Was ist eine Bypass-Diode?
Eine Bypass-Diode ist eine elektronische Komponente, die normalerweise in Solarpanel-Arrays eingebaut ist, um abgeschattete oder schwache Panels vor Überhitzung und möglichen Schäden zu schützen. Solarpanel-Arrays funktionieren ordnungsgemäß, wenn alle Ausgänge der einzelnen Panels symmetrisch sind. Wenn ein oder mehrere Panels abgeschattet, schwach oder nicht mehr funktionsfähig sind und nicht mehr diese durchschnittliche Leistung erbringen, wird ein Überstromzustand in ihnen verursacht. Dieser Zustand führt zu heißen Stellen in den Plattenzellen, was zu einem Abfall der Gesamteffizienz der Anordnung führt und schließlich zur thermischen Zerstörung der nicht betriebsfähigen Platten führt. Eine Bypass-Diode ist eine einfache und kostengünstige Methode, um zu vermeiden, dass eine verminderte Leistung zu einer Überhitzung führt, da die betroffene Schalttafel einfach aus dem Stromkreis herausgeschnitten wird.
Wenn ein Solarpanel Sonnenlicht ausgesetzt wird, wird es vorwärts vorgespannt und überträgt seinen Ausgangsstrom in eine bestimmte Richtung. Im Dunkeln wird das Panel in Sperrrichtung vorgespannt und Strom kann in entgegengesetzter Richtung zurück in die Zellen fließen und als Wärme abgeführt werden. Dieser Situation wird durch die Schaltung des Ladereglers begegnet, die sicherstellt, dass nachts keine in den Systembatterien gespeicherte Energie zu den Panels zurückfließt. Wenn ein Teil einer beleuchteten Solaranlage in den Schatten fällt oder defekt oder schwach wird, entsteht genau der gleiche Zustand. Die schattierten Felder erzeugen keinen Strom mehr und werden in Sperrrichtung vorgespannt.
Das Problem bei diesem Szenario besteht darin, dass der Rest des Arrays im Gegensatz zu Nachtbedingungen, bei denen das gesamte Array inaktiv ist, immer noch Ausgangsstrom in den Schaltkreis drückt. In dieser Situation fließt der Ausgangsstrom unkontrolliert in den Ruhezustand zurück. Dies führt dazu, dass die Zellen große Energiemengen als Wärme abgeben, die zu einer Überhitzung und einer möglichen thermischen Zerstörung der Platte führen. Ein zusätzlicher Effekt dieser Art von unsymmetrischer Leistung ist ein allgemeiner Abfall des Wirkungsgrades aufgrund des Verlusts der Leistung der schattierten Zellen und des als Wärme abgeführten Arbeitsstroms. Ein billiger und einfacher Weg, um diese Art von Situation zu überwinden, ist das Einfügen einer Überbrückungsdiode über jedes Paneel.
Um dieser Situation entgegenzuwirken, wird eine Bypass-Diode parallel zu jeder Platte und in umgekehrter Richtung vorgespannt, wobei der positive Anschluss an den negativen Anschluss der Platte angeschlossen ist und umgekehrt. Wenn das Panel ordnungsgemäß funktioniert, bleibt die Diode in Sperrrichtung vorgespannt und im Wesentlichen inaktiv. Sollte das Panel beschattet oder auf andere Weise nicht mehr funktionsfähig sein, ändert es seine Polarität und beginnt, Strom in die entgegengesetzte Richtung zu ziehen. Wenn dieser Zustand eintritt, zieht der einfachere Flusspfad, den die Bypass-Diode bietet, den Arbeitsstrom um die fehlerhafte Platte zurück in den Stromkreis und schützt sie effektiv vor einer Überlastung durch einen heißen Punkt.