INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I STEROWANIA Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii
WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH MODUŁU FOTOWOLTAICZNEGO
Rok akad.: 2013/2014
Wydział: Elektryczny
Rodz. stud. : stacjonarne
Kierunek: Elektrotechnika
Specjalność : - - -
Profil: - - -
Nr grupy ćwicz : E4-2
Uwagi:

1. Schematy

1. Schemat układu pomiarowego :

1. Schemat zastępczy ogniwa fotowoltaicznego jest następujący

Objaśnienia :

I_sł – prąd powstający w wyniku promieniowania słonecznego,

I_d – prąd diody,

I_b – prąd płynący przez rezystancję bocznikującą R_b,

I – prąd płynący przez obciążenie R i rezystancję szeregową R_sz,

U – spadek napięcia na obciążeniu

1. Wzory potrzebne do obliczeń i dyskusja jednostek.

L.p.	Liczona wielkość	Wzór	Dyskusja jednostek
1	Moc	P = U  • I	P = [V •A] = [W]
2	Sprawność η[%] maksymalna	$$\eta = \frac{U_{M}I_{M}}{\text{ES}} \bullet 100\%$$	$$\eta = \left\lbrack \frac{\text{V\ } \bullet A}{\frac{W}{m^{2}}\ \bullet \ m^{2}}\ \bullet 100\% \right\rbrack = \lbrack\%\rbrack$$
3	Współczynnik wypełnienia FF	$$\text{TT} = \frac{U_{M}I_{M}}{U_{\text{oc}}I_{\text{sc}}}$$	$$\text{TT} = \left\lbrack \frac{\text{V\ } \bullet A}{\text{V\ } \bullet A} \right\rbrack = \text{brak}\ \text{jednostki}$$

Gdzie:

• U_M , I_M – napięcie i prąd dla optymalnego obciążenia.

• U₀ – napięcie stanu jałowego

• Isc – prąd zwarcia.

• E – gęstość mocy promieniowania słonecznego.

• S – powierzchnia panelu ogniwa fotowoltaicznego.

1. Wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń .

1. Załączone jedno źródło światła ( nr 5)

Tablica 3.1.a Warunki pracy – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Numer punktu pomiarowego	Gęstość mocy	Średnia gęstość mocy promieniowania	Natężenia światła	Średnia natężenie światła	Temperatura	Średnia temperatura
		Eśr	Eśw	Eśwśr [lx]	T [^0C]	Tśr [^oC]
	[W/m2]	[W/m2]	[lx]	[lx]
1	13,8	16,980	960	1012,00	25,8	25,460
2	13,2		910		25,3
3	18,3		1030		25,4
4	20,5		1110		25,4
5	19,1		1050		25,4

Przykładowe obliczenia dla tablicy 3.1.a :

E_śr= [W/m²]

E_św=[lx]

T_śr= [^oC]

Tablica 3.2.a Parametry – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

L.p.	Napięcie U	Prąd I	Moc P	Współczynnik wypełnienia FF	Sprawność η
	[V]	[A]	[W]		[%]
1	0,046	0,0092	0	0,693	12,055
2	1,52	0,0093	0,014
3	3,07	0,0092	0,028
4	4,51	0,0093	0,042
5	6,07	0,0092	0,056
6	7,49	0,0091	0,068
7	9,14	0,009	0,082
8	10,53	0,0089	0,094
9	11,93	0,0086	0,103
10	13,47	0,008	0,108
11	15,2	0,0062	0,094
12	16	0,0039	0,062
13	16,4	0,003	0,049
14	16,41	0,0021	0,034
15	16,34	0,001	0,016
16.	16,89	0	0,000

Przykładowe obliczenia dla Tablicy 3.2.a :

P=U [W]

FF =

%= []

1. Załączonych pięć źródeł światła: (Źródła 1,3,5,7,9)

Tablica 3.1.b Warunki pracy – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Numer punktu pomiarowego	Gęstość mocy	Średnia gęstość mocy promieniowania	Natężenia światła	Średnia natężenie światła	Temperatura	Średnia temperatura
	promieniowania	Eśr [W/m^2]	Eśw [lx]	Eśwśr [lx]		Tśr [^oC]
	E [W/m^2]	[W/m2]	[lx]	[lx]	T [^0C]
1	59	72,180	2580	2964,00	30,5	28,240
2	57,8		2600		27,3
3	78,6		3050		27,6
4	84,4		3400		27,9
5	81,1		3190		27,9

Przykładowe obliczenia dla tablicy 3.1.b :

E_śr= [W/m²]

E_św=[lx]

T_śr= [^oC]

Tablica 3.2.b Parametry – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

L.p.	Napięcie U	Prąd I	Moc P	Współczynnik wypełnienia FF	Sprawność η
	[V]	[A]	[W]		[%]
1	0,18	0,036	0,00648	0,748	13,178
2	1,53	0,0361	0,055
3	2,93	0,0361	0,106
4	4,66	0,0357	0,166
5	6,08	0,0356	0,216
6	7,52	0,0358	0,269
7	8,94	0,0357	0,319
8	11,02	0,0355	0,391
9	11,98	0,0352	0,422
10	13,8	0,0342	0,472
11	15,22	0,0329	0,501
12	16,65	0,0282	0,470
13	17,92	0,0128	0,229
14	17,29	0,0218	0,377
15	18,17	0,006	0,109
16	18,6	0	0,000

Przykładowe obliczenia dla Tablicy 3.2.b :

P=U [W]

FF =

%= []

1. Załączonych dziewięć źródeł światła :

Tablica 3.1.c Warunki pracy – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Gęstość mocy	Średnia gęstość mocy promieniowania	Natężenia światła	Średnia natężenie światła	Temperatura	Średnia temperatura
	Eśr [W/m^2]	Eśw [lx]	Eśwśr [lx]	T [^0C]	Tśr [^oC]
E [W/m^2]
109,9	130,380	4580	5106,00	34,2	31,040
105,2		4230		29,5
139,1		5360		30
151,5		5860		30
146,2		5500		31,5

Przykładowe obliczenia dla tablicy 3.1.c :

E_śr= [W/m²]

E_św=[lx]

T_śr= [^oC]

Tablica 3.2.d Parametry – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

L.p.	Napięcie U	Prąd I	Moc P	Współczynnik wypełnienia FF	Sprawność η
	[V]	[A]	[W]		[%]
1	0,31	0,0645	0,019995	0,751	13,342
2	1,55	0,0645	0,100
3	3,09	0,0642	0,198
4	4,47	0,0643	0,287
5	6,67	0,0638	0,426
6	8,3	0,0633	0,525
7	10,14	0,0632	0,641
8	12,65	0,062	0,784
9	14,55	0,0606	0,882
10	16,01	0,0572	0,916
11	17,29	0,0455	0,787
12	17,69	0,0368	0,651
13	18,24	0,0181	0,330
14	18,44	0,0087	0,160
15	18,5	0,0043	0,080
	18,9	0	0,000

Przykładowe obliczenia dla Tablicy 3.2.d :

P=U [W]

FF =

%= []

1. Charakterystyki prądowe – napięciowe I = f(U) modułu dla różnych wartości gęstości mocy promieniowania .

MPP- Punkty mocy maksymalnej

1. Wyznaczanie wzoru funkcji

E = - wzór pozwalający przeliczyć gęstości mocy promieniowania słonecznego w [W/m²] na wartość natężenia światła zmierzonego [lx].

E [W/m^2] z pomiarów	Eśw [lx] z pomiarów	E [W/m^2] z obliczeń
13,2	910	886,7
13,8	960	908,1
18,3	1030	1068,7
19,1	1050	1097,3
20,5	1110	1147,2
57,8	2580	2478,4
59	2600	2521,3
78,6	3050	3220,8
81,1	3190	3310,0
84,4	3400	3427,8
105,2	4230	4170,1
109,9	4580	4337,8
139,1	5360	5380,0
146,2	5500	5633,4
151,5	5860	5822,5

Przykładowe obliczenia : E = = [W/m²]

1. Tabliczka znamionowa

7.Wnioski:

Celem ćwiczenia było wyznaczanie charakterystyki prądowo–napięciowej modułu fotowoltaicznego złożonego z ogniw krzemowych polikrystalicznych typu SL005 – 12 przy różnych wartościach nasłonecznienia, padającego na panel.

Pomiary przeprowadzaliśmy w warunkach sztucznego oświetlenia przy załączonym jednym źródle, następnie przy pięciu źródłach, a kończąc na dziewięciu. Podczas przeprowadzonego ćwiczenia nie napotkaliśmy na żadne zakłócenia podczas pracy układu pomiarowego.

Na otrzymanej charakterystyce prądowo-napięciowej widać różnicę pomiędzy modułem oświetlonym jednym źródłem światła a wieloma. Liczba źródeł światła oraz moc, którą generują znacząca wpływa na napięcie jak i prąd. Moc maksymalna modułu według producenta to 5W podczas badania z użyciem dziewięciu żarówek osiągnęliśmy maksymalną moc która wynosi 0,916W co stanowi 13% sprawności .