Politechnika Wrocławska
Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów
Laboratorium „Konwersja energii”
Ćwiczenie nr 5
Temat: Ogniwo fotowoltaiczne
Grupa ćwiczeniowa nr
Skład grupy:
1. Jarosław Raniszewski
2. Bartosz Galuś
Termin zajęć laboratoryjnych: czw/TP, godz.7.30
Rok studiów: 3
Prowadzący: mgr inż. Radomir Gębal
Data wykonania ćwiczenia: 16.05.2013
Data oddania sprawozdania:27.05.2013
Ocena: ................................
Podpis prowadzącego: ...........................................
Uwagi:
1. Opis ćwiczenia
Dzięki promieniowaniu pochodzącemu z lampy halogenowej zostało symulowane promieniowanie, które na co dzień dociera do Ziemi ze słońca. Promienie padające
na fotoogniwo wymusza zjawisko fotowoltaiczne, które powoduje spadek napięcia
na oporniku dekadowym. Za pomocą użytego opornika jest możliwa zmiana wartości oporu dzięki pokrętłom. Wartość napięcia, odczytana z bezpośredniego podłączonego do opornika woltomierza, należy wpisać w tabelę pomiarową.
2. Schemat stanowiska
3. Tabele pomiarowe i wynikowe
| R | odległość 100cm | odległość 50cm |
|---|---|---|
| Ω | U, V | P, W |
| 1 | 0,4268 | 0,18 |
| 2 | 0,8533 | 0,36 |
| 3 | 1,279 | 0,55 |
| 4 | 1,701 | 0,72 |
| 5 | 2,104 | 0,89 |
| 6 | 2,521 | 1,06 |
| 7 | 2,954 | 1,25 |
| 8 | 3,33 | 1,39 |
| 9 | 3,754 | 1,57 |
| 10 | 4,172 | 1,74 |
| 12 | 4,97 | 2,06 |
| 14 | 5,762 | 2,37 |
| 16 | 6,61 | 2,73 |
| 18 | 7,352 | 3,00 |
| 20 | 8,09 | 3,27 |
| 30 | 11,308 | 4,26 |
| 40 | 13,69 | 4,69 |
| 50 | 15,02 | 4,51 |
| 60 | 15,63 | 4,07 |
| 70 | 15,96 | 3,64 |
| 80 | 15,97 | 3,19 |
| 90 | 15,99 | 2,84 |
| 100 | 16,46 | 2,71 |
| 200 | 16,95 | 1,44 |
| 300 | 17,09 | 0,97 |
| 400 | 17,16 | 0,74 |
| 500 | 17,18 | 0,59 |
| 600 | 17,2 | 0,49 |
| 700 | 17,22 | 0,42 |
| 800 | 17,22 | 0,37 |
| 900 | 17,23 | 0,33 |
| 1000 | 17,24 | 0,30 |
| 2000 | 17,24 | 0,15 |
| 3000 | 17,25 | 0,10 |
| 4000 | 17,25 | 0,07 |
| 5000 | 17,25 | 0,06 |
| 6000 | 17,24 | 0,05 |
| 7000 | 17,23 | 0,04 |
| 8000 | 17,22 | 0,04 |
| 9000 | 17,21 | 0,03 |
| 10000 | 17,21 | 0,03 |
4. Przykłady obliczeń
Przykładowe obliczenia dla odległości równej 100cm i oporu R = 1 Ω
- moc:
$$P = \frac{U^{2}}{R} = \frac{{0,427}^{2}}{1} = 0,18\ W$$
- natężenie prądu:
$$I = \frac{U}{R} = \frac{0,427}{1} = 0,427\ A$$
- gęstość promieniowania:
$$\rho_{100} = \rho_{100} \bullet \left( \frac{\text{Lo}}{L_{100}} \right)^{2} = 2000 \bullet \left( \frac{50}{100} \right)^{2} = 500\ \frac{W}{m^{2}}$$
Gdzie:
$$\rho_{50} = 2000\frac{W}{m^{2}}$$
Lo = 50cm
- sprawność:
$$\eta_{100} = \frac{P_{max100}}{\rho_{100} \bullet A} \bullet 100\% = \frac{4,69}{500 \bullet 0,18} \bullet 100\% = 5,21\ \%$$
Gdzie:
Pmax100 = 4, 69 W
A = 0, 18 m2
- współczynnik wypełnienia:
$$F_{50} = \frac{P_{max100}}{I_{1\Omega} \bullet U_{10k\Omega}} = \frac{5,21}{0,427 \bullet 17,21} = 0,64$$
5. Wykresy
Charakterystyka prądowo napięciowa
Charakterystyka uzyskanej mocy od logarytmu dziesiętnego z oporu
Zależność sprawności od odległości źródła światła
7. Wnioski
-im bliżej źródła światła znajduje się fotoogniwo, tym większa moc jest wytwarzana lecz z mniejszą sprawnością
-uzyskana moc z jednego fotoogniwa nie pozwoli na zasilanie urządzeń elektrycznych
-urządzenie wykorzystując energię świetlną z lampy nie ma dużego zastosowania
ze względu na słabą gęstość promieniowania. W przypadku energii słonecznej gęstość promieniowania wynosi około 1000 W/m2 więc wytwarzana moc będzie znacznie większa- atuty fotoogniwa: brak hałasu oraz brak zanieczyszczeń towarzyszącym produkcji energii, długa żywotność urządzenia