1

Z

a

k

ła

d

E

le

kt

ro

w

ni

i

Go

spodarki Ele

ktr

oe

ne

rg

e

ty

c

z

n

e

j

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI

ZAKŁAD ELEKTROWNI I GOSPODARKI ELEKTROENERGETYCZNEJ

ELEKTROENERGETYKA - LABORATORIUM

Ćwiczenie nr

2

temat

Badanie modułu fotowoltaicznego

Stanowisko nr

1

prowadzący

da ta w ykonania

ćwi cz.

da ta oddania

spraw .

da ta p rzyję cia

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

Sprawozdanie wykonali:

Piotr Tabaczka

Łukasz 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.



Dane znamionowe modułu słonecznego:

Tabela 2.1 Dane znamionowe

P

MAX

110±2,5 [W]

V

MPP

16,61 [V]

V

OC

21,3 [V]

I

MPP

6,62 [A]

I

SC

7,55 [A]

Max system voltage

840 [V]

Ilośd ogniw w module

36

Powierzchnia jednego ogniwa 0,0234 [m

2

]

2



Schemat układu pomiarowego.

Rys. 2.1 Schemat pomiarowy



Wyniki pomiarów prądów i napięd oraz wyznaczenie mocy dla promieni słonecznych.

U [V]

I[mA]

P[W]

R [Ω]

0

1,4

0,00

0,00

2

1,35

2,70

1,48

4

1,3

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

3



Wyniki pomiarów prądów i napięd oraz wyznaczenie mocy dla sztucznego źródła

światła:



Parametry zwarcia i napięcia jałowego dla promieni słonecznych:

𝐼

𝑠𝑐

= 1,4 𝐴

𝑈

𝑜𝑐

= 18 𝑉



Sprawnośd modułu słonecznego:

Jako, że natężenie oświetlenia nie zostało zmierzone, więc aby obliczyd

sprawnośd wykorzystano znajomośd prądu zwarcia ogniwa oraz jego

powierzchni.

𝑃

𝑚𝑎𝑥

= 𝑃 𝑤 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑦𝑚𝑎𝑙𝑛𝑦𝑚 𝑝𝑢𝑛𝑘𝑐𝑖𝑒 𝑚𝑜𝑐𝑦

𝐹 =

1000

𝐼

𝑆𝐶 𝑚𝑎𝑥

𝜂 =

𝑃

𝑚𝑎𝑥

𝐹 ∙ 𝐼

𝑆𝐶

∙ 𝑆

𝐼

𝑆𝐶 𝑚𝑎𝑥

= 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑦𝑚𝑎𝑙𝑛𝑦 𝑝𝑟ą𝑑 𝑧𝑤𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎

Gdzie:

A – powierzchnia modułu słonecznego.

F – współczynnik zależny od wartości maksymalnej prądu zwarcia modułu.

U [V]

I[mA]

P[W]

R [Ω]

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

4

(a) Obliczenia dla naturalnego źródła światła:

𝐹 =

1000

7,55

= 132,45

𝑊

𝑚

2

𝐴

𝐴 = 36 ∙ 222,25 = 8001 cm

2

= 0,8 m

2

𝐼

𝑆𝐶

= 1,4 𝐴

𝑃

𝑚𝑎𝑥

= 𝑈 ∙ 𝐼 = 16 ∙ 0,75 = 12 𝑊

𝜂 =

12

132,45 ∙ 1,4 ∙ 0,8

∙ 100 % ≈ 8,1 %

𝑅

𝑜𝑝𝑡

=

𝑈

𝑀𝑃𝑃

2

𝑃

𝑚𝑎𝑥

=

16

2

12

= 21,3



𝐹𝐹 =

𝑈

𝑀𝑃𝑃

∙ 𝐼

𝑀𝑃𝑃

𝑈

𝑂𝐶

∙ 𝐼

𝑆𝐶

=

16 ∗ 0,75

18 ∗ 1,4

≈ 0,48

(b) Obliczenia dla sztucznego źródła światła:

𝐹 =

1000

7,55

= 132,45

𝑊

𝑚

2

𝐴

𝐴 = 36 ∙ 222,25 = 8001 cm

2

= 0,8 m

2

𝐼

𝑆𝐶

= 0,52 𝐴

𝑃

𝑚𝑎𝑥

= 𝑈 ∙ 𝐼 = 11,5 ∙ 0,35 = 4,03 𝑊

𝜂 =

4,03

132,45 ∙ 0,52 ∙ 0,8

∙ 100 % ≈ 7,3 %

𝑅

𝑜𝑝𝑡

=

𝑈

𝑀𝑃𝑃

2

𝑃

𝑚𝑎𝑥

=

11,5

2

4,03

≈ 32,82



𝐹𝐹 =

𝑈

𝑀𝑃𝑃

∙ 𝐼

𝑀𝑃𝑃

𝑈

𝑂𝐶

∙ 𝐼

𝑆𝐶

=

11,5 ∗ 0,35
16,5 ∗ 0,52

≈ 0,47



Moc modułu w zależności od kąta nachylenia modułu.

α [°]

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

5

3. Wykresy.

Dla promieni słonecznych:

Rys. 3.1 Charakterystyka prądowo-napięciowa

Rys. 3.2 Charakterystyka mocy

Rys. 3.3 Wykres rezystancji

6

Sztuczne źródło światła .

Rys. 3.4 Charakterystyka prądowo-napięciowa

Rys. 3.5 Charakterystyka mocy

Rys. 3.6 Wykres rezystancji

7

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.