Polecamy tytuły: Kolektory słoneczne i fotoogniwa w Twoim domu ( Wojciech Oszczak) Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła (Wojciech Oszczak)

Transkrypt

1 Nagroda Rektora Politechniki Warszawskiej za najlepszą książkę techniczną o charakterze dydaktycznym zaprezentowaną na VII Targach Książki Akademickiej i Naukowej ACADEMIA 2013 Nagroda Leonardo 2014 za najlepsze publikacje dotyczące innowacji w transporcie, logistyce, infrastrukturze, energetyce, oraz gospodarce niskoemisyjnej. Monograficzne kompleksowe ujęcie zagadnień związanych z przemianą energii słonecznej w elektryczną. Scharakteryzowano promieniowanie słoneczne, opisano zasady doboru optymalnego kąta nachylenia odbiornika tego promieniowania oraz konwersję fotowoltaiczną. Przedstawiono budowę, charakterystyki i technologie produkcji ogniw fotowoltaicznych oraz różne konfiguracje systemów fotowoltaicznych zasilających obiekty stacjonarne. Poruszono także zagadnienie zasilania środków transportu energia słoneczną oraz aspekty prawne, społeczne, ekonomiczne i normalizacyjne dotyczące wykorzystania ogniw słonecznych. Ponadto przedstawiono metody konwersji energii słonecznej w energię cieplną oraz przykłady zastosowań kolektorów cieplnych w Polsce i na świecie. Odbiorcy książki: ekolodzy i inżynierowie zajmujący się odnawialnymi źródłami energii oraz studenci szkół wyższych i studiów podyplomowych o specjalnościach: energetyka, elektrotechnika, fizyka, budownictwo, ekologia transportu i ochrona środowiska. Polecamy tytuły: Kolektory słoneczne i fotoogniwa w Twoim domu ( Wojciech Oszczak) Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła (Wojciech Oszczak) Przedmowa 13 Wykaz oznaczeń 20 Wykaz skrótów Energia Słońca Charakterystyka Słońca Promieniowanie emitowane z powierzchni Słońca Zależności opisujące energię Słońca Relacje między kątami opisującymi położenie odbiornika energii względem Słońca Składowe promieniowania słonecznego Modele wyznaczania gęstości strumienia promieniowania słonecznego Wyznaczanie optymalnego kąta pochylenia odbiornika promieniowania słonecznego ze względu na maksimum energii Dyskusja optymalizacji orientacji przestrzennej odbiornika energii słonecznej ze względu na maksymalny zysk energetyczny Optymalizacja ustawienia odbiornika na podstawie symulacji komputerowej Warunki i wyniki pomiarów gęstości mocy promieniowania Podsumowanie Metody konwersji energii słonecznej Zalety i wady energetyki słonecznej 56 Literatura do rozdziału Cieplna energetyka słoneczna Metody konwersji energii słonecznej w energię cieplną Kolektory Ogólna charakterystyka Kolektory cieczowe Kolektory płaskie i rurowe Kolektory cieczowe skupiające Kolektory powietrzne i próżniowe Słoneczne instalacje cieplne na świecie Elektrownie cieplne 66

2 Światowi potentaci Przykłady aplikacji kolektorów cieplnych Cieplna energetyka słoneczna w Polsce Rozkład całkowitego promieniowania słonecznego Możliwości wykorzystania energii słonecznej do celów termicznych Przykłady aplikacji 78 Literatura do rozdziału Konwersja energii słonecznej w elektryczną Zjawisko fotowoltaiczne wewnętrzne Mechanizm zjawiska Powstawanie bariery potencjału Kalendarium wydarzeń w rozwoju konwersji fotowoltaicznej Antoine Cesar Becquerel i jego odkrycie Badania zjawiska fotowoltaicznego w XIX wieku Teoria Alberta Einsteina Jan Czochralski i jego metoda Dalszy rozwój fotowoltaiki Witold Żdanowicz pionier fotowoltaiki w Polsce Najnowsze osiągnięcia 99 Literatura do rozdziału Rozwiązania materiałowe, konstrukcyjne i eksploatacyjne ogniw fotowoltaicznych Podział materiałowy i strukturalny ogniw fotowoltaicznych Ogniwa krzemowe Ogólna charakterystyka krzemu Ogniwa mono- i polikrystaliczne Ogniwa z krzemu amorficznego Cienkowarstwowe ogniwa krystaliczne Nowe rozwiązania Ogniwa PERL i RP-PERC Ogniwo monokrystaliczno-amorficzne HIT Rozwiązania cienkowarstwowe sliver Ogniwa krzemowe Sphelar±R Właściwości ogniw fotowoltaicznych wykonanych z krzemu w różnych technologiach Ogniwa z tellurku kadmu Ogólna charakterystyka tellurku kadmu Rozwiązania krystaliczne i cienkowarstwowe Ogniwa z arsenku galu Ogólna charakterystyka arsenku galu Struktury krystaliczne i cienkowarstwowe Ogniwa z diselenku indowo-miedziowego (CIS) i ich modyfikacje (CIGS) Moduły o mocy 200 Wp Ogniwa fotowoltaiczne typu tandem Ogniwa fotowoltaiczne z nanorurkami Ogniwa organiczne Ogólna charakterystyka ogniw Wybrane rozwiązania planarne i struktury 3D Ogniwo barwnikowe Grätzela Nowe rozwiązania Ogniwo fotowoltaiczno-fototermiczne o konwersji kombinowanej Ogniwo termofotowoltaiczne o konwersji promieniowania podczerwonego Ogniwa zintegrowane z architekturą Charakterystyka ogniw fotowoltaicznych stosowanych w budownictwie Systemy dachowe Moduły fasadowe i transparentne okienne Nowe rozwiązania BIPV i znani producenci Ogniwa współpracujące z koncentratorami Koncentratory w układzie nadążnym 148

3 Nowe rozwiązania 151 Literatura do rozdziału Wybrane właściwości ogniw fotowoltaicznych Absorpcyjność Refleksyjność Strumień fotonów w funkcji wybranych parametrów ogniwa Gęstość fotoprądu emitera i bazy Wydajność kwantowa Wydajność zewnętrzna i wewnętrzna Wpływ prędkości rekombinacji na wydajność kwantową Wpływ średniej drogi dyfuzji na wydajność kwantową Czynnik spektralny Badania ogniw fotowoltaicznych w warunkach promieniowania o różnych długościach fali w zakresie światła widzialnego Warunki i obiekty badań Wyniki badań Podsumowanie 172 Literatura do rozdziału Schemat zastępczy, parametry i charakterystyki ogniwa fotowoltaicznego Schemat zastępczy ogniwa i jego parametry Charakterystyki prądowo-napięciowe ogniwa fotowoltaicznego Wyznaczanie zależności prądowo-napięciowych w funkcji parametrów ogniwa Symulacja charakterystyk wybranych ogniw w funkcji nasłonecznienia i temperatury Parametry charakterystyczne ogniw Charakterystyka mocy i sprawność ogniwa fotowoltaicznego Wpływ nasłonecznienia i temperatury na moc Wpływ nasłonecznienia i temperatury na sprawność Optymalizacja pracy w wyniku kształtowania obciążenia ogniwa Współpraca baterii słonecznej z silnikiem prądu stałego zasilającym wentylator Schemat ideowy badanego układu Model matematyczny Przykładowe wyniki symulacji Praca ogniw fotowoltaicznych w różnych konfiguracjach połączeń Wpływ zacienienia na pracę modułu fotowoltaicznego 203 Literatura do rozdziału Technologia produkcji Ogniwa krzemowe Krzem do produkcji ogniw słonecznych Wytwarzanie bloków krzemu monokrystalicznego Rodzaje technologii Metoda Czochralskiego Metoda topienia strefowego Otrzymywanie bloków krzemu polikrystalicznego Rodzaje technologii Metoda Bridgmana Metoda odlewania bloku Cięcie bloków krzemowych na płytki Dalsza obróbka płytek krzemowych Łączenie ogniw w moduły Wytwarzanie taśm krzemowych Przegląd metod wyciągania taśm krzemowych Wytwarzanie taśmy typu WEB Metoda krawędziowego doprowadzania materiału Metoda ribbon to ribbon Metoda SOC Proces ESR Metoda RGS 227

4 Inne technologie dla ogniw krzemowych Uwodorniony krzem amorficzny Elastyczny układ krzemowy Technologia ogniw sliver Technologia ogniw Sphelar±R Ogniwa cienkowarstwowe wykonane w technologii innej niż krzemowa CdS/CdTe i CIGS Ogniwa cienkowarstwowe GaAs Technologia samoczyszczenia ogniw słonecznych 236 Literatura do rozdziału Instalacje fotowoltaiczne Konfiguracje systemów fotowoltaicznych Elementy instalacji fotowoltaicznej Wprowadzenie Moduły fotowoltaiczne Trackery Akumulatory Regulatory ładowania Falowniki Systemy monitorujące Zabezpieczenia systemów fotowoltaicznych Konstrukcja nośna i kable Zestaw hybrydowy Specyfikacja zapotrzebowania na energię. Sprawność i koszty Montaż, obsługa i konserwacja instalacji fotowoltaicznej 270 Literatura do rozdziału Obszary i przykłady zastosowań ogniw fotowoltaicznych Dotychczasowe tempo rozwoju instalacji fotowoltaicznych i perspektywy Ogniwa słoneczne w urządzeniach powszechnego użytku małej mocy Systemy autonomiczne Przegląd możliwości aplikacji Zasilanie oświetlenia Biletomaty i parkomaty Latarnie morskie Systemy ostrzegania i sygnalizacji Układy współpracujące z siecią Systemy rozproszone BIPV Systemy scentralizowane Systemy hybrydowe Zastosowania w kosmonautyce 298 Literatura do rozdziału Zastosowanie energii Słońca i podczerwieni do zasilania w środkach transportu Samochody słoneczne Metody zasilania Historyczne prototypy Samochody wyścigowe i ich parametry konstrukcyjno-eksploatacyjne Najważniejsze aspekty projektowania pojazdu słonecznego Strategia projektowania i optymalizacja ruchu Moc potrzebna do pokonania oporów jazdy Moc pozyskiwana na drodze konwersji fotowoltaicznej Moc uzupełniająca z akumulatora Materiały i elementy konstrukcyjne stosowane w samochodach słonecznych Charakterystyki ruchu samochodu słonecznego w funkcji jego parametrów i warunków zewnętrznych Wpływ parametrów konstrukcyjno-eksploatacyjnych samochodu słonecznego na jego charakterystyki ruchu Optymalizacja doboru prędkości w samochodzie słonecznym z doładowaniem akumulatora podczas

5 jazdy ze względu na maksymalny zasięg Bilans mocy pojazdu elektrycznego zasilanego energią Słońca Wnioski i uwagi do przeprowadzonych symulacji komputerowych Samochód słoneczny Hannibal Samochody konwencjonalne zasilane energią Słońca Samochody elektryczne Solar Bug Jeep elektryczny Rozwiązania hybrydowe Samochodowe panele PV Connector Peugeot BB1 Concept Fisker Karma Inne rozwiązania Solar Energy Station Inne środki transportu zasilane energią słoneczną Pociąg słoneczny Samoloty zasilane energią słoneczną Prace NASA Solar Challenger Helios Solar Impulse Polski samolot słoneczny Phoenix Jednostki pływające zasilane energią słoneczną Katamaran Sun Tramwaj wodny Słonecznik Katamaran pasażerski Solar Łodzie solarne Fiten Solar Team Etapy projektowania łodzi zasilanych energią słoneczną 353 Literatura do rozdziału Zagadnienia prawne, społeczne, ekonomiczne, normalizacja, edukacja i promocja, recykling Zagadnienia prawne i społeczne Koszt systemu PV Koszty zewnętrzne Normalizacja Konwersja fotowoltaiczna w promocji i edukacji Recykling modułów fotowoltaicznych Problemy recyklingu, koszty, technologie Linie pilotażowe odzysku i ponownego wykorzystania modułów krzemowych Metoda odzysku i ponownego wykorzystania modułów z CdTe 379 Literatura do rozdziału Fotowoltaika w Polsce Możliwości sektora fotowoltaiki Prace naukowo-badawcze Laboratorium Fotowoltaiczne Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Kozach Prace Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych Laboratorium Energetyki Odnawialnej w Sulechowie Największe inwestycje fotowoltaiczne w Polsce Wprowadzenie Instalacja PV Warszawa-Wawer Instalacja fotowoltaiczna na Wojewódzkim Specjalistycznym Szpitalu im. dr. Władysława Biegańskiego w Łodzi Instalacja fotowoltaiczna na wytwórni mrożonek Frosta w Bydgoszczy Instalacja PV na Politechnice Warszawskiej Instalacja PV na budynku ambasady japońskiej w Warszawie Instalacja fotowoltaiczna w Polkowicach Instalacja fotowoltaiczna w Rybniku 397

6 Instalacja fotowoltaiczna w Rzeszowie Elektrownia słoneczna w Wierzchosławicach Projekt elektrowni fotowoltaicznej w Gryźlinach pod Olsztynem Projekt elektrowni fotowoltaicznej na budynku hotelowym Centrum Badawczego Polskiej Akademii Nauk w Jabłonnie Największa fotowoltaiczna instalacja dachowa w Polsce Elektrownia fotowoltaiczna na dachu motelu Na Wierzynka w Wieliczce Panele fotowoltaiczne na hotelu Ramka w Poznaniu Skrzydło fotowoltaiczne projekt z Piły Producenci krzemu i jego stopów Warszawskie Centrum Naukowo-Produkcyjne Materiałów Elektronicznych Cemat Silicon Firma European Silicon w Katowicach Producenci modułów EKOpower21 Sp. z o.o. z Warszawy Linia produkcyjna modułów Solar Energy w Bożepolu Wielkim Spółka Vetro Polska SELFA Photovoltaics ze Szczecina 402 Literatura do rozdziału Skorowidz rzeczowy 404 Indeks nazwisk 411