od
INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI
ZAKA
AD ELEKTROWNI I GOSPODARKI ELEKTROENERGETYCZNEJ
ELEKTROENERGETYKA - LABORATORIUM
Ćwiczenie nr 2
temat Badanie modułu fotowoltaicznego
Stanowisko nr 1
prowadzÄ…cy
da ta w ykonania da ta oddania da ta p rzyjÄ™ cia
ćwicz. spraw. spraw.
dr inż. Robert Wróblewski 17.04.2014r. 12.05.2014r.
Studia (stacjonarne/niestacjonarne, I st. / II st.) Stacjonarne, I stopnia ocena
semestr 4
grupa E3-1
rok akademicki 2013/2014
Piotr Tabaczka
Sprawozdanie wykonali:
A
ukasz Lorek
Uwagi:
1. Cel dwiczenia.
Celem naszego dwiczenia było wyznaczenie: charakterystyki prądowo -
napięciowej, charakterystyki mocy w funkcji napięcia, sprawności - w badanym
module słonecznym, oraz zaznajomienie się z budową, podstawowymi parametrami i
zasadą działania ogniwa fotowoltaicznego.
2. Przebieg dwiczenia.
·ð Dane znamionowe moduÅ‚u sÅ‚onecznego:
Tabela 2.1 Dane znamionowe
PMAX 110Ä…2,5 [W]
VMPP 16,61 [V]
VOC 21,3 [V]
IMPP 6,62 [A]
ISC 7,55 [A]
Max system voltage 840 [V]
Ilośd ogniw w module 36
Powierzchnia jednego ogniwa 0,0234 [m2]
1
c
a
p
r
k
s
i
o
E
G
l
e
i
k
i
t
n
r
o
w
e
o
n
r
t
e
k
r
g
e
l
e
E
t
y
d
a
z
Å‚
n
k
e
a
j
Z
·ð Schemat ukÅ‚adu pomiarowego.
Rys. 2.1 Schemat pomiarowy
·ð Wyniki pomiarów prÄ…dów i napiÄ™d oraz wyznaczenie mocy dla promieni sÅ‚onecznych.
U [V]
I[mA] P[W] R [&!]
1,4
0
0,00 0,00
1,35
2
2,70 1,48
1,3
4
5,20 3,08
5 1,25
6,25 4,00
6,5 1,2
7,80 5,42
8 1,15
9,20 6,96
8,5 1,1
9,35 7,73
10 1,05
10,50 9,52
12 0,9
10,80 13,33
13,5 0,85
11,48 15,88
14,5 0,8
11,60 18,13
16 0,75
12,00 21,33
16,5 0,7
11,55 23,57
17 0,65
11,05 26,15
14 0,4
5,60 35,00
11 0,35
3,85 31,43
14 0,3
4,20 46,67
16 0,25
4,00 64,00
17 0,2
3,40 85,00
17,5 0,35
6,13 50,00
18 0,1
1,80 180,00
2
·ð Wyniki pomiarów prÄ…dów i napiÄ™d oraz wyznaczenie mocy dla sztucznego z
ródła
światła:
U [V]
I[mA] P[W] R [&!]
1 0,52
0,52 0,00
2,5 0,5
1,25 5,00
6 0,45
2,70 13,33
9 0,4
3,60 22,50
11,5 0,35
4,03 32,86
13 0,3
3,90 43,33
15 0,25
3,75 60,00
15,5 0,2
3,10 77,50
16 0,15
2,40 106,67
16 0,1
1,60 160,00
16,5 0,05
0,83 330,00
16,5 0,03
0,50 550,00
16,5 0,01
0,17 1650,00
·ð Parametry zwarcia i napiÄ™cia jaÅ‚owego dla promieni sÅ‚onecznych:
5Ø<Ü5Ø`Ü5ØPÜ = 1,4 5Ø4Ü
5ØHÜ5Ø\Ü5ØPÜ = 18 5ØIÜ
·ð SprawnoÅ›d moduÅ‚u sÅ‚onecznego:
Jako, że natężenie oświetlenia nie zostało zmierzone, więc aby obliczyd
sprawnośd wykorzystano znajomośd prądu zwarcia ogniwa oraz jego
powierzchni.
5ØCÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ = 5ØCÜ 5ØdÜ 5ØZÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø`Ü5ØfÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØYÜ5Ø[Ü5ØfÜ5ØZÜ 5Ø]Ü5ØbÜ5Ø[Ü5ØXÜ5ØPÜ5ØVÜ5ØRÜ 5ØZÜ5Ø\Ü5ØPÜ5ØfÜ
1000
5Ø9Ü =
5Ø<Ü5ØFÜ5Ø6Ü 5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ
5ØCÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ
5Øß =
5Ø9Ü " 5Ø<Ü5ØFÜ5Ø6Ü " 5ØFÜ
5Ø<Ü5ØFÜ5Ø6Ü 5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ = 5ØZÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø`Ü5ØfÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØYÜ5Ø[Ü5ØfÜ 5Ø]Ü5Ø_ÜÄ…5ØQÜ 5ØgÜ5ØdÜ5ØNÜ5Ø_Ü5ØPÜ5ØVÜ5ØNÜ
Gdzie:
A  powierzchnia modułu słonecznego.
F  współczynnik zależny od wartości maksymalnej prądu zwarcia modułu.
3
(a) Obliczenia dla naturalnego z
ródła światła:
1000 5ØJÜ
5Ø9Ü = = 132,45
7,55 5ØZÜ25Ø4Ü
5Ø4Ü = 36 " 222,25 = 8001 cm2 = 0,8 m2
5Ø<Ü5ØFÜ5Ø6Ü = 1,4 5Ø4Ü
5ØCÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ = 5ØHÜ " 5Ø<Ü = 16 " 0,75 = 12 5ØJÜ
12
5Øß = " 100 % H" 8,1 %
132,45 " 1,4 " 0,8
2
5ØHÜ5Ø@Ü5ØCÜ5ØCÜ 162
5ØEÜ5Ø\Ü5Ø]Ü5ØaÜ = = = 21,3 Wð
5ØCÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ 12
5ØHÜ5Ø@Ü5ØCÜ5ØCÜ " 5Ø<Ü5Ø@Ü5ØCÜ5ØCÜ 16 " 0,75
5Ø9Ü5Ø9Ü = = H" 0,48
5ØHÜ5ØBÜ5Ø6Ü " 5Ø<Ü5ØFÜ5Ø6Ü 18 " 1,4
(b) Obliczenia dla sztucznego z
ródła światła:
1000 5ØJÜ
5Ø9Ü = = 132,45
7,55 5ØZÜ25Ø4Ü
5Ø4Ü = 36 " 222,25 = 8001 cm2 = 0,8 m2
5Ø<Ü5ØFÜ5Ø6Ü = 0,52 5Ø4Ü
5ØCÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ = 5ØHÜ " 5Ø<Ü = 11,5 " 0,35 = 4,03 5ØJÜ
4,03
5Øß = " 100 % H" 7,3 %
132,45 " 0,52 " 0,8
2
5ØHÜ5Ø@Ü5ØCÜ5ØCÜ 11,52
5ØEÜ5Ø\Ü5Ø]Ü5ØaÜ = = H" 32,82 Wð
5ØCÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ 4,03
5ØHÜ5Ø@Ü5ØCÜ5ØCÜ " 5Ø<Ü5Ø@Ü5ØCÜ5ØCÜ 11,5 " 0,35
5Ø9Ü5Ø9Ü = = H" 0,47
5ØHÜ5ØBÜ5Ø6Ü " 5Ø<Ü5ØFÜ5Ø6Ü 16,5 " 0,52
·ð Moc moduÅ‚u w zależnoÅ›ci od kÄ…ta nachylenia moduÅ‚u.
Ä… [°] U [V] I [A] P [W]
0 15,5 0,42 6,51
10 16 0,44 7,04
20 16,9 0,46 7,77
30 17 0,46 7,82
40 17 0,46 7,82
50 16,25 0,44 7,15
60 15,25 0,42 6,41
70 15 0,4 6
80 13 0,38 4,94
4
3. Wykresy.
Dla promieni słonecznych:
Rys. 3.1 Charakterystyka prądowo-napięciowa
Rys. 3.2 Charakterystyka mocy
Rys. 3.3 Wykres rezystancji
5
Sztuczne z
ródło światła .
Rys. 3.4 Charakterystyka prądowo-napięciowa
Rys. 3.5 Charakterystyka mocy
Rys. 3.6 Wykres rezystancji
6
Rys. 3.7 Charakterystyka mocy w zależności od kąta nachylenia
4. Wnioski.
Charakterystyki fotoogniwa można uznad za zgodne z teorią. Punkt mocy
maksymalnej MPP fotoogniwa można odczytad z obu charakterystyk. Z charakterystyki
prądowo-napięciowej jest to mniej więcej punkt po którym wykres przechodzi z położenia
poziomego do pionowego, natomiast na charakterystyce P=f(U) jest to maksimum przebiegu.
Sprawnośd modułu jaką otrzymaliśmy tj. 8,1 %, nie jest zadowalającym wynikiem,
gdyż dla ogniw tego typu wartośd sprawności zawiera się w przedziale 13-16%. Wiadomo
również, że moduł składa się z wielu ogniw, a każde ogniwo może charakteryzowad się innym
punktem mocy maksymalnej, czego skutkiem jest obniżenie mocy i zarazem sprawności
całego modułu słonecznego. Podczas pomiarów na niebie pojawiały się chmury i w znaczny
sposób redukowały ilośd docieranych promieni słonecznych, również podczas pomiarów
szyba okienna była brudna co też zatrzymywało promienie słoneczne i zmieniał się kąt
padania promieni słonecznych. Jedna kolumna ogniw była delikatnie przysłonięta i padał na
nią cieo ramy okna. Panel produkował prąd, ale nie był w pełni efektywny. Od czasu do czasu
za oknem pojawiły się osoby które przechodziły i rzucały cieo na badany element.
Natomiast dla sztucznego oświetlenia sprawnośd modułu tj. 7,3 %, również nie jest
zadowalającym wynikiem, gdyż dla ogniw tego typu wartośd sprawności zawiera się w
przedziale 13-16%. Istnieje wiele możliwości, z powodu których zaszedł taki spadek
sprawności. Wynika to zapewne z błędnych i nie dokładnych odczytów z mierników przez
nas.
7