Zastínění a jeho vliv na výnos celého stringu

Nad mou střechou stojí komín, který v prosinci mezi půl třetí a čtvrtou hodinou vrhá stín přes spodní řadu panelů. Když jsem si první zimu všiml, že výkon v tu dobu spadne z 900 W na 340 W, hledal jsem závadu. Stínily přitom dva panely z osmnácti.

Proč jeden panel stáhne celou větev

Panely ve stringu jsou spojené sériově, takže jimi teče stejný proud. Osvětlený panel generuje proud úměrný ozáření. Zastíněný ho generuje méně — a víc, než dokáže vyrobit, jím projít nemůže. Celá větev se tedy přizpůsobí nejslabšímu článku.

Horší je, že zastíněný článek se pro zbytek stringu stává spotřebičem. Prochází jím proud vyrobený ostatními a mění se v teplo. Vzniká takzvané horké místo, které při dlouhodobém působení poškodí zapouzdření modulu.

Bypass diody

Řešením jsou bypass diody v propojovací krabici panelu. Běžný modul má tři, každou pro jednu třetinu článků. Když je třetina zastíněná, dioda ji přemostí — ztratíte třetinu výkonu panelu, ale proud může dál procházet a horké místo nevznikne.

To vysvětluje, proč se ztráty nechovají lineárně:

Rozsah stínu	Ztráta panelu	Ztráta celého stringu (10 panelů)
okraj jednoho článku	až 33 %	3–5 %
jedna třetina panelu	33 %	3–5 %
dvě třetiny panelu	67 %	7–10 %
celý jeden panel	100 %	10–15 %
pruh přes všech 10 panelů	33 % každého	33 %

Poslední řádek je ten nejnebezpečnější případ. Vodorovný stín přes spodní okraj celé řady, typicky od atiky, zábradlí nebo sněhového zachytávače, sníží výkon všech panelů zároveň. Právě proto se u nízkých překážek vyplatí panely posunout výš nebo je otočit na výšku, aby stín zasáhl jen jednu třetinu s vlastní bypass diodou.

Orientace článků a půlené panely

Dnešní moduly s půlenými články mají dvě paralelní poloviny, každou se svými diodami. Vodorovný stín přes spodní polovinu tak vyřadí jen tu polovinu, zatímco horní pracuje dál. Proti starším celoarticovým panelům je to při částečném stínění výrazně lepší chování — a je to argument pro modernější moduly popsané v textu o současných generacích článků.

Jak stínění posoudit před instalací

1. Obejděte střechu v zimě. Prosincové slunce vystoupá v poledne jen asi 16° nad obzor, takže stíny jsou třikrát delší než v červnu. Letní obhlídka nic neprozradí.
2. Sepište všechny překážky — komín, vikýř, sousední dům, anténa, strom. U stromu počítejte s tím, o kolik povyroste za dvacet let.
3. Použijte simulaci. Projektanti mají nástroje, které spočítají stín hodinu po hodině. Vyžádejte si výstup, ne jen větu, že „stínění je zanedbatelné“.
4. Zvažte, kdy stín padá. Stín v sedm ráno v prosinci stojí prakticky nic, protože v tu dobu stejně nevyrábíte. Stín v poledne v dubnu stojí hodně.

Co se stínem dělat

• Vynechat plochu. Nejjednodušší a často nejlevnější řešení. Dva panely, které polovinu roku nic nedají, se nezaplatí.
• Oddělit do vlastního stringu. Zastíněné panely na samostatný MPPT vstup podle textu o rozdělení stringů. Zbytek instalace pak stín neovlivní.
• Osadit optimizéry jen na dotčené panely. Srovnání topologií je v článku o měničích, optimizérech a mikroměničích.
• Otočit panely na výšku, aby vodorovný stín zasáhl jen jednu diodovou sekci.
• Posunout řadu výš nad úroveň překážky. U ploché střechy s atikou pomůže i zvýšení nosné konstrukce o 20 cm.

Stín, který se objeví později

Instalace stojí dvacet pět let, strom roste celou tu dobu. Bříza vysazená sousedem jako dvoumetrová bude za patnáct let mít dvanáct metrů. Než začnete řešit techniku, projděte pozemek a odhadněte budoucí stav — u sousedních pozemků se to neodhadne vůbec, což je riziko, které je dobré znát předem.

Nová překážka je také jedno z prvních podezřelých míst, když výroba nečekaně klesne. Postup vylučování popisuje text o hledání příčiny propadu výroby, obecné projevy závad pak článek o nejčastějších poruchách.

Komín u mě zůstal. Spočítal jsem, že mě stojí asi 90 kWh ročně, tedy pár set korun. Přestavba komína by stála desítky tisíc — a to je přesně ten typ výpočtu, který je potřeba udělat, než se člověk pustí do řešení problému, který za to nestojí.

Zimní stín od vlastní střechy

Přehlížená situace nastává u domů se dvěma různě vysokými částmi, u přístavků a u garáží přiléhajících k domu. V létě, kdy je slunce vysoko, stín nikam nedosáhne. V prosinci, kdy vystoupá jen šestnáct stupňů nad obzor, se stín protáhne třikrát a přejde přes celou nižší střechu.

Odhad délky stínu je jednoduchý: výška překážky dělená tangentou výšky slunce. Při šestnácti stupních je tangenta zhruba 0,29, takže překážka vysoká dva metry vrhá v poledne stín přes sedm metrů.

Praktický důsledek: u nižší přiléhající střechy má smysl osadit panely jen na části vzdálenější od vyšší budovy, případně počítat s tím, že spodní řada bude od listopadu do února mimo provoz. Roční ztráta bývá malá, protože jde o měsíce s nejnižší výrobou, ale je nutné ji do odhadu zahrnout.