Wat is een bypass-diode?
Een bypass-diode is een elektronische component die doorgaans wordt ingebouwd in arrays van zonnepanelen om beschadigde of zwakke panelen te beschermen tegen oververhitting en mogelijke schade. Arrays van zonnepanelen werken naar behoren wanneer alle uitgangen van de afzonderlijke panelen in balans zijn. Als een of meer panelen gearceerd, zwak of niet meer werken en deze gemiddelde uitvoer niet langer produceren, wordt er een overstroomconditie veroorzaakt. Deze toestand leidt tot hotspots in de cellen van de panelen waardoor de algehele array-efficiëntie afneemt en uiteindelijk zal leiden tot thermische vernietiging van de niet-operationele panelen. Een bypass-diode is een eenvoudige en kosteneffectieve methode om te voorkomen dat verminderde uitvoer oververhitting veroorzaakt omdat het getroffen paneel eenvoudig uit het circuit wordt verwijderd.
Wanneer een zonnepaneel wordt blootgesteld aan zonlicht, wordt het een zogenaamd voorwaartse voorspanning en zendt het zijn uitgangsstroom in een specifieke richting. In het donker wordt het paneel omgekeerd ingesteld en kan de stroom in de tegenovergestelde richting terug in de cellen stromen en als warmte worden afgevoerd. Deze situatie wordt aangepakt door het circuit van de laadregelaar dat ervoor zorgt dat er geen energie opgeslagen in de systeemaccu's 's nachts terugvloeit naar de panelen. Wanneer een deel van een verlicht zonnepaneel in de schaduw valt of defect of zwak wordt, ontstaat precies dezelfde toestand. De gearceerde panelen stoppen met het produceren van stroom en worden omgekeerd bevooroordeeld.
Het probleem met dit scenario is dat de rest van de array nog steeds uitgangsstroom in het circuit duwt in tegenstelling tot nachtelijke omstandigheden waarin de hele array inactief is. In deze situatie vloeit de uitgangsstroom op een ongecontroleerde manier achteruit in het slapende paneel. Dit zorgt ervoor dat de cellen grote hoeveelheden energie als warmte afvoeren, wat zal leiden tot oververhitting en uiteindelijke thermische vernietiging van het paneel. Een bijkomend effect van dit soort ongebalanceerde output is een algehele daling van de efficiëntie als gevolg van het verlies van de gearceerde cellen output en werkstroom die als warmte wordt afgevoerd. Een goedkope en eenvoudige manier om dit soort situaties te overwinnen is het invoegen van een bypass-diode over elk paneel.
Om deze situatie aan te pakken, wordt een bypass-diode parallel aan elk paneel geplaatst en in een omgekeerde voorspanning met zijn positieve aansluiting bevestigd aan de negatieve aansluiting van de panelen en vice versa. Als het paneel correct functioneert, blijft de diode omgekeerd ingesteld en in wezen sluimerend. Als het paneel in de schaduw wordt gezet of anderszins niet functioneert, zal het zijn polariteit omkeren en stroom in de tegenovergestelde richting beginnen te trekken. Wanneer deze toestand zich voordoet, zal het gemakkelijkere stroompad aangeboden door de bypass-diode de werkstroom rond het defecte paneel terug in het circuit trekken en het effectief beschermen tegen een hotspot-overbelasting.