Verbrauchen Bypass- und Sperr-dioden bei Solarzellen Strom?
Auf der internetseite https://www.electronics-tutorials.ws/de/dioden/bypass-dioden.html habe ich eine erklärung zu Dioden in Solar-panelen gelesen, die ich noch nicht ganz verstanden habe.
Also die roten dioden oben im Bild sind dazu da, das Strom nicht in die "falsche" Richtung fließen kann, wenn zB. einer der beiden Zellen-Stränge mehr energie liefert (weil eine verschattet ist), oder damit in der Nacht nicht Strom von der Batterie zurückfließt!?!
Bei den roten dioden verstehe ich es so, das die Spannung verringert wird, entsprechend dem vorwärtsspannungsabfall der dioden, also um zB. 0,4 V. Daraus folgt, das wenn zB. der Zellen-Strang 40 V bringt, 1% der Energie "vernichtet" wird, oder?
Und wie ist das bei den Bypass-dioden, die grün eingezeichnet sind. Verringert sich die energie-Ausbeute durch sie? Und Fließt der gesamte Strom der an dem Strang angeschlossenen Zellen durch diese Bypass-dioden, oder nur ein Teil davon?
2 Antworten
Grob gesagt hast du alles ganz gut verstanden.
Die roten Dioden sind absolut nötig, da die Solarzellen im Schatten sonst eine Art Kurzschluss verursachen würden. Der Strom fließt von der hohen Spannung zur niedrigen Spannung. Ist die Batteriespannung also höher als die Zellenspannung, würde der Strom zurück in die Zellen fließen.
Die Bypass-Dioden verbessern die Leistung. Während der Spannungsabfall über sie nur 0,4V (oder 0,7V) beträgt, beträgt der Spannungsabfall über eine Solarzelle deutlich mehr.
Solarzellen haben ein optimales Spannungs-/Strom-Verhältnis, bei welchem sie die höchste Leistung abgeben. Die Bypass-Dioden sollten dafür sorgen, dass dieses Verhältnis so gut es geht erreicht wird.
Solarzellen sind Schaltungstechnisch nicht so einfach zu beschreiben, daher denke daran, dass meine Beschreibung stark vereinfacht ist.
Wenn der spannungsabfall über eine solarzelle höher ist als über eine Bypass-Diode, wieso wird dann nicht jede Solarzelle mit einer Bypass-Diode versehen? Ich habe gelesen, das üblicherweise eine Diode immer für mehrere Zellen verwendet wird. ZB. steht auf Wikipedia "Bei aktuellen PV-Modulen (September 2011) sind diese Freilaufdioden meistens in die Anschlussdosen auf der Rückseite des Moduls integriert. Bei einem Modul mit 6×10 Solarzellen werden beispielsweise je 20 Solarzellen mit einer Diode bei Verschattung überbrückt, so dass bei Teilverschattung nicht gleich das ganze Modul deaktiviert wird." https://de.wikipedia.org/wiki/Solarmodul#Die_Freilauf-_oder_Bypass-Diode
So wie es im Bild gezeigt wird, also eine Sperrdiode pro Strang genügt.
Strom muss immer im Kreis fließen (Stromkreis). Du brauchst in diesem Kreis eine einzige Sperrdiode, um den Kreis im Fehlerfall zu unterbrechen.
Schaltest du zwei Stränge parallel und nutzt nur eine Diode am "gemeinsamen Ausgang", kann sich ein Stromkreis durch die beiden Stränge bilden.
Guck einfach, im Schaltplan deiner Anlage, ob es irgendeine Möglichkeit gibt, dass Strom im Kreis rückwärts in eine Solarzelle fließen kann. Falls ja, fehlt mindestens eine Diode.
Schaltest du zwei Stränge parallel und nutzt nur eine Diode am "gemeinsamen Ausgang", kann sich ein Stromkreis durch die beiden Stränge bilden.
Genau darauf wollte ich hinaus , wenn eines der Module durch Beschattung weniger Leistung / Spannung unter Last als die anderen Module bringt .
Momentan nutze ich einen PWM - Laderegler , der die Anlagenspannung unter Last ja auch unter den optimelen Betriebspunkt der Zellen herunter ziehen kann .
Also könnte ich im Worst Case damit Leistungsverluste durch interaktionen zwischen den Modulen bekommen , wenn nicht jeder Strang / jedes Modul eine Rückflußsperre besitzt ?
Guck einfach, im Schaltplan deiner Anlage, ob es irgendeine Möglichkeit gibt, dass Strom im Kreis rückwärts in eine Solarzelle fließen kann. Falls ja, fehlt mindestens eine Diode.
Da gibt es im Detail halt einige Probleme , denn nur vom Laderegler weiss ich um seine technischen Details , und der hat intern eine Rückflußsperre , wenn die Anlagenspannung unter Akkuspannung fällt .
Leider ist die technische Dokumentation der Module dahingehend aber nur äußerst spärlich , und ich möchte aus Garantiegründen die Anschlußdosen der Panels nicht öffnen .
Es ist keine fertige Anlage , sondern eher ein privates Kleinprojekt < 100 Wp @ 12 V im Vollausbau .
Die Laderegler müssen eigentlich eine Rückflusssperre haben.
Wenn du sicher gehen willst, leg halt mal an einen nicht angeschlossenen Laderegler eine kleine Gegenspannung an und guck ob Strom fließt.
Die Laderegler müssen eigentlich eine Rückflusssperre haben.
DAS hat er ja , wo gerade bei mir im Betrieb ist . :-)
Mir geht es nur darum , ob ich bei den parallel geschalteten Solarpanels zum LR ggf. noch zusätzlich Sperrdioden für jedes Panel einsetzen sollte , damit zwischen den Panels kein Lastausgleich erfolgen kann .
Ich arbeite mich gerade erst hinein in die Materie der Photovoltaik .
Ich habe Elektrotechnik allgemein studiert, nicht konkret PV Anlagen, daher kann ich es auch nicht zu 100% genau sagen.
Meiner Ansicht nach ist es schlecht wenn ein Strom in eine Zelle fließen kann, weswegen es sich vermutlich lohnt Sperrdioden einzubauen.
Je nach Strom der durch jeden Strang fließen kann empfehle ich Schottky-Dioden, da diese einen niedrigeren Spannungsabfall verursachen. Pass allerdings dabei auf, da sie genauso nur eine sehr niedrige Rückwärts-Spannung aushalten.
Vielen Dank schon mal für Deine Hilfe . :-)
Meine Panels haben laut Dokumentation eine Leerlaufspannung von 21,5 Volt und einen Kurzschlußstrom von 1,25 A.
Dürfte dann etwas in dieser Art ausreichen ?
Sollte gehen. Wichtig ist nur, dass die Rückwärtsspannung die 40V nicht überschreitet.
Die Anlage wird für ein 12V - Inselsystem mit max. 3-4 Panels ( parallel ) ausgelegt , und von daher dürfte es reichen ?
Wenn du eh nur 12V in der Anlage hast reicht das, ja.
Vielen Dank für Deine Hilfe und einen schönen Sonntag Abend noch . :-)
Die Bypassdioden sind dafür da, dass bei einer Blockade des Moduls trotzdem Strom fließen kann. Sie "verbrauchen" keinen Strom.
Hallo @ButchButch , ich hatte da auch mal eine Frage an Dich .
Sollte , oder muss ich bei Parallelschaltung mehrerer Panels auch eine Sperrdiode je Modul setzen , damit bei Teilverschattung eines Moduls keine Ausgleichsspannung zwischen den Modulen fließen kann ?
Ich betreibe mehrere Module zur Erhöhung der Stromstärke parallel an einem Laderegler .