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-obciąŜeniowy
3.
karta pomiarowa
4.
sterownik obrotnicy
5.
komputer
Schemat stanowiska pomiarowego pokazany jest na zdjęciu poniŜej:
Kompletne stanowisko dydaktyczne wewnątrz laboratorium składa się z:
1-Ekran komputera z uruchomionym oprogramowaniem w środowisku Labview,
2-Moduł pomiarowo-obciąŜeniowy 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 (połoŜenie dolne) obciąŜenie 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
poniŜej:
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, Ŝe 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,
Ŝ tym, Ŝe uŜywa się klawisza „2” a odpowiednie komunikaty są następujące:
hv 0 k „wartość kata”
rs: 10/10
12.
Oblicz wg odpowiedniego algorytmu wartości kątów dla połoŜenia słońca w chwili obecnej
(naleŜy przewidzieć na obliczenia czas ok. 15 min, zatem obliczenia wykonaj dla aktualnego
czasu+15 minut)
13.
Ustaw panel obrotowy zgodnie z instrukcją powyŜej, przy czym kąt azymutu ustawia się w ten
sposób, Ŝe 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 „ŚcieŜka dostępu do pliku” pokaŜe się
miejsce, w którym zapisane są wyniki.
16.
Dla wybranej chwili czasowej oszacuj sprawność paneli fotowoltaicznych: z monitora
natęŜenia promieniowania słonecznego (multimetr przy stanowisku – wskaŜe
prowadzący) odczytaj wartość natęŜenia 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-
natęŜenie 1-go panelu
6-
moc 1-go panelu
7-
napięcie 2-go panelu
8-
natęŜenie 2-go panelu
9-
moc 2-go panelu
10-
napięcie 3-go panelu
11-
natęŜenie 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 połoŜenie 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 natęŜeniem promieniowania słonecznego
6)
Podaj ilość wytworzonej energii w trakcie rejestracji danych do pliku dla kaŜdego panelu
7)
Opisz słownie jaka w przybliŜeniu 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 wyraŜona wzorem po niŜej:
[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 uŜywa się jeszcze stałej C2, ale dla szerokości geograficznych Polski jej wartość jest stała i
wynosi jeden, zatem nie jest tu obliczana.