Introduzione
Nel campo dell’energia solare fotovoltaica, l’efficienza e la stabilità dei moduli sono fattori cruciali per determinare la quantità di energia prodotta. Con il progresso tecnologico, il design dei moduli fotovoltaici continua a essere ottimizzato. I moduli fotovoltaici a tre sezioni e a due sezioni mostrano differenze di prestazioni significative in ambienti ad alta temperatura, grazie alle loro diverse caratteristiche di corrente e tensione. Questo articolo esplorerà il motivo per cui i moduli fotovoltaici a tre sezioni producono più energia in ambienti ad alta temperatura rispetto a quelli a due sezioni.
Confronto delle Prestazioni tra Moduli a Tre e Due Sezioni in Ambienti ad Alta Temperatura
Con il continuo progresso della tecnologia fotovoltaica, i moduli a tre e a due sezioni presentano caratteristiche distintive nel design e nelle prestazioni. Gli ambienti ad alta temperatura influenzano notevolmente le prestazioni dei moduli fotovoltaici. Di seguito, verrà effettuato un confronto dettagliato considerando le caratteristiche di corrente e tensione, le perdite resistive, l’aumento della temperatura, le perdite di potenza e le perdite annuali di produzione.
1. Caratteristiche di Corrente e Tensione:
Moduli Fotovoltaici a Tre Sezioni:
Adottano un design a tre sezioni, con corrente ridotta e tensione elevata. Ad esempio, il modulo Twisun Pro (TOPCon) ha una potenza nominale di 430W, una corrente operativa di 9.96A e una tensione di uscita di 43.2V. L’uscita di tensione più elevata in condizioni ad alta temperatura può ridurre le perdite di potenza, migliorando l’efficienza complessiva della produzione.
Moduli Fotovoltaici a Due Sezioni:
Le celle nei moduli a due sezioni presentano una corrente più elevata e una tensione più bassa. Altri moduli a due sezioni TOPCon sul mercato hanno una potenza nominale di 430W, una corrente di 13.49A e una tensione di uscita di 31.88V. Sebbene questo design possa migliorare l’uscita di potenza istantanea in alcune situazioni, in ambienti ad alta temperatura, una corrente più elevata comporta una riduzione della tensione, influenzando negativamente l’efficienza della produzione.
2. Perdite Resistive
Maggiore è la corrente, maggiori sono le perdite di calore causate dalla resistenza. Le perdite resistive (Pres) possono essere calcolate utilizzando la formula Pres = I² * R.
Supponendo che la resistenza R sia la stessa per entrambi i moduli, la corrente del modulo a due sezioni (13.5A) è più alta rispetto a quella del modulo a tre sezioni (10A), quindi le perdite resistive saranno maggiori.
Calcolo delle Perdite Resistive:
Modulo a Tre Sezioni:
- Corrente I = 9.96A
- Perdite resistive Pres = I² * R = 9.96² * R ≈ 99.2R
Modulo a Due Sezioni:
- Corrente I = 13.49A
- Perdite resistive Pres = I² * R = 13.49² * R ≈ 181.98R
Si può notare che le perdite resistive del modulo a due sezioni sono 1.83 volte maggiori rispetto a quelle del modulo a tre sezioni.
3. Aumento della Temperatura
L’aumento della temperatura è proporzionale alle perdite resistive. Supponendo che, a parità di condizioni, l’aumento di temperatura del modulo a due sezioni sia 1.83 volte maggiore rispetto a quello del modulo a tre sezioni. Poiché il processo del modulo a due sezioni comporta una corrente più alta, anche le sue perdite resistive aumentano di conseguenza, portando a un incremento di temperatura più evidente.
In condizioni ambientali di 30°C, supponendo che la temperatura operativa del modulo a tre sezioni sia di 60°C, possiamo effettuare i seguenti calcoli:
- Aumento di temperatura del modulo a tre sezioni: 60°C – 30°C = 30°C
- Aumento di temperatura del modulo a due sezioni: 30°C × 1.83 = 54.9°C
- Pertanto, la temperatura operativa del modulo a due sezioni è: 30°C + 54.9°C = 84.9°C
In sintesi, con una temperatura ambientale di 30°C, la temperatura operativa dei moduli fotovoltaici a due sezioni è di circa 84.9°C, superiore di circa 24.9°C rispetto a quella dei moduli a tre sezioni (60°C). Questo indica che, in condizioni ambientali simili, il modulo a due sezioni presenta un aumento di temperatura più significativo a causa delle perdite resistive, influenzando così le sue prestazioni complessive.
4. Perdite di Potenza
Supponendo che il coefficiente di temperatura di potenza del TOPCon sia di -0.29%/°C:
Percentuale di Perdite di Potenza:
- La percentuale di perdite di potenza del modulo a tre sezioni è: -0.29%/°C * 30°C = -8.7%
- La percentuale di perdite di potenza del modulo a due sezioni è: -0.29%/°C * 54.9°C = -15.92%
Con una potenza nominale di 430W, quindi:
- Perdite di potenza del modulo a tre sezioni = 430 * (-8.7%) = -37.41W
- Perdite di potenza del modulo a due sezioni = 430 * (-15.92%) = -68.456W
La percentuale di potenza persa in più del modulo a due sezioni rispetto al modulo a tre sezioni è: (68.456W – 37.41W) / 430W = 7.22%
I moduli fotovoltaici a due sezioni, a causa della corrente più alta (13.49A), mostrano un incremento della temperatura maggiore (54.9°C), causando perdite di potenza superiori. Secondo i calcoli, i moduli fotovoltaici a due sezioni perdono circa 31.046 watt di potenza in più rispetto a quelli a tre sezioni (60°C), equivalenti a una perdita aggiuntiva del 7.22% della potenza.
5. Perdite Annuali di Energia
Supponiamo che un impianto fotovoltaico TOPCon da 10 kW abbia un’illuminazione media di 4 ore al giorno e un’efficienza del sistema dell’85%, operando per 365 giorni all’anno.
Il modulo a due sezioni perde più potenza del modulo a tre sezioni, pari a 31.046 watt.
Calcolo delle Perdite Annuali di Energia: Perdite annuali di energia = 31.046W × 4 ore/giorno × 365 giorni × 0.001 = 45.33 kWh
Quindi, si perdono circa 45.33 kilowattora (kWh) di energia all’anno, una quantità equivalente al consumo di energia di un normale microonde utilizzato continuamente per un anno.
| Indicatore | Modulo fotovoltaico a 3 sezioni(Twisun Pro) | Modulo fotovoltaico a 2 sezioni(TonCon) | Risultato del confronto |
|---|---|---|---|
| Corrente (A) | 9.96 | 13.49 | La corrente del modulo a 2 sezioni è più alta |
| Tensione (V) | 43.2 | 31.88 | La tensione del modulo a 2 sezioni è più bassa |
| Perdita di potenza per resistenza (P_res) | 99.2R | 181.98R | La resistenza del modulo a 2 sezioni è 1,83 volte quella del modulo a 3 sezioni |
| Aumento di temperatura (°C) | 30 | 54.9 | L’aumento di temperatura del modulo a 2 sezioni è superiore di 24,9°C |
| Temperatura di funzionamento (°C) | 60 | 84.9 | La temperatura di funzionamento del modulo a 2 sezioni è più alta |
| Perdita di potenza (%) | -8.70% | -15.92% | La perdita di potenza del modulo a 2 sezioni è superiore del 7,22% |
| Perdita di potenza (W) | -37.41 | -68.46 | La perdita di potenza del modulo a 2 sezioni è maggiore di 31,046W |
| Perdita di energia annuale (kWh) | 54.62 | 99.95 | La perdita di energia annuale del modulo a 2 sezioni è di 45,33 kWh |
Attraverso la tabella sopra, è possibile osservare chiaramente le differenze di prestazioni tra i moduli fotovoltaici a tre sezioni e a due sezioni in condizioni di alta temperatura. I moduli a tre sezioni si distinguono per corrente, tensione e perdite di potenza, mostrando una migliore adattabilità ed economicità in condizioni di calore. Quando si sceglie il tipo di modulo fotovoltaico, è importante considerare questi indicatori di prestazione per garantire la sostenibilità e l’affidabilità del sistema nel lungo periodo.
6. Confronto di Altri Indicatori di Prestazione
Oltre al confronto delle prestazioni in termini di corrente, tensione, resistenza, temperatura e potenza, la seguente tabella fornirà una panoramica più ampia delle altre prestazioni chiave dei moduli fotovoltaici a tre sezioni e a due sezioni in condizioni di alta temperatura, offrendo un riferimento più ricco per la tua scelta.
| Caratteristica | Modulo a celle di piccole dimensioni | Modulo a celle di medie dimensioni | Modulo tradizionale a celle di grandi dimensioni |
|---|---|---|---|
| Dimensioni delle celle | Più piccole | Medie | Più grandi |
| Densità di corrente | Più bassa | Media | Più alta |
| Tasso di degrado da temperatura | 0,3-0,8%/anno | 0,5-1%/anno | 2-3%/anno |
| Effetto dell’ombreggiamento | Minimo | Basso | Elevato |
| Rischio di microfratture | Basso | Basso | Alto |
| Efficienza di conversione | 21-25% | 20-24% | 18-22% |
| Densità di potenza | Alta | Media | Bassa |
| Potenza del modulo | Alta | Media | Bassa |
| Costo | Più alto | Medio | Più basso |
| Applicazioni | Zone ad alta temperatura e umidità, impianti con requisiti elevati | Applicazioni versatili | Impianti tradizionali, budget limitati |
Conclusione
In sintesi, i moduli fotovoltaici a tre sezioni presentano vantaggi significativi rispetto ai moduli a due sezioni in condizioni di alta temperatura. Ciò è principalmente attribuibile alla loro corrente inferiore, che comporta perdite resistive e aumenti di temperatura minori. I moduli a due sezioni, con correnti più elevate, presentano perdite resistive e aumenti di temperatura più significativi, con conseguente maggiore perdita di potenza che influisce sull’efficienza di generazione. Nella pratica, soprattutto in ambienti caldi, scegliere moduli a tre sezioni può migliorare notevolmente la generazione totale e la stabilità del sistema. Pertanto, per i sistemi di generazione di energia fotovoltaica che devono operare in condizioni di alta temperatura, i moduli a tre sezioni sono sicuramente la scelta più ideale.
È particolarmente degno di nota che il Twisun Pro di Maysun Solar è un eccellente modulo a tre sezioni. Il Twisun Pro vanta una straordinaria caratteristica di bassa corrente di 10A, mostrando prestazioni di generazione eccezionali in condizioni di alta temperatura, minimizzando al massimo le perdite di potenza termica. Inoltre, la bassa corrente riduce anche i potenziali rischi di incendio causati da surriscaldamenti. Scegliendo Twisun Pro, puoi garantire che il tuo sistema fotovoltaico funzioni in modo efficiente e stabile in tutte le condizioni climatiche. Questa scelta non solo aumenta l’efficienza di generazione complessiva, ma offre anche una maggiore affidabilità e sicurezza per il tuo sistema energetico nel lungo periodo.
