Отчет по лабораторной работе №4 Исследование характеристик солнечных модулей. По дисциплине: Техника безопасности в энергетических установках



бет2/2
Дата19.11.2022
өлшемі217,61 Kb.
#158900
түріОтчет
1   2
Байланысты:
Дисса ИВИЭ №4

Uхх1, В

10,2

13,1

17,1

19,4

20,2

20,6

21

21

21

21

Еэ, Вт/м2

38

79

200

434

605

785

950

1045

1065

1050




График зависимости U
хх1=f(Еэ)
2.3 Снять зависимость тока короткого замыкания первого солнечного модуля от его освещённости Iкз1=f(Еэ) при том же положении модулей и прожектора. Для этого собрать схему по рисунку 1.2. Представить схему для проверки преподавателю.

Рисунок 1.2 Схема для проведения опыта по снятию зависимости тока КЗ от освещённости

Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»), установить средний уровень освещённости (потенциометр «Регулятор освещённости» выставить на 5) и подождать 1 минуту для автоматической установки рабочего состояния приборов. Затем установить уровень освещённости на 1 и плавно увеличивая освещённость солнечного модуля от минимума до максимума с помощью регулятора освещённости, снять искомую зависимость. Записать температуру модуля Т1 в начале и в конце эксперимента. Результаты занести в таблицу 1.2. Выключить электропитание. Построить зависимость Iкз1=f(Еэ), φ1=0°, φ2=90°.




Таблица 1.2 Зависимость тока КЗ от освещённости

Уровень Е

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10































Iкз1, А

0

0

0,01

0,04

0,07

0,09

0,11

0,13

0,13

0,13































Еэ, Вт/м2

30

62

210

398

570

750

900

990

1020

1006


































График зависимости Iкз1=f(Еэ)
2.4 Снять зависимости напряжения и тока первого солнечного модуля от освещённости U1=f(Еэ), I1=f(Еэ) при постоянном сопротивлении нагрузки, заданном преподавателем, и том же положении модулей и прожектора. Для этого собрать схему по рисунку 1.3 и представить схему для проверки преподавателю.



Рисунок 1.3 Схема для проведения опыта по снятию зависимостей тока и напряжения при постоянной нагрузке

Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»), установить средний уровень освещённости (потенциометр «Регулятор освещённости» выставить на 5) и подождать 1 минуту для автоматической установки рабочего состояния приборов. Затем «Регулятором «Потребители» установить уровень нагрузки, заданный преподавателем, «Регулятором освещённости» установить освещённость на 1 и плавно увеличивая освещённость солнечного модуля от минимума до максимума с помощью регулятора освещённости, снять искомую зависимость. Записать температуру модуля Т1 в начале и в конце эксперимента. Результаты занести в таблицу 1.3. Выключить электропитание. Построить зависимости U1=f(Еэ) и I1=f(Еэ) при Rн = сопst, φ1=0°, φ2=90°.


Таблица 1.3 Зависимость тока КЗ от освещённости

Уровень Е

1

2

3

4

5

6

7

8

9

U1, В

0,5

0,95

5,1

11,3

16

19,4

19,9

20,1

20,2

I1, А

0,06

0

0,01

0,03

0,05

0,06

0,06

0,06

0,06

Еэ, Вт/м2

33

55

189

367

532

730

835

928

848


График зависимости I1=f(ЕЭ)

График зависимости U1=f(Еэ)
2.5 Снять вольтамперную характеристику первого фотоэлектрического модуля U1 = f(1н) при заданном преподавателем значении освещённости и том же положении солнечных модулей и прожектора. Для этого собрать схему по рисунку 1.3 и представить схему для проверки преподавателю.
Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»), установить средний уровень освещённости (потенциометр «Регулятор освещённости» выставить на 5) и подождать 1 минуту для автоматической установки рабочего состояния приборов. Затем установить уровень освещённости на заданную преподавателем величину и, изменяя положение «Регулятора «Потребители» от минимума до максимума, снять искомую зависимость. Записать температуру модуля Т1 в начале и в конце эксперимента. Результаты занести в таблицу 1.4. Выключить электропитание. Построить вольтамперную характеристику U1=f(1н) при Еэ=сопst, φ1=0°, φ2=90°.
Таблица 1.4 Вольтамперная характеристика при постоянной нагрузке

Уровень Е

1

2

4

6

8

U1, В

18,7

18,6

18,3

15,8

11

Iн1, А

0,04

0,04

0,05

0,06

0,06

2.6 Исследовать зависимость напряжения фотоэлектрического модуля от угла положения модуля относительно источника излучения (прожектора) U1=f1) при заданной освещённости Еэ и заданной преподавателем нагрузке модуля Rн=сопst. Для этого установить модули в исходную позицию (φ1=0°, φ2=90°). Собрать схему по рисунку 1.3 и представить схему для проверки преподавателю.


Включить электропитание стенда. Регулятором освещённости установить заданное значение освещённости модуля и подождать 1 минуту для автоматической установки рабочего состояния приборов. Регулятором нагрузки (потенциометр «Потребители электрической энергии») установить заданное значение сопротивления нагрузки. Изменяя угол наклона первого модуля в диапазоне 0..900 снять зависимость U1=f(φ1). Результаты занести в таблицу 1.5. Выключить электропитание. Построить зависимость U1=f(φ1) при Rн=сопst, Еэ=const, φ2=90°.
Таблица 1.5 Зависимость напряжения от угла положения прожектора относительно плоскости модуля

φ1, °

90

60

40

20

0

U1, В

4,3

17

18,7

18,6

17,1


График зависимости U1=f(φ1)
3. Контрольные вопросы:
3.1. В чем отличие поликристаллических солнечных панелей от монокристаллических?
 1. Цена
Монокристаллические солнечные батареи стоят дороже, чем поликристаллические, для солнечных электростанций с одинаковыми характеристиками.
2. Эффективность
Поликристаллические солнечные батареи имеют КПД 15,5%-18%, а у монокристаллических этот показатель составляет от 18,5 до 23,5%. Также, следует отметить, что КПД экспериментальных аналогов монопанелей составляет около 43,6%. Кроме того, как мы уже упоминали, существуют тонкопленочные элементы из аморфного кремния, но их коэффициент полезного действия равен всего 9-11%. При этом производительность монокристаллических панелей на 15-20% выше, чем у поликристаллических образцов. Если взять период в 10 лет, монокристаллические солнечные панели произведут на 35-40% больше электроэнергии за счёт более низкого уровня деградации кремния, а также более высоких характеристик работы при низком уровне солнечной инсоляции.
3. Размер
Поскольку монокристаллические панели более эффективны, их физический размер меньше, чем у поликристаллических аналогов такой же мощности. Если вы ограничены по площади и хотите получить максимально возможный КПД, лучше использовать монокристаллические панели.
4. Внешний вид
С точки зрения внешнего вида, монокристаллические панели имеют приятный однородный цвет и имеют более округлую форму. Поликристаллические клетки размещаются квадратами и имеют несоответствия в цветовой гамме, подобной граниту.
5. Срок службы
Несмотря на то, что монокристаллическая батарея может прослужить до 50 лет, большинство производителей солнечных батарей заявляют гарантийный срок на линейную производительность до 25 лет. Это, в свою очередь, уравнивает в глазах потребителей моно- и поликристаллические панели.
6. Особенности производства
Наверняка многие знают, что приставка «моно» означает – один, а «поли» – множество, то есть более чем один. Разница между поликристаллическими и монокристаллическими солнечными панелями начинается ещё в процессе производства. Монокристаллические солнечные батареи изготавливаются из чистого кремния. Для этого используется кварцевый песок. Монокристаллический кремний создается путем медленного вытягивания монокристаллического затравочного кристалла кремния из расплавленного монокристаллического кремния с использованием метода Чохральского для образования слитка кремния. Затравочный кристалл представляет собой небольшой кусочек кремния, который используется в качестве основы для расплавленных молекул. Имея основу, расплавленные молекулы способны быстрее соединяться друг с другом, образуя слиток. Пока затравочный кристалл извлекается, он медленно вращается, и температура постепенно опускается. Это помогает сформировать цилиндрическую форму, пока она не будет иметь необходимый диаметр. После затвердевания кристалл разрезают на тонкие пластины. Поскольку такой процесс достаточно трудоемкий и затратный, на такие панели устанавливается более высокая цена. Поликристаллические солнечные панели производятся по менее дорогостоящей технологии и более простым способом. Вместо того, чтобы проходить через медленный и более дорогой процесс создания монокристалла, расплавленный кремний помещается в отливку и охлаждается затравочным кристаллом. Поликристалл имеет неоднородную структуру, поскольку после осаждения молекулы застывают в свободной ориентации.
3.2. Каким образом солнечная энергия преобразуется в электричество?
Солнечная генерация осуществляется за счёт преобразования солнечного света в электричество как непосредственно с помощью фотоэлектрических устройств (фотовольтаика), так и косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии (гелиотермальная энергетика). В системах для концентрирования солнечной энергии применяют линзы или зеркала, а также системы слежения, которые позволяют устройству максимально использовать площадь пятна солнечного света. Фотопреобразователи преобразовывают солнечный свет в электрический ток методом фотоэлектрического эффекта.
3.3. Какова экономическая эффективность солнечной энергетики?
Перспективы использования солнца для получения электричества ухудшаются из-за высоких издержек. Так, СТЭС Айвонпа обходится вчетверо дороже, а генерирует гораздо меньше электроэнергии, по сравнению с газовыми электростанциями. По подсчётам экспертов, в будущем электроэнергия, вырабатываемая этой станцией, будет стоить вдвое дороже, чем получаемая от обычных источников энергии, а расходы, очевидно, будут переложены на потребителей.
Тем не менее, по прогнозам, себестоимость генерации электроэнергии солнечными электростанциями к 2020 году снизится до себестоимости генерации с использованием ископаемого топлива и переход к использованию солнечных электростанций станет экономически выгодным.
Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 30 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 70 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры порядка 50-70 °C.
3.4. Что такое 'горячие пятна' (hot spot) в солнечных модулях и чем они опасны?
Хотспоты появляются, если в какой-то точке цепочки или солнечном элементе протекает намного меньший ток, чем через остальные солнечные элементы. Это может быть вызвано разными причинами.
В простейшем случае, солнечный элемент, в котором развивается хотспот, затенен. Весь ток, который генерируется нормально работающими солнечными элементами, протекает и через это затененный элемент, при этом его сопротивление при затенении гораздо выше. Поэтому тепло рассеивается на этом затененном солнечном элементе, что приводит к его перегреву. Все это происходит на очень малой площади, поэтому и появилось название “горячее пятно“.


Риск того, что хотспот может привести к локальному возгоранию задней пленки солнечного модуля, не должен быть недооценен. Поэтому при сертификации согласно IEC 61215 проводятся специальные тесты, которые оценивают сопротивление модуля к хотспотам. Более того, в новой версии сертификата, 61730:2016, есть дополнительные тесты на сопротивление обратному току.
3.5. Из чего состоит солнечная фотоэлектрическая система для автономного дома:

3.6. В чем разница между обычными аккумуляторами и аккумуляторами с глубоким разрядом?
Различие лишь во времени служения, а также емкости.
3.7. Можно ли одновременно использовать старые и новые аккумуляторы и как правильно увеличить ёмкость аккумуляторной батареи?
Нет, это приведет к снижению общей производительности и может привести к утечке или разрыву батареи.
3.8. Назовите типы солнечных электростанций?
Все солнечные электростанции (СЭС) подразделяют на несколько типов:

  • СЭС башенного типа

  • СЭС тарельчатого типа

  • СЭС, использующие фотоэлектрические модули (фотобатареи)

  • СЭС, использующие параболические концентраторы

  • Комбинированные СЭС

  • Аэростатные солнечные электростанции

  • Солнечно-вакуумные электростанции

Вывод.
Данная лабораторная работа по исследованию характеристик солнечных модулей была полностью изучена. Я изучил основные характеристики фотоэлектрических преобразователей, ознакомился с методами исследования солнечных фотоэлектрических модулей. Я снял зависимость тока короткого замыкания первого солнечного модуля от его освещённости, снял зависимости напряжения и тока первого солнечного модуля от освещённости при постоянном сопротивлении нагрузки, и снял вольтамперную характеристику первого фотоэлектрического модуля. Так же я построил необходимые графики. Исходя из полученных результатов мы можем сделать вывод, что эксперимент является достоверным.



Достарыңызбен бөлісу:
1   2




©engime.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет