background image

 

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 

temat 

Badanie modułu fotowoltaicznego 

Stanowisko nr 

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 

 

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

background image

 

 

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 

1,25 

6,25 

4,00 

6,5 

1,2 

7,80 

5,42 

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 

background image

 

 

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]

 

0,52 

0,52 

0,00 

2,5 

0,5 

1,25 

5,00 

0,45 

2,70 

13,33 

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 

background image

 

(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] 

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 

80 

13 

0,38 

4,94 

 

 

 

 

background image

 

3.  Wykresy. 

Dla promieni słonecznych: 

 

Rys. 3.1 Charakterystyka prądowo-napięciowa 

 

Rys. 3.2 Charakterystyka mocy 

 

Rys. 3.3 Wykres rezystancji 

 

 

 

 

 

background image

 

Sztuczne źródło światła . 

 

Rys. 3.4 Charakterystyka prądowo-napięciowa 

 

Rys. 3.5 Charakterystyka mocy 

 

Rys. 3.6 Wykres rezystancji  

 

background image

 

 

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.