Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

1

Ćwiczenie 2

WSPÓŁPRACA JEDNAKOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH

W RÓŻNYCH KONFIGURACJACH POŁĄCZEŃ

Opis stanowiska pomiarowego

Stanowisko do analizy współpracy jednakowych ogniw fotowoltaicznych w różnych

konfiguracjach składa się z:

z dwóch jednakowych modułów fotowoltaicznych, krzemowych, polikrystalicznych,

każde o mocy 5 W,

zestawu żarówek, zapewniających sztuczne oświetlenie, zastępujące światło

słoneczne,

obciążenia (oporniki),

woltomierzy i amperomierzy cyfrowych, luksomierza, piranometru - miernika do

pomiaru gęstości mocy promieniowania (W/m2) oraz bezdotykowego termometru na

podczerwień.

Przebieg ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie parametrów eksploatacyjnych i charakterystyk

prądowo – napięciowych modułów fotowoltaicznych pracujących w różnych konfiguracjach

połączeń.

Pomiary przeprowadza się w warunkach sztucznego oświetlenia halogenowego (o

typowej temperaturze barwowej 2700 K), umieszczonego prostopadle do powierzchni

modułów.

Na rysunku 2.1 przedstawiono schematy zastępcze układów z połączeniem szeregowym i

równoległym modułów.

A

R

PV1 PV2

V

A

R

PV1

PV2

V

Rys.2.1. Konfiguracje połączeń modułów fotowoltaicznych. Oznaczenia: szeregowa (a), równoległa

(b)

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

2

Zakres ćwiczenia obejmuje wyznaczenie charakterystyk prądowo – napięciowych

poszczególnych modułów oraz modułów w różnych konfiguracjach połączeń.

Przykładowe wyniki dla identycznych modułów pokazano na rysunku 2.2 i rysunku 2.3.

Napięcie ogniwa [V]

Prą

d o

gn

iwa

[A

]

E=constT=const

Isc

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00

1

2

3

4

Uoc 2Uoc

+ -

Rys.2.2. Wpływ połączenia szeregowego identycznych modułów

na charakterystykę prądowo – napięciową

Napięcie ogniwa [V]

Prą

d o

gn

iwa

[A

]

E=constT=const

Isc

2Isc

0 0,2 0,4

0

2

4

Uoc

+ -6

8

0,1 0,3 0,5

Rys.2.3. Wpływ połączenia równoległego identycznych modułów

na charakterystykę prądowo – napięciową

Należy jednak mieć na uwadze, że w rzeczywistości, wskutek występujących

odchyłek konstrukcyjno – technologicznych badane moduły nie mają identycznych

charakterystyk.

W pierwszej części ćwiczenia wyznaczyć należy charakterystyki prądowo – napięciowe

modułów składowych, jak w ćwiczeniu 1, a następnie układy połączyć odpowiednio:

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

3

1. do wyznaczania wypadkowej charakterystyki prądowo – napięciowej modułów

połączonych szeregowo (rys.2.1a),

2. do wyznaczania wypadkowej charakterystyki prądowo – napięciowej modułów

połączonych równolegle (rys.2.1b).

Wyniki pomiarów należy zapisać w tablicy 2.3.

Sprawozdanie z przebiegu ćwiczenia

Sprawozdanie z przebiegu ćwiczenia powinno zawierać:

przykładowe obliczenia z pełną dyskusją jednostek (dla każdej serii pomiarów),

wszystkie wyniki pomiarów i obliczeń (w postaci tablic 2.1-2.3),

wykresy charakterystyk prądowo – napięciowych I=f(U) poszczególnych modułów oraz

ich połączeń (np. w jednym układzie współrzędnych),

wykresy wypadkowych charakterystyk prądowo – napięciowych modułów w obu

konfiguracjach, wyznaczone zarówno z pomiarów jak i metodą graficzną (superpozycja

charakterystyk składowych we wspólnych układach współrzędnych z wynikami

pomiarów),

wnioski.

Tablica 2.1. Warunki pracy (zmierzone na początku ćwiczenia) - wyniki uzyskane

z pomiarów i obliczeń

Numer

punktu

pomiarowego

Gęstość mocy

promieniowania

E [W/m2]

Średnia gęstość

mocy

promieniowania Eśr [W/m2]

Natężenie

światła

Eśw [lx]

Średnie

natężenie

światła Eśw [lx]

- 1 2 1 2 1 2 1 2

1

2 3 4

5 6

7 8

9

Tablica 2.2. Temperatura powierzchni modułów (mierzona w trakcie wykonywania pomiarów prądu i

napięcia dla danej konfiguracji) - wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń Numer

punktu pomiarowego

Temperatura T [ C] Średnia temperatura T [ C]

- 1 2 szereg. równol. 1 2 szereg. równol.

1

2 3 4

5 6

7 8

9

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

4

Tablica 2.3. Konfiguracje połączeń- wyniki pomiarów i obliczeń

L.p.

Średnia gęstość

mocy promieniowania

Eśr [W/m2]

Średnia

temperatura

T [ C]

Napięcie U

[V]

Prąd I

[A]

Moc P

[W]

Współczynnik

wypełnienia FF

Sprawność

η

[%]

MODUŁ PIERWSZY

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

…

…

…

…

MODUŁ DRUGI

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

…

…

…

…

KONFIGURACJA SZEREGOWA MODUŁÓW

1

2

3

4

5

6

7

Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

5

8

9

10

11

12

…

…

…

…

KONFIGURACJA RÓWNOLEGŁA MODUŁÓW

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

…

…

…

…

Bibliografia

1. Jastrzębska G.: Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, Wydawnictwa Naukowo-

Techniczne, wyd. II, Warszawa 2009.

2. Kandyda A., Rodacki T.: Przetwarzanie energii w elektrowniach słonecznych, Wydawnictwo

Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.

3. Pluta Z.: Słoneczne instalacje energetyczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,

Warszawa, 2003.

4. Sarniak M.T.: Podstawy fotowoltaiki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa

2008.