Ćwiczenie 24.

Panele fotowoltaiczne: stacjonarne i obrotowy

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie.

1

Ćwiczenie

nr 24

Temat ćwiczenia:

Panele fotowoltaiczne: stacjonarne i obrotowy

Konspekt

Ver. 1.01

Nr zespołu:

Wydział, rok, grupa:

Data

Nazwisko i imię

Ocena

Teoria

Wykonanie ćwiczenia

Końcowa z ćwiczenia

1.

2.

Elementy układu:

1.

Trzy panele PV (umieszczone na dachu budynku) dwa stacjonarne jedne na obrotnicy

2.

moduł pomiarowo-obciążeniowy

3.

karta pomiarowa

4.

sterownik obrotnicy

5.

komputer

Schemat stanowiska pomiarowego pokazany jest na zdjęciu poniżej:

Kompletne stanowisko dydaktyczne wewnątrz laboratorium składa się z:

1-Ekran komputera z uruchomionym oprogramowaniem w środowisku Labview,
2-Moduł pomiarowo-obciążeniowy z układem chłodzenia w dolnej części,
3-Rozdzielnia z zainstalowanym wewnątrz stabilizatorem zasilającym układ chłodzenia,
4-Zabudowana karta pomiarowa USB 6008 firmy National Instruments

Ćwiczenie 24.

Panele fotowoltaiczne: stacjonarne i obrotowy

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie.

2

I. Wykonanie ćwiczenia:

1.

Uruchom komputer znajdujący się na stanowisku

2.

Uruchom oprogramowanie znajdujące się na pulpicie w katalogu:

„Panele PV/v1/Fotoogniwa aplikacja exe”

3.

Załącz przełącznikami hebelkowymi (położenie dolne) obciążenie modułów PV

4.

Sprawdź czy są wyświetlane odczyty napięcia i prądów dla trzech paneli, oznaczonych jako

[1], [4], [5]

5.

Sprawdź czy wyświetlane wartości są przedstawiane są na wykresie

6.

Otwórz z poziomu pulpitu Internet Explorer

7.

Wpisz adres 149.156.122.189 i zatwierdź proponowane hasło

8.

Sprawdź czy uzyskałeś podgląd na panel obrotowy, widok powinien przypominać pokazany

poniżej:

9.

Zmniejsz okno IE, tak aby był widoczny tylko panel obrotowy i aby nie zasłaniało istotnych

elementów ekranu programu paneli.

10.

Załącz sterownik panelu obrotowego

11.

Obsługa sterownika:

a)

Po załączeniu powinien pojawić się na wyświetlaczu komunikat:
1 Wertykalny 0º
2 Horyzontalny 0º

b)

Ustawianie kąta wertykalnego:

•

wciśnij „1”: powinien zacząć mrugać napis: 1 Wertykalny 0º i wyświetli się
komunikat:
>> wertykalny <<
(0-70) 0

•

za pomocą klawiatury wprowadź wartość kąta

•

wciśnij klawisz „shift”

•

powinien pojawić się komunikat:
hv 1 k „wartość kąta”
rs: 20/20

•

po chwili powinien pojawić się kolejny komunikat:
ustawiam => „wartość kąta”

•

po zakończeniu ustawiania powinien pojawić się komunikat
kąt ustawiony

•

zostanie wyświetlony napis jak w punkcie „a”, z tym, że będzie podana wartość
ustawionego kąta

Ćwiczenie 24.

Panele fotowoltaiczne: stacjonarne i obrotowy

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie.

3

c)

ustawianie kąta horyzontalnego odbywa się w sposób analogiczny jak kąta wertykalnego,
ż tym, że używa się klawisza „2” a odpowiednie komunikaty są następujące:

hv 0 k „wartość kata”
rs: 10/10

12.

Oblicz wg odpowiedniego algorytmu wartości kątów dla położenia słońca w chwili obecnej

(należy przewidzieć na obliczenia czas ok. 15 min, zatem obliczenia wykonaj dla aktualnego
czasu+15 minut)

13.

Ustaw panel obrotowy zgodnie z instrukcją powyżej, przy czym kąt azymutu ustawia się w ten

sposób, że kąt ustawiany jest równy 122 (stopnie) – kąt obliczony!

14.

Porównaj wskazania mocy z poszczególnych paneli

15.

Uruchom zapis do pliku: nazwij swój plik (najlepiej tak, aby w nazwie znalazł się numer

grupy i zespołu), wciśnij „WŁĄCZ ZAPIS”. W oknie „Ścieżka dostępu do pliku” pokaże się
miejsce, w którym zapisane są wyniki.

16.

Dla wybranej chwili czasowej oszacuj sprawność paneli fotowoltaicznych: z monitora

natężenia promieniowania słonecznego (multimetr przy stanowisku – wskaże
prowadzący) odczytaj wartość natężenia promieniowania słonecznego według wzoru:

S[W/m

2

]=U[V] * 315

i porównaj do mocy uzyskiwanych w panelach.

17.

Prowadź zapis przez ok. pół godziny

Ćwiczenie 24.

Panele fotowoltaiczne: stacjonarne i obrotowy

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie.

4

II. Opracowanie danych:

Przejrzeć plik z zarejestrowanymi danymi. Opis kolumn:

1-

czas w sekundach

2-

czas w minutach

3-

skok czasu pomiędzy pomiarami

4-

napięcie 1-go panelu

5-

natężenie 1-go panelu

6-

moc 1-go panelu

7-

napięcie 2-go panelu

8-

natężenie 2-go panelu

9-

moc 2-go panelu

10-

napięcie 3-go panelu

11-

natężenie 3-go panelu

12-

moc 3-go panelu

Plik zaeksportować do Excela lub do innego programu typu Mathcad, Origin, Matlab, itp.

1)

Sporządź wykres mocy w funkcji czasu dla trzech paneli

2)

Podaj wartości obliczonych kątów określających położenie Słońca (oraz wartości pośrednie
obliczeń):
Numer dnia w roku, deklinację, poprawkę dla czasu słonecznego, poprawkę E

t

3)

Zaznacz krzywe dla panelu obrotowego, całorocznego i letniego

4)

Odpowiedz na pytanie: dla jakiego kolektora moc jest największa i dlaczego

5)

Wyznacz sprawność konwersji energii dla poszczególnych paneli poprzez porównanie z
odczytanym natężeniem promieniowania słonecznego

6)

Podaj ilość wytworzonej energii w trakcie rejestracji danych do pliku dla każdego panelu

7)

Opisz słownie jaka w przybliżeniu panowała pogoda podczas pomiarów (podaj np. czy była

widoczna tarcza słoneczna, jaka była grubość i wyskość warstwy chmur, czy były opady itp.,
tak aby odnieść wielkość pozyskanej energii do warunków atmosferycznych)

Ćwiczenie 24.

Panele fotowoltaiczne: stacjonarne i obrotowy

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie.

5

Dodatek: Algorytm obliczenia pozycji Słońca na nieboskłonie

1)

Kątowa odległość Słońca od płaszczyzny równika – δ [

o

]













+

⋅

⋅

=

365

284

360

sin

45

.

23

d

N

δ

gdzie:

– numer dnia w roku.

2)

Czas słoneczny

T

słon

[godzina przeliczona na wartość dziesiętną],

,

gdzie:

T

obow

–czas aktualny,

popr – poprawka czasu wyrażona wzorem po niżej:

[godzina przeliczona na wartość dziesiętną]

gdzie:

-

długość południka dla którego został ustalony obowiązujący czas w Polsce (latem 30E,

zimą 15E),

-

lokalna długość geograficzna,

-

wielkość związana z zaburzeniem w ruchu obrotowym (rys. 10) Ziemi dookoła Słońca,

modyfikująca poprawkę czasu w zakresie od -15 do +15minut, wartość tej poprawki odczytaj z
wykresu:

3)

Kąt godzinowy ω [

o

]

4)

Wysokość kątowa Słońca nad płaszczyzną horyzontu –

Ćwiczenie 24.

Panele fotowoltaiczne: stacjonarne i obrotowy

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie.

6

gdzie:

–

szerokość geograficzna [

o

].

5)

Azymut -

ζ

[

o

]

,

gdzie:

- Azymut w dowolnej ćwiartce nieboskłonu,

B – stała,

Aby wyznaczyć azymut słoneczny musimy określić w której ćwiartce nieboskłonu jest Słońce poprzez
porównanie kąta godzinowego

,

dla którego Słońce przyjmuje pozycję na linii wschód- zachód

a kątem godzinowym.

Stałe C1 i C3[

1

]







>

−

≤

=

EW

dla

EW

dla

C

ω

ω

ω

ω

1

1

1







<

−

≥

=

0

1

0

1

3

ω

ω

dla

dla

C

Stała B













=

−

=

=

=

−

=

=

−

=

−

=

−

=

1

3

,

1

1

1

1

3

,

1

1

0

1

3

,

1

1

0

1

3

,

1

1

1

C

C

dla

C

C

dla

C

C

dla

C

C

dla

B

Dla C1 = -1 Słońce znajduję się na północ od linii wschód zachód, stała C3 określa czy rozpatrywana
chwila jest przed (-1) czy po (1) południu.

1

W literaturze używa się jeszcze stałej C2, ale dla szerokości geograficznych Polski jej wartość jest stała i

wynosi jeden, zatem nie jest tu obliczana.