Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

1

Ćwiczenie 2

WSPÓŁPRACA JEDNAKOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH

W RÓŻNYCH KONFIGURACJACH POŁĄCZEŃ

Opis stanowiska pomiarowego

Stanowisko do analizy współpracy jednakowych ogniw fotowoltaicznych w różnych

konfiguracjach składa się z:

z dwóch jednakowych paneli

fotowoltaicznych, krzemowych, polikrystalicznych,

każde o mocy 5 W,

zestawu żarówek, zapewniających sztuczne oświetlenie, zastępujące światło
słoneczne,

obciążenia (oporniki),

woltomierzy i amperomierzy cyfrowych, luksomierza, piranometru - miernika do
pomiaru gęstości mocy promieniowania (W/m

2

) oraz bezdotykowego termometru na

podczerwień.

Przebieg ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie parametrów eksploatacyjnych i charakterystyk

prądowo – napięciowych paneli fotowoltaicznych pracujących w różnych konfiguracjach
połączeń.

Pomiary przeprowadza się w warunkach sztucznego oświetlenia halogenowego (o

typowej temperaturze barwowej 2700 K), umieszczonego prostopadle do powierzchni paneli.

Na rysunku 2.1 przedstawiono schematy zastępcze układów z połączeniem szeregowym i

równoległym modułów.

A

R

PV1

PV2

V

A

R

PV1

PV2

V

Rys.2.1. Konfiguracje połączeń paneli fotowoltaicznych. Oznaczenia: szeregowa (a), równoległa (b)

Zakres ćwiczenia obejmuje wyznaczenie charakterystyk prądowo – napięciowych

poszczególnych paneli oraz paneli w różnych konfiguracjach połączeń.

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

2

Przykładowe wyniki dla identycznych modułów pokazano na rysunku 2.2 i rysunku 2.3.

Napięcie ogniwa [V]

P

rą

d

o

gn

iw

a

[

A

]

E=const
T=const

Isc

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0

1

2

3

4

Uoc

2Uoc

+

-

Rys.2.2. Wpływ połączenia szeregowego identycznych modułów

na charakterystykę prądowo – napięciową

Napięcie ogniwa [V]

P

rą

d

o

gn

iw

a

[

A

]

E=const
T=const

Isc

2Isc

0

0,2

0,4

0

2

4

Uoc

+

-

6

8

0,1

0,3

0,5

Rys.2.3. Wpływ połączenia równoległego identycznych modułów

na charakterystykę prądowo – napięciową

Należy jednak mieć na uwadze, że w rzeczywistości, wskutek występujących

odchyłek konstrukcyjno – technologicznych badane moduły nie mają identycznych
charakterystyk.

W pierwszej części ćwiczenia wyznaczyć należy charakterystyki prądowo – napięciowe

modułów składowych, jak w ćwiczeniu 1, a następnie układy połączyć odpowiednio:

1. do wyznaczania wypadkowej charakterystyki prądowo – napięciowej modułów

połączonych szeregowo (rys.2.1a),

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

3

2. do wyznaczania wypadkowej charakterystyki prądowo – napięciowej modułów

połączonych równolegle (rys.2.1b).

Wyniki pomiarów należy zapisać w tablicy 2.3.

Sprawozdanie z przebiegu ćwiczenia

Sprawozdanie z przebiegu ćwiczenia powinno zawierać:

schematy połączeń układów pomiarowych,

przykładowe obliczenia (dla każdej tablicy) z pełną dyskusją jednostek,
wszystkie wyniki pomiarów i obliczeń (w postaci tablic 2.1-2.3),

wykresy charakterystyk prądowo – napięciowych I=f(U) poszczególnych modułów,

wykresy wypadkowych charakterystyk prądowo – napięciowych modułów w obu
konfiguracjach, wyznaczone zarówno z pomiarów jak i metodą graficzną (superpozycja
charakterystyk składowych we wspólnych układach współrzędnych z wynikami
pomiarów),

wnioski.

Tablica 2.1. Warunki pracy (zmierzone na początku ćwiczenia) - wyniki uzyskane

z pomiarów i obliczeń

Numer
punktu
pomiarowego

Gęstość mocy

promieniowania

E [W/m

2

]

Średnia gęstość

mocy

promieniowania

E

śr

[W/m

2

]

Natężenie

światła

E

św

[lx]

Średnie

natężenie

światła

E

św

[lx]

-

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Tablica 2.2. Temperatura powierzchni modułów (mierzona w trakcie wykonywania pomiarów prądu i

napięcia dla danej konfiguracji) - wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Numer
punktu
pomiarowego

Temperatura T [ C]

Średnia temperatura T [ C]

-

1

moduł

2

moduł

szereg.

równol.

1

2

szereg.

równol.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

4

Tablica 2.3. Konfiguracje połączeń- wyniki pomiarów i obliczeń

L.p.

Średnia gęstość

mocy

promieniowania

E

śr

[W/m

2

]

Średnia

temperatura

T [ C]

Napięcie U

[V]

Prąd I

[A]

Moc P

[W]

Współczynnik

wypełnienia FF

Sprawność

η

[%]

MODUŁ PIERWSZY

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

…

…

…

…

MODUŁ DRUGI

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

…

…

…

…

KONFIGURACJA SZEREGOWA MODUŁÓW

1

2

3

4

5

6

7

8

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

5

9

10

11

12

…

…

…

…

KONFIGURACJA RÓWNOLEGŁA MODUŁÓW

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

…

…

…

…

Bibliografia

1. Jastrzębska G.: Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, Wydawnictwa Naukowo-

Techniczne, wyd. II, Warszawa 2009.

2. Kandyda A., Rodacki T.: Przetwarzanie energii w elektrowniach słonecznych, Wydawnictwo

Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.

3. Pluta Z.: Słoneczne instalacje energetyczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,

Warszawa, 2003.

4. Sarniak M.T.: Podstawy fotowoltaiki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa

2008.