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Hallo Welt!

Hotspot-Effekt: Ursachen, Möglichkeiten zur Schadensbegrenzung und Panels mit geringeren Auswirkungen

Der Hotspot-Effekt ist ein Phänomen, das im alltäglichen Gebrauch von Solarmodulen auftritt. Dieser Effekt kann sich sowohl auf die Module als auch auf das gesamte Solarstromerzeugungssystem auswirken. Daher ist es für einen reibungslosen und effizienten Betrieb des Systems von entscheidender Bedeutung, seine Ursprünge und Möglichkeiten zur Abschwächung zu verstehen.

Weiter lesen; Wenn Sie dieses Thema beherrschen, können Sie den besten Wert für Ihre Ausrüstung erzielen und bei Verkaufsinteraktionen Vertrauen aufbauen.

Was ist der Hotspot-Effekt bei Solarmodulen? Was verursacht es?

Der Name bringt seine Definition anschaulich zum Ausdruck.

Der Hotspot-Effekt bezieht sich auf örtliche Überhitzungsbereiche auf der Oberfläche einzelner Solarzellen innerhalb eines Solarpanels. Dieses Phänomen tritt auf, wenn bestimmte Zellen in einem Panel weniger Strom erzeugen als andere Zellen, was zu einem unausgeglichen Schaltkreis des Panels. 

Innerhalb des unsymmetrischen Schaltkreises, typischerweise in Reihenschaltung, werden die leistungsschwachen Zellen „in Sperrrichtung vorgespannt“, was Statt einen Teil der Energie von benachbarten Zellen als Wärme abzuführen es in Strom umwandeln.

Inspektion von Hotspots auf Solarmodulen mithilfe einer Wärmebildkamera

Im Folgenden sind mehrere Faktoren aufgeführt, die zur Bildung von Hotspots auf Solarmodulen beitragen:

  • Schattierung: Dies ist eine sehr häufige Ursache. Objekte wie Bäume, Gebäude oder andere hohe Strukturen können Schatten auf Teile eines Panels werfen. Das führt zu niedrigere Generation in schattierten Zellen, dann die Hotspots.
  • Ansammlung von Schmutz und Staub: Wenn sich verschiedene Rückstände auf der Oberfläche von Solarmodulen ansammeln und das Sonnenlicht daran hindern, die Zellen zu erreichen, würden die Zellen ineffizient funktionieren, was zu einer erhöhten Temperatur und der Bildung von Hotspots führen würde.
  • Material- und Herstellungsfehler: Bei Abweichungen in den Herstellungsmaterialien der Zellen und Unvollkommenheiten während des Herstellungsprozesses wie z. B. schlechter Lötung kann es zum Hotspot-Effekt kommen.
  • Schlechtes Kühldesign und extremes Wetter: Ein Solarstromsystem sollte mit geeigneten Belüftungs- oder Kühlmechanismen ausgestattet sein, um eine angemessene Umgebungstemperatur für den effizienten Betrieb der Module aufrechtzuerhalten. Schlechtes Kühldesign bei extremen Wetterbedingungen, z. B. 'Hotweaves', kann die Bildung von Hotspots verstärken.

Welche Auswirkungen hat der Hotspot-Effekt?

Die Folgen des Hotspot-Effekts auf Solarmodule sind vielfältig.

  • Reduzierte Effizienz und Leistung: Nach dem Funktionsprinzip der Reihenschaltung können Hotspots den Wirkungsgrad und die Leistung des Solarmoduls deutlich verringern, da die Leistung des Moduls durch die betroffenen Zellen beeinträchtigt wird. Aus einer breiteren Perspektive werden die betroffenen Zellen und Panels anschließend die Leistung des Systems beeinflussen, insbesondere wenn sie nicht damit ausgestattet sind Optimierer oder Mikrowechselrichter.
  • Körperlicher Schaden: Es ist nicht nur eine Ursache des Hotspot-Effekts, sondern auch eine Auswirkung des Effekts selbst. Eine längere Einwirkung hoher Hitze kann zu physischen Schäden an den Zellen und der Panelstruktur führen, einschließlich des Schmelzens von Lot und Rissen im Schutzglas. In bestimmten Fällen kann es zu dauerhaften Störungen im Panel kommen.
  • Beschleunigtes Altern: Die durch Hotspots verursachte höhere Temperatur kann zu einer schnelleren Verschlechterung der Materialien der Zellen und Panels führen. Beispielsweise kann sich das in der Verkapselungsschicht verwendete Polymer oder das Silizium in den Zellen schneller zersetzen.
  • Sicherheit für Menschen und Eigentum: Ähnlich wie thermisches Durchgehen in den Batterien von Solarstraßenlaternen Im Freien kann der Hotspot-Effekt die Temperatur lokal auf über 100 °C ansteigen lassen und zu schwerwiegenden Sicherheitsrisiken wie Bränden führen, die nicht nur ein Risiko für in der Nähe befindliche Personen, sondern auch für Vermögenswerte und Grundstücke darstellen.
Abbildung von Hotspots auf Solarzellen
Wang, A. & Xuan, Y. (2021). Genaue Untersuchung lokaler Hotspots innerhalb von Photovoltaikmodulen. Energieumwandlung und -management, 234, 113959.

Welche Möglichkeiten gibt es, den Hotspot-Effekt abzuschwächen?

Um den Hotspot-Effekt abzuschwächen und Verluste zu minimieren, können verschiedene Strategien eingesetzt werden, die wie folgt erläutert werden:

  • Verwendung von Panels mit Bypass-Dioden: Neben der Beschaffung von Panels, die aus hochwertigen Materialien und konsistenten Herstellungstechniken gefertigt sind, stellen Sie sicher, dass die Produkte mit Bypass-Dioden ausgestattet sind, bei denen es sich um elektrische Geräte handelt, die mit verschiedenen Zellgruppen innerhalb eines Panels zusammenarbeiten. Sie können dazu beitragen, das Risiko eines Hotspot-Effekts zu verringern, indem sie den Strom zulassen umgehen die schattierten oder betroffenen Zellen.
  • Richtiges Design und Installation: Eine Solarstromerzeugungsanlage sorgt mit der richtigen Planung und Installation dafür, dass die Module der größtmöglichen Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind und weniger Schatten spenden. Darüber hinaus kann eine ordnungsgemäße Belüftung mit ausreichendem Luftstrom die Schwere des Hotspot-Effekts verringern, falls dieser auftritt.
  • Regelmäßige Wartung: Die regelmäßige Reinigung von Solarmodulen mit Reinigungssets oder Robotern kann die Ansammlung von Schmutz, Staub oder Kot rechtzeitig entfernen und die Bildung von Hotspots verhindern.
  • Genaue Überwachung: Wärmebildaufnahmen mit Drohnen sind ein präzises und direktes Mittel, um potenzielle Hotspots auf Solarpaneelen zu erkennen und zu lokalisieren. Obwohl dieser Dienst effektiv ist, ist er in einigen Regionen möglicherweise nicht sofort verfügbar. Handwärmebildkameras können Ihnen jedoch einen grundlegenden Eindruck von potenziellen Hotspots vermitteln. Sie kosten normalerweise ca. $100-300. Eine weitere indirekte Möglichkeit zur Fehlerbehebung potenziell betroffener Panels ist die Nutzung der Daten, die von an die Panels angeschlossenen Optimierern oder Mikrowechselrichtern bereitgestellt werden.

Gibt es Panels mit weniger Hotspot-Effekt?

Aufgrund der Beschaffenheit elektrischer Schaltkreise ist der Hotspot-Effekt ein häufiges Problem bei Solarmodulen. Es gibt jedoch tatsächlich einige Arten von Panel-Produkten, die eine geringere Wirkung haben und eine stabilere Effizienz und Leistung gewährleisten.

Schindelförmige Solarpaneele

Schindel-Solarmodule zeichnen sich nicht nur durch ihr ästhetisch ansprechenderes Aussehen aus, sondern sind auch für ihr hochwertiges Design bekannt, bei dem die Zellen in Streifen geschnitten und wie Schindeln überlappt werden, was einen flexibleren Stromfluss und eine geringere Auswirkung des Hotspot-Effekts auf die Gesamtleistung ermöglicht .

Half-Cut-Solarpanel-Technologie

Irgendwie ähnlich dem Konzept von geschindelten Solarmodulen: Durch die Teilung der herkömmlichen kristallinen Solarzelle in zwei Hälften verringern halbgeschnittene Solarmodule den latenten Widerstand, der durch Hotspots innerhalb des Moduls verursacht wird. Dadurch werden die Auswirkungen auf die Gesamtleistung des Panels minimiert.

Sonnenkollektoren mit verbesserter Antireflexbeschichtung

Durch die Verwendung von Antireflexbeschichtungen (ARCs) auf Solarmodulen kann die Lichtabsorption über die gesamte Oberfläche des Solarmoduls verbessert werden. Dies trägt dazu bei, das einfallende Sonnenlicht gleichmäßiger zu verteilen und eine gleichmäßigere Zelltemperatur im gesamten Panel aufrechtzuerhalten als Produkte ohne ARCs.

Fazit

Verständnis der Ursachen und Auswirkungen des Hotspot-Effekts auf Solarmodule bildet die Grundlage für einen effektiven Betrieb Ihrer Panels und Ihres Systems sowie eine längere Lebensdauer Ihrer Geräte.

Indem Sie Ihren Kunden das Wissen über Hotspots umfassend vermitteln, können Sie ihnen den Wert von Premiumprodukten leichter vermitteln.

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