์จุดร้อน (Hot Spot Effect) ส่งผลให้กำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ที่ถูกบังแสงลดลงอย่างมาก ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของโมดูลโฟโตวอลตาอิก ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์จุดร้อนสามารถลดกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ปล่อยออกมาได้ประมาณ 10%2
• อันตรายด้านความปลอดภัย:ผลกระทบของจุดร้อนในระยะยาวทำให้โมดูลเสื่อมสภาพเร็วขึ้นและอาจทำให้เกิดไฟไหม้ ส่งผลให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยต่อโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์19

มาตรการป้องกัน

• ติดตั้งไดโอดบายพาส
  • หลักการทำงาน:ไดโอดบายพาสเชื่อมต่อแบบขนานที่ปลายทั้งสองด้านของสายเซลล์แต่ละชุด เมื่อเซลล์ที่ถูกแรเงาเข้าสู่สถานะไบแอสย้อนกลับ ไดโอดจะทำหน้าที่นำไฟฟ้า ทำให้ส่วนที่แรเงาเกิดการลัดวงจรและลดกระแสที่ไหลผ่าน จึงช่วยลดการเกิดความร้อน123
  • การตรวจสอบผล:การจำลองและการทดสอบจริงแสดงให้เห็นว่าการติดตั้งไดโอดบายพาสสามารถลดแรงดันไฟฟ้าทั้งสองด้านของเซลล์ที่ถูกบังแสงได้อย่างเห็นได้ชัด ป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปและควบคุมผลกระทบของจุดร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการติดตั้งไดโอดบายพาสช่วยลดกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ และการลดกำลังไฟฟ้าเอาต์พุตสูงสุดไม่เกิน 5%2
• ออกแบบระบบโฟโตโวลตาอิคส์อย่างพิถีพิถัน
  • ระยะห่างระหว่างอาร์เรย์:เมื่อออกแบบโรงงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ จำเป็นต้องกำหนดระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างแผงโซลาร์เซลล์เพื่อหลีกเลี่ยงการบังแสงซึ่งกันและกัน23
  • ความสูงที่รองรับ:ออกแบบความสูงของโครงรองรับให้เหมาะสม โดยเฉพาะในบริเวณที่มีพืชพรรณ การบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตมากเกินไปจนทำให้เกิดร่มเงา3
  • สภาพแวดล้อมโดยรอบ:ในระหว่างการออกแบบและก่อสร้างโรงงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ควรคำนึงถึงสภาพแวดล้อมโดยรอบเพื่อป้องกันไม่ให้อาคารบังแสงแดด2
• การจัดการการดำเนินงานและการบำรุงรักษา
  • การทำความสะอาดปกติ:ทำความสะอาดพื้นผิวของโมดูลโฟโตวอลตาอิคส์เป็นประจำเพื่อขจัดฝุ่นและมูลสัตว์ ลดการเกิดจุดร้อน23
  • การตรวจจับความผิดพลาด:ใช้การตรวจจับอินฟราเรดและการวัดทางไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบสถานะการทำงานของโมดูลโฟโตวอลตาอิคเป็นประจำ เพื่อระบุและแก้ไขปัญหาจุดร้อนได้อย่างรวดเร็ว การตรวจจับอินฟราเรดสามารถตรวจจับจุดร้อนได้อย่างแม่นยำและรองรับการสร้างรายงานอัตโนมัติ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการตัดสินใจของเจ้าหน้าที่บำรุงรักษา

• กลยุทธ์การป้องกันเชิงนวัตกรรม
  • ตัวต้านทานแบบอนุกรม:การนำตัวต้านทานมาใส่ในสายเซลล์สามารถแบ่งปันแรงดันย้อนกลับที่เกิดขึ้นกับเซลล์ฮอตสปอตได้ ช่วยลดทั้งการสูญเสียพลังงานและอุณหภูมิ วงจรป้องกันที่ออกแบบประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า มอสเฟตกำลังไฟฟ้า ไดโอด และตัวต้านทานตัวแบ่งแรงดัน เพื่อควบคุมผลกระทบของฮอตสปอตได้อย่างมีประสิทธิภาพ7
  • เพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีอาร์เรย์โฟโตโวลตาอิก:การปรับปรุงโครงสร้างของแผงโซลาร์เซลล์ เช่น การเชื่อมต่อโมดูลโซลาร์เซลล์ที่เข้ากันได้แบบอนุกรมหรือการปรับโครงสร้างเค้าโครงแผงโซลาร์เซลล์โดยใช้วงจรสวิตชิ่ง สามารถลดผลกระทบของจุดร้อนจากการบังแดดได้4

บทสรุป

เพื่อป้องกันและควบคุมผลกระทบจากจุดร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีแนวทางที่ครอบคลุมหลายด้าน ผู้ผลิตควรจัดการกระบวนการผลิตอย่างเข้มงวดเพื่อให้มั่นใจว่าเซลล์และโมดูลมีคุณภาพสูง ผู้ใช้ควรเลือกผู้ผลิตเซลล์ที่เชื่อถือได้ในระหว่างการจัดซื้อ ควรออกแบบโรงงานให้มีรูปแบบที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการบังแดด และควรทำความสะอาดและตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอในระหว่างการจัดการบำรุงรักษาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องอย่างทันท่วงที

กลยุทธ์เชิงนวัตกรรม เช่น ตัวต้านทานแบบอนุกรมและโครงสร้างอาร์เรย์โฟโตโวลตาอิกที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม แม้จะมีต้นทุนสูงกว่า แต่ก็สามารถควบคุมผลกระทบของจุดร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตและความน่าเชื่อถือของระบบโฟโตโวลตาอิก