Eine Bypass-Diode ist eine Art von Diode, die in Photovoltaik (PV)-Systemen verwendet wird, um zu verhindern, dass Abschattungen oder andere lokale Probleme die Leistung eines gesamten PV-Panels oder -Arrays verringern.
Sie wird parallel zu den einzelnen PV-Zellen eines Moduls geschaltet und kann Strom um Zellen herumleiten, die abgeschattet sind oder anderweitig keinen Strom erzeugen. Dadurch können die anderen Zellen des Moduls weiterhin Strom erzeugen, was zur Maximierung der Gesamtleistung des Moduls und zur Verbesserung des Wirkungsgrads des PV-Systems beiträgt.
Bypass-Dioden sind ein wichtiger Bestandteil von PV-Anlagen, da sie verhindern können, dass Abschattungen die Leistung der Anlage beeinträchtigen, und auch die PV-Zellen vor Beschädigungen schützen können.
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Was ist eine Bypass-Diode aus technischer Sicht?
Der Grund, warum eine Bypass-Diode für eine sichere und langfristige Nutzung von Bedeutung ist, zeigt sich vorwiegend dann, wenn die Solarmodule nicht mehr einwandfrei arbeiten können. Bei einer Verschattung oder bei einer Verschmutzung an einer Stelle entstehen an den Modulen Hot Spots, wenn nicht die entsprechenden Techniken zum Einsatz kommt. Denn an diesem Punkt funktioniert die einzelne Photozelle wie ein Widerstand.
Der Strom kann an dieser Stelle nicht mehr weitergeleitet werden. Zudem kommt es zu einem weiteren Problem: Denn die gesamte Leistung des Solarmoduls hängt vom schwächsten Glied ab. Dies bedeutet: Fällt eines der Module oder eine einzelne Zelle aus, produziert die gesamte Anlage auf dem Dach deutlich weniger Energie. Die Bypass-Diode dient der Umleitung der Energie, um eine Blockade zu vermeiden und Defekte an der Technik zu verhindern.
Dementsprechend sorgt die entsprechende Technik für eine deutlich zuverlässigere und langfristige Nutzung der Solarmodule. Zudem bleibt selbst bei einem der genannten Probleme die volle Leistungsfähigkeit der Anlage bestehen, die Wirtschaftlichkeit ist somit nicht betroffen.
Wie funktioniert eine Bypass-Diode im Detail?
Die Funktionalität hinter einer Bypass-Diode ist sehr einfach. Denn eine Diode lässt im Allgemeinen einen Stromfluss nur in eine Richtung zu. Deshalb ist die Bypass-Diode antiparallel zu den anderen Zellen geschaltet, zudem erfolgt im Normalbetrieb eine Polung in Sperrrichtung.
Wenn dann bei der langfristigen Nutzung der Photovoltaik eine oder auch mehrere der Zellen keine Energie mehr liefern, ermöglicht die montierte Bypass-Diode das Fließen des Stroms weiterhin.
Hot-Spots und Mindererträge spielen somit dank der intelligenten Konstruktion keine Rolle mehr. Die Sperrspannung einer solchen Diode bewegt sich auf dem Niveau der Leerlaufspannung des jeweiligen Moduls.
Wie viele Bypass-Dioden sind für die sichere Nutzung notwendig?
Bei den aktuellen Modulen für Photovoltaikanlagen sind die Bypass-Dioden in der Regel direkt integriert, diese haben sich zum Standard entwickelt. Allerdings kommt nicht für jede Zelle eine eigene Diode zum Einsatz, dies würde den Rahmen sprengen. Meist handelt es sich um vier Dioden pro Modul.
Je nach Größe und Art der Module sorgen somit die Bypass Dioden für den Schutz unterschiedlich vieler Photozellen. Alternativ finden sich weitere Module mit zwei oder mit sechs Bypass-Dioden auf dem Markt. Bei vielen neuen Modulen mit einer entsprechenden Technik befinden sich die Dioden in der Anschlussdose und nicht mehr direkt an den Zellen.
