平屋頂上設置的太陽能電池板。使用槽型鋼等組建架臺,為使年發(fā)電量達到最大值,朝正南方向以30度的傾斜角安裝。
在太陽能電池板的南側,設置有用于防墜落的欄桿等,其產生的陰影擋住了部分電池板,從而導致發(fā)電量大幅下降。電池板表面排列的10厘米~15厘米見方的單元之間多為串聯(lián)。因此,即便只有一個單元的發(fā)電量降低,也會產生較大影響。所以,安裝電池板需要注意選擇朝向,以防止陰影擋住電池板,或者即使電池板被陰影擋住,也能將影響控制在最小限度。
日本2012年度的太陽能電池板供貨量是上年度的2.7倍,達到380萬千瓦,創(chuàng)下歷史新高。2012年7月開始實行的可再生能源發(fā)電固定價格收購制度是太陽能發(fā)電設備設置量大增的主要原因。
隨著太陽能發(fā)電設備設置量迅速擴大,糾紛也不斷增多,光電建筑設計人員被卷入其中的情況也屢見不鮮。就上述發(fā)生問題的住宅而言,設計者根本沒有準確理解太陽能電池板的特性。
設計者分2行設置了電池板的架臺。在南側前面設置的電池板附近有一個用于防墜落的欄桿,欄桿的陰影擋住了電池板。而且,前面電池板的陰影還擋住了后面的電池板。不過,設計者卻對此作出了錯誤的判斷,認為:“擋住電池板的陰影面積非常小,即便發(fā)電量降低一些,也不會出現(xiàn)問題。”
即便是很小的陰影也會導致整個電池板全軍覆沒,太陽能電池板的發(fā)電量降低未必和陰影面積成正比。普通結晶硅型電池板采用的結構是,用名為互連器的導線將發(fā)電元件“單元”串聯(lián)在一起。如果將單元替換成干電池,就更容易理解電流的流通路徑。
很多太陽能電池板為防止出現(xiàn)這種“全軍覆沒”情況,會設置名為旁路二極管的元件,將電池板內的單元分成三個系統(tǒng)。其工作原理是,繞過存在不發(fā)電單元的系統(tǒng),流通電流,從而將電池板整體的發(fā)電量降低控制到最小。
太陽能電池板的發(fā)電量由電壓和電流的乘積最大值決定。發(fā)電量的降低不僅受日照量及電池板溫度的影響,還會因陰影形成方向而有所不同。比如,在陰影朝著單元串聯(lián)的方向擴大的情況下。即使最多18枚單元被陰影擋住,3個系統(tǒng)中,也只有一個系統(tǒng)不發(fā)電,因此整體發(fā)電量只會減少33%。而另一方面,如果陰影朝著正交方向擴大,即使只有5枚單元被陰影擋住,所有系統(tǒng)都會受到影響,導致發(fā)電量驟減。
太陽能電池板原則上需要設置在沒有陰影的場所。在不得已的情況下,則需要在安裝電池板時注意設計朝向,以實現(xiàn)即使有陰影遮擋,也能將發(fā)電量降低控制到最小程度。




