Sonnenkollektoren (PV) und Spannungen
Für Leute, die neu in der Photovoltaik (PV) sind, ist die Entschlüsselung der Geheimnisse hinter dem Jargon und den Akronymen eine der schwierigsten frühen Aufgaben. In Bezug auf die Spannung sind PV-Modulen viele verschiedene Spannungswerte zugeordnet. Wir beginnen mit den einfachen und fahren von dort fort. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über:
- Spannung bei Leerlauf (VOC)
- Spannung bei maximaler Leistung (VMP oder VPM)
- Nennspannung
- Temperaturkorrigierter VOC
- Temperaturkoeffizient der Spannung
- Messspannung und Prüfung von Solarmodulen
Voltage at Open Circuit (VOC)
Voltage at open circuit ist die Spannung, die mit einem Voltmeter oder Multimeter abgelesen wird, wenn das Modul nicht an eine Last angeschlossen ist. Sie würden erwarten, dass diese Nummer auf dem Spezifikationsblatt und dem Aufkleber eines PV-Moduls aufgeführt ist.
Diese Spannung wird verwendet, wenn Module frisch aus der Box getestet werden, und später verwendet, wenn temperaturkorrigierte VOC-Berechnungen im Systemdesign durchgeführt werden. In der folgenden Tabelle finden Sie typische VOC-Werte für verschiedene Arten von kristallinen PV-Modulen.
| Nominal Voltage | VOC – typical | VMP – typical | # of cells in series |
|---|---|---|---|
| 12 | 21 | 17 | 36 |
| 18 | 30 | 24 | 48 |
| 18 | 33 | 26 | 54 |
| 20 | 36 | 29 | 60 |
| 24 | 42 | 35 | 72 |
Voltage at Maximum Power (VMP or VPM)
Voltage at maximale Leistung ist die Spannung, die auftritt, wenn das Modul an eine Last angeschlossen ist und unter Standardtestbedingungen (STC) mit seiner Spitzenleistung arbeitet. Sie würden erwarten, diese Nummer auf einem Moduldatenblatt und Aufkleber aufgeführt zu sehen. VMP ist an der Stelle der Biegung auf einer I-V-Kurve; wo die größte Leistung des Moduls ist.
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Spannung nicht einfach gemessen werden kann und auch nicht mit der Systemleistung an sich zusammenhängt. Es ist nicht ungewöhnlich, dass eine Last oder eine Batteriebank den VMP eines Moduls oder Arrays auf einige Volt niedriger als VMP herunterzieht, während das System in Betrieb ist.
Die Nennleistung eines PV-Moduls kann in Berechnungen bestätigt werden, indem der VMP des Moduls mit dem Strom bei maximaler Leistung (IMP) multipliziert wird. Das Ergebnis sollte Ihnen oder Leistung am maximalen Leistungspunkt geben, das gleiche wie das Typenschild Watt des Moduls.
Der VMP eines Moduls beträgt im Allgemeinen 0,5 Volt pro Zelle, die innerhalb des Moduls in Reihe geschaltet sind. Sie können auf das Diagramm verweisen, um typische VMP-Werte für verschiedene Arten von kristallinen Modulen zu finden.
Nennspannung
Nennspannung ist die Spannung, die als Klassifizierungsmethode verwendet wird, als Übertrag aus den Tagen, als Batteriesysteme die einzigen Dinge waren. Sie würden NICHT erwarten, dass diese Nummer auf dem Spezifikationsblatt und dem Aufkleber eines PV-Moduls aufgeführt ist. Diese Nomenklatur funktionierte sehr gut, da die meisten Systeme über 12-V- oder 24-V-Batteriebänke verfügten. Wenn Sie eine 12-V-Batterie zum Laden hatten, verwendeten Sie ein 12-V-Modul, Ende der Geschichte. Gleiches gilt für 24V-Systeme.
Da das Laden das einzige Spiel in der Stadt war, diktierten die Bedürfnisse der Batterien, wie viele Zellen in der PV in Reihe und / oder parallel geschaltet werden sollten, so dass die Solarmodule unter den meisten Wetterbedingungen funktionieren würden, um die Batterie (n) aufzuladen.
Wenn Sie auf die Tabelle verweisen, können Sie sehen, dass 12-V-Module im Allgemeinen 36 Zellen in Reihe geschaltet hatten, was sich im Laufe der Jahre als die optimale Anzahl für das zuverlässige Laden von 12-V-Batterien herausstellte. Es liegt auf der Hand, dass ein 24V-System die Zahlen doppelt sehen würde, und es gilt in der Tabelle. In diesem netzunabhängigen Sonnensystem funktionierte alles sehr gut, da sich das System nach derselben Nomenklatur entwickelte, sodass Sie, wenn Sie eine 12-V-Batterie hatten und Solarenergie wollten, wussten, dass Sie ein „12-V“ -Modul und einen „12-V“ -Controller benötigen.
Obwohl die Spannung vom Solarmodul bei 17VDC liegen könnte und der Laderegler bei 14V laden würde, während der Wechselrichter glücklich bei 13VDC Eingang lief, bestand das gesamte System aus 12V „nominal“ Komponenten, so dass es alle zusammenarbeiten würde. Dies funktionierte eine Weile gut, bis die Maximum Power Point Technology (MPPT) verfügbar wurde und auftauchte.
Dies bedeutete, dass nicht alle PV-Anlagen notwendigerweise Batterien aufluden, und dass Sie mit der Weiterentwicklung der MPPT-Technologie, selbst wenn PV zum Laden von Batterien verwendet wurde, nicht mehr dieselbe Nennspannung wie Ihre Batteriebank verwenden mussten.
String-Wechselrichter und veränderte das Spiel für Module, da sie in ihrem Design nicht mehr gezwungen waren, den Spannungsanforderungen von Tiefzyklusbatterien verpflichtet zu sein. Diese Verschiebung ermöglichte es den Herstellern, Module basierend auf der physischen Größe und den Watteigenschaften herzustellen und andere Materialien zu verwenden, die Modulspannungen erzeugten, die völlig unabhängig von Batterien waren.
Die erste und beliebteste Änderung trat bei den heute allgemein als 18-V- „Nennmodule“ bezeichneten Modulen auf. Es gibt keine 18V-Batteriebänke für RE-Systeme. Die Module erhielten diesen Namen, weil sie aufgrund ihrer Zellzahl und funktionalen Nennspannung genau zwischen den beiden bestehenden Kategorien von 12-V- und 24-V- „Nominal“ -PV-Modulen liegen. Es folgten viele Module mit 48 bis 60 Zellen, die Spannungen erzeugten, die nicht direkt mit 12V- oder 24V-Nennsystemkomponenten übereinstimmten.
Um ein schlechtes Systemdesign und Verwirrung zu vermeiden, wurde der 18-V-Spitzname von vielen in der Branche übernommen, hat jedoch letztendlich zu mehr Verwirrung unter Anfängern geführt, die die Beziehung zwischen Zellen in Serie, VOC, VMP und Nennspannung nicht verstanden haben. Mit diesem Verständnis werden die Dinge viel einfacher, und das Diagramm sollte helfen, einige der Rätsel zu lösen.
Temperaturkorrigierter VOC
Der temperaturkorrigierte VOC-Wert ist erforderlich, um sicherzustellen, dass bei kalten Temperaturen, die den VOC eines Arrays erhöhen, andere angeschlossene Geräte wie MPPT-Controller oder Rasterfeldriegelinverter nicht beschädigt werden. Diese Berechnung erfolgt auf zwei Arten. Der erste Weg besteht darin, das Diagramm in NEC 690.7 zu verwenden. Die zweite Möglichkeit besteht darin, Berechnungen mit dem Temperaturkoeffizienten der Spannung und der kältesten lokalen Temperatur durchzuführen.
Temperaturkoeffizient der Spannung
Dieser Wert repräsentiert die Änderung der Spannung basierend auf der Temperatur. Im Allgemeinen wird es verwendet, um Situationen mit kalter Temperatur / höherer Spannung für die Array- und Komponentenauswahl in kühleren Klimazonen zu berechnen. Dieser Wert kann als prozentuale Änderung von STC-Spannungen pro Grad oder als Spannungswertänderung pro Gradtemperaturänderung dargestellt werden. Diese Informationen waren in der Vergangenheit nicht leicht zu finden, werden jedoch heute häufiger auf Spezifikationsseiten und manchmal auf Modulaufklebern angezeigt.
Messende Spannung und Sonnenkollektorprüfung
Spannungen können auf einem PV-Modul mit dem Gebrauch eines Voltmeters oder Multimeters gelesen werden. Was Sie unten sehen, ist ein Beispiel für ein Voltmeter, das VOC mit einer Anschlussdose misst. Dies wäre die Ansicht von der Rückseite des PV-Moduls.
