Ang pag-usbong ng bifacial photovoltaic (PV) na teknolohiya ay nagpabago sa industriya ng solar, na nag-aalok ng pagtaas ng ani ng enerhiya ng hanggang 30% sa pamamagitan ng pagkuha ng sinag ng liwanag sa likurang bahagi ng module. Gayunpaman, ang “bonus” na enerhiya na ito ay may kasamang kritikal na hamon sa engineering: pagtaas ng kuryente (current gain). Para sa mga electrical engineer at system designer, ang pabagu-bagong katangian ng irradiance sa likurang bahagi ay nangangahulugan na ang mga karaniwang panuntunan sa pagsukat ng proteksyon sa sobrang kuryente ay madalas na hindi sapat.
Kung susukatin mo ang mga fuse batay lamang sa front-side Standard Test Conditions (STC) rating, nanganganib ka sa nuisance tripping, pagkapagod ng kagamitan, at potensyal na mga panganib sa sunog sa panahon ng mga peak albedo event. Bilang isang nangungunang tagagawa ng kagamitan sa proteksyon ng kuryente, nauunawaan ng VIOX Electric na ang wastong pagsukat ng mga fuse para sa mga bifacial array ay nangangailangan ng isang nuanced na pag-unawa sa parehong National Electrical Code (NEC) at ang physics ng sinag ng liwanag.
Ang Physics ng Bifacial Current Gain
Hindi tulad ng mga tradisyonal na monofacial module, ang mga bifacial panel ay nagtatampok ng isang transparent na backsheet o dual-glass na disenyo na nagpapahintulot sa liwanag na umabot sa mga solar cell mula sa likod. Ang likurang bahagi ay nag-aambag sa kabuuang power output, ngunit mas mahalaga para sa proteksyon ng circuit, ito ay direktang nag-aambag sa Short Circuit Current (I_{sc}).
Ang dami ng dagdag na kuryente na nabuo ay lubos na nakadepende sa albedo (reflectivity) ng ibabaw sa ilalim ng mga panel at ang taas ng pagkakabit. Ang isang panel sa ibabaw ng puting commercial roofing (mataas na albedo) ay bubuo ng mas maraming kuryente kaysa sa isa sa ibabaw ng aspalto o damo.
Bifaciality Coefficient at Gain Factor
Upang sukatin nang tama ang proteksyon, dapat nating sukatin ang pagtaas na ito.
- Bifaciality Coefficient: Ang ratio ng kahusayan sa likurang bahagi sa kahusayan sa harap na bahagi (karaniwang 70-80% para sa mga modernong PERC o TOPCon cell).
- Bifacial Gain Factor (BGF): Ang aktwal na porsyento ng pagtaas sa kuryente sa panahon ng operasyon. Habang ang mga tagagawa ay maaaring maglista ng isang “reference” na pagtaas, ang real-world na BGF ay karaniwang nasa pagitan ng 10% hanggang 15%, na may mga pagtaas hanggang 25-30% sa mga na-optimize na kondisyon (hal., niyebe o puting membrane).
Hindi maaaring basta-basta balewalain ng mga engineer ang dagdag na kuryente na ito. Ang fuse ay dapat na kayang hawakan ang Kabuuang Pinagsamang I_{sc} nang hindi lumalala, habang pinoprotektahan pa rin ang wire at module mula sa mga fault.
NEC 690.8 at ang 1.56 Rule: Inangkop para sa Bifacial
Ang National Electrical Code (NEC) ay nagbibigay ng balangkas para sa pagsukat ng mga PV circuit, ngunit ang mga bifacial module ay nagdaragdag ng isang layer ng pagiging kumplikado sa Artikulo 690.8.
Ang karaniwang pagsukat ay sumusunod sa “1.56 Rule”:
I_{fuse} \ge I_{sc} \times 1.25 \text{ (Irradiance Factor)} \times 1.25 \text{ (Continuous Duty Factor)}
Para sa detalyadong gabay sa karaniwang pagsukat, sumangguni sa aming PV Fuse Disconnect Sizing Guide (NEC 1.56 Rule).
Gayunpaman, para sa mga bifacial module, Ang I_{sc} ay hindi isang static na numero. Pinapayagan ng NEC 690.8(A)(2) ang pagkalkula batay sa “pinakamataas na 3-oras na average ng kuryente,” ngunit ang mas karaniwan at mas ligtas na kasanayan sa engineering ay ang ayusin ang base I_{sc} bago ilapat ang mga safety factor.
Ang Naayos na Formula
Upang matiyak ang pagsunod at kaligtasan, gamitin ang naayos na I_{sc}:
I_{sc, adjusted} = I_{sc, front} \times (1 + \text{Bifacial Gain})
Pagkatapos ay ilapat ang mga karaniwang protection factor:
\text{Minimum Fuse Rating} = I_{sc, adjusted} \times 1.56
Table 1: Paghahambing ng Pagkalkula ng Kuryente ng Bifacial vs. Monofacial
| Parameter | Monofacial Module | Bifacial Module (15% Gain) |
|---|---|---|
| Rated I_{sc} (Front) | 13.0 A | 13.0 A |
| Rear Side Gain | 0 A | +1.95 A (13.0 × 0.15) |
| Effective I_{sc} | 13.0 A | 14.95 A |
| NEC Multiplier | 1.56 | 1.56 |
| Kinakalkula na Min. Fuse | 20.28 A | 23.32 A |
| Standard Fuse Size | 20A o 25A | 25A o 30A |
Pansinin kung paano itinutulak ng bifacial gain ang kinakailangan sa susunod na karaniwang laki ng fuse.
IEC 60269-6 at gPV Fuse Requirements
Habang ang pagkalkula ng pagsukat ay mahalaga, ang uri uri ng fuse na pinili ay pantay na kritikal. Para sa mga photovoltaic application, dapat kang gumamit ng mga fuse na may gPV katangian ayon sa IEC 60269-6.
Hindi tulad ng mga karaniwang AC fuse o general-purpose DC fuse, ang mga gPV fuse ay idinisenyo upang putulin ang mga mababang overcurrent (karaniwang 1.35x hanggang 2x rated current) na karaniwan sa mga PV string sa panahon ng mga shading o mismatch event.
Bakit Mahalaga ang gPV para sa Bifacial
Ang mga bifacial module ay maaaring magpanatili ng mga kuryente na bahagyang mas mataas sa kanilang rating sa mahabang panahon sa panahon ng mga araw na may mataas na albedo. Ang isang non-gPV fuse ay maaaring mapagod sa ilalim ng patuloy na thermal load na ito, na humahantong sa premature failure. Bukod pa rito, ang mataas na DC voltage (1000V o 1500V) ay nangangailangan ng mga partikular na kakayahan sa arc-quenching na matatagpuan sa ceramic gPV fuse.
Para sa mas malalim na paghahambing ng mga materyales ng fuse, basahin ang aming artikulo sa Glass Fuse vs. Ceramic Fuse Safety Guide.
Komprehensibong Metodolohiya ng Pagkalkula
Upang sukatin ang mga fuse para sa isang bifacial system, sundin ang step-by-step na proseso ng engineering na ito.
Hakbang 1: Tukuyin ang Sanggunian $I_{sc}$
Sumangguni sa datasheet ng module. Hanapin ang “Bifacial Nameplate Irradiance” o mga partikular na talahanayan ng datos na nagpapakita ng $I_{sc}$ sa iba't ibang antas ng gain (hal., 10%, 20%, 30%). Kung ang datos na ito ay hindi available, ang isang konserbatibong engineer ay karaniwang nag-aakala ng isang 20-25% gain para sa mga kalkulasyon upang matiyak ang kaligtasan, maliban kung ang site-specific albedo modeling ay nagpapatunay ng iba.
Hakbang 2: Ilapat ang NEC 690.8 Factors
Kalkulahin ang minimum na Overcurrent Protection Device (OCPD) rating.
$$I_{OCPD} = I_{sc, bifacial} \times 1.25 \times 1.25$$
Hakbang 3: Suriin ang Module Maximum Series Fuse Rating
Mahalaga, ang napiling fuse ay hindi dapat lumampas sa “Maximum Series Fuse Rating” na nakalista sa datasheet ng module. Lumilikha ito ng isang design window:
- Sahig: Kinakalkula ang minimum na laki ng OCPD (upang maiwasan ang nuisance tripping).
- Kisame: Module Maximum Series Fuse Rating (upang protektahan ang module).
Kung ang kinakalkula na halaga ay lumampas sa maximum rating ng module, hindi mo maaaring dagdagan lamang ang laki ng fuse. Maaaring kailanganin mong dagdagan ang bilang ng mga string (bawasan ang parallel connections) o sumangguni sa tagagawa ng module para sa mga na-update na sertipikasyon.
Para sa mga system na pinagsasama ang maraming string, tiyakin na nauunawaan mo ang mga kinakailangan para sa parallel connections na nakabalangkas sa aming gabay: Solar PV Fuse Requirements: NEC 690.9 Parallel Strings.
Table 2: Fuse Sizing Examples para sa Iba't Ibang Bifacial Module Ratings
| Module Front $I_{sc}$ | Bifacial Gain na Ginamit | Inayos na $I_{sc}$ | Minimum Fuse Calculation ($I \times 1.56$) | Susunod na Standard Fuse Size |
|---|---|---|---|---|
| 10 A | 10% | 11.0 A | 17.16 A | 20 A |
| 15 A | 15% | 17.25 A | 26.91 A | 30 A |
| 18 A | 20% | 21.6 A | 33.70 A | 35 A o 40 A |
| 20 A | 25% | 25.0 A | 39.00 A | 40 A |
Temperature Derating: Ang Tahimik na Fuse Killer
Ang mga fuse ay thermal device; gumagana ang mga ito sa pamamagitan ng pagtunaw kapag sila ay masyadong mainit. Dahil dito, ang mataas na ambient temperatures ay nakakaapekto sa kanilang current-carrying capability. Ang mga rooftop solar installation ay madalas na nakakaranas ng mga temperatura na lumalagpas sa 60°C o 70°C.
Para sa mga bifacial module, ang dagdag na current ay bumubuo ng dagdag na init sa loob ng fuse link ($P = I^2R$). Kung mag-install ka ng fuse na rated para sa 25A sa isang combiner box na umaabot sa 60°C, ang fuse na iyon ay maaaring epektibong mag-derate sa 20A o mas mababa.
Kapag nag-size para sa mga bifacial system, maglapat ng isang temperature derating factor ($K_t$) mula sa datasheet ng tagagawa ng fuse:
$$I_{fuse, final} = \frac{\text{Kinakalkula na Min Current}}{K_t}$$
Ang pagkabigong isaalang-alang ang temperatura ay isang pangunahing sanhi ng fuse fatigue sa maiinit na klima. Matuto nang higit pa tungkol sa pagprotekta sa mga kable at fuse sa malupit na kapaligiran sa aming Ground Mount Solar Cable Fuse Sizing Guide.
Real-World Design Considerations
Table 3: Bifacial Gain Factors ayon sa Uri ng Pag-install at Albedo
| Surface Material | Albedo (%) | Karaniwang Current Gain | Inirerekomendang Safety Margin |
|---|---|---|---|
| Damo / Lupa | 15-20% | 5-7% | Mababa |
| Semento / Buhangin | 20-30% | 7-10% | Katamtaman |
| White Membrane Roof | 60-80% | 15-20% | Mataas |
| Niyebe | 80-90% | 20-30%+ | Napaka-Mataas Na |
Combiner Box Selection
Ang dagdag na current mula sa mga bifacial module ay nakakaapekto rin sa mga busbar at thermal management ng combiner box. Kapag pumipili ng combiner box, tiyakin na ang enclosure rating at internal busbar ay naka-size para sa bifacial kabuuang current, hindi lamang ang front-side rating. Para sa pagpaplano ng pagpapalawak, tingnan ang aming Solar Combiner Box Sizing Guide.
Overcurrent vs. Short Circuit
Mahalagang makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng overload protection at short circuit protection. Ang bifacial gain ay nagpapataas ng operating current na mas malapit sa overload threshold. Ang paggamit ng mga breaker o fuse na may adjustable trip settings ay maaaring minsan ay mag-alok ng higit na flexibility kaysa sa mga fixed fuse. Para sa isang paghahambing ng mga protection device, sumangguni sa PV DC Protection Explained: MCBs, Fuses, and SPDs.
Mga karaniwang Pagkakamali upang Maiwasan ang mga
- Hindi Pinapansin ang Rear-Side Gain: Ang pagtatakda ng laki batay lamang sa harapang etiketa ay ang kamalian na #1. Laging idagdag ang inaasahang bifacial gain.
- Pagdodoble ng mga Salik sa Kaligtasan: Ang ilang mga inhinyero ay naglalapat ng 1.25 factor nang dalawang beses nang hindi kinakailangan. Manatili sa pormula: $I_{sc, adjusted} \times 1.56$.
- Paglampas sa Pinakamataas na Series Fuse Rating ng Module: Ang pagbibigay-priyoridad sa kinakalkulang mataas na agos habang binabalewala ang limitasyon sa kaligtasan ng module ay maaaring magpawalang-bisa ng mga warranty at lumikha ng mga panganib sa sunog.
- Pagpapabaya sa Pagbaba ng Rating dahil sa Temperatura: Ang isang piyus na may perpektong laki para sa 25°C ay malamang na mabigo sa 65°C sa loob ng isang combiner box sa bubong.
Talaan 4: Buod ng mga Salik ng Pagpaparami ng NEC
| Factor | Halaga | Layunin |
|---|---|---|
| Bifacial Gain | Variable (1.10 – 1.30) | Isinasaalang-alang ang irradiance sa likurang bahagi |
| Mataas na Irradiance (690.8(A)(1)) | 1.25 | Isinasaalang-alang ang solar intensity > 1000 W/m² |
| Tuloy-tuloy na Tungkulin (690.8(B)) | 1.25 | Pinipigilan ang pag-init/pagkapagod ng piyus sa loob ng >3 oras |
| Kabuuang Pamantayang Multiplier | 1.56 | Pinagsamang salik sa kaligtasan para sa pagkalkula |
Seksyon ng mga Madalas Itanong (FAQ)
T: Bakit kailangan ng iba't ibang laki ng piyus ang mga bifacial panel kaysa sa mga monofacial panel?
S: Ang mga bifacial panel ay bumubuo ng agos mula sa magkabilang panig. Ang karagdagang agos na ito ay nagpapataas sa epektibong Short Circuit Current ($I_{sc}$) ng circuit. Ang mga piyus na may laki lamang para sa output sa harapang bahagi ay maaaring mag-trip sa mga oras ng pinakamataas na sikat ng araw kapag mataas ang repleksyon sa lupa.
T: Paano ko matutukoy ang tamang Bifacial Gain Factor (BGF) para sa aking proyekto?
S: Sa isip, gumamit ng software ng simulation na partikular sa site (tulad ng PVSyst) na isinasaalang-alang ang albedo, pitch, at taas. Kung walang simulation, ang isang konserbatibong pagtatantya ng 15-20% gain ay madalas na inirerekomenda para sa pagtatakda ng laki ng kagamitan sa kaligtasan, basta't mananatili ito sa loob ng pinakamataas na rating ng module.
T: Paano kung ang kinakalkulang laki ng piyus ay lumampas sa Pinakamataas na Series Fuse Rating ng module?
S: Hindi ka maaaring mag-install ng piyus na mas malaki kaysa sa rating ng module. Dapat mong muling idisenyo ang string configuration (hal., mas kaunting string na parallel) o pumili ng module na may mas mataas na series fuse rating.
T: Maaari ba akong gumamit ng mga karaniwang AC fuse para sa mga bifacial solar panel?
S: Hindi. Dapat kang gumamit ng mga piyus na na-rate para sa DC (karaniwan ay 1000V o 1500V) na may gPV characteristic. Ang mga AC fuse ay hindi maaasahang mapapatay ang mga DC arc at maaaring mabigo nang kapaha-pahamak.
T: Paano nakakaapekto ang temperatura sa aking pagpili ng piyus?
S: Ang mga piyus ay mga thermal device. Sa mataas na temperatura ng ambient (karaniwan sa solar), nagti-trip ang mga ito sa mas mababang agos. Dapat mong hatiin ang iyong kinakalkulang agos sa pamamagitan ng temperature derating factor ng manufacturer upang piliin ang tamang amperage ng piyus.
T: Sapat na ba ang 1.56 factor na kinakailangan ng NEC 690.8 para sa mga bifacial panel?
S: Ang 1.56 factor ay nalalapat sa agos ng module. Para sa mga bifacial panel, dapat mong ilapat ang factor na ito sa naayos na agos (Harap $I_{sc}$ + Likod na Gain), hindi lamang sa harapang $I_{sc}$.
Mga Pangunahing Takeaway
- Ang Bifacial Gain ay Tunay na Amperage: Tratuhin ang gain sa likurang bahagi bilang tuloy-tuloy na agos na nag-aambag sa init at karga, hindi lamang isang pansamantalang spike.
- Ayusin Muna ang $I_{sc}$: Kalkulahin ang kabuuang epektibong $I_{sc}$ (Harap + Likod) bago ilapat ang mga salik sa kaligtasan ng NEC 1.56.
- Isipin ang Pagitan: Tiyakin na ang iyong rating ng piyus ay sapat na mataas upang maiwasan ang nuisance tripping ngunit sapat na mababa upang sundin ang Pinakamataas na Series Fuse Rating ng Module.
- Ang gPV ay Mandatory: Palaging i-verify na ang mga piyus ay nakakatugon sa mga pamantayan ng IEC 60269-6 para sa mga photovoltaic application; huwag kailanman palitan ng mga karaniwang karga.
- Mahalaga ang Albedo: Kung mas magaan ang ibabaw ng lupa (hal., puting bubong, niyebe), mas mataas ang agos na gain—sukatin ang iyong OCPD nang naaayon.
- Bantayan ang Init: Ang temperatura ng ambient sa mga combiner box ay makabuluhang binabawasan ang kapasidad ng piyus; ilapat ang mga derating factor upang maiwasan ang pagkapagod.
