BILANS ENERGETYCZNY UKŁADÓW NADĄŻNYCH W FOTOWOLTAICE DLA LOKALNYCH WARUNKÓW MIEJSKICH- CZĘŚĆ I 1. WSTĘP

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "BILANS ENERGETYCZNY UKŁADÓW NADĄŻNYCH W FOTOWOLTAICE DLA LOKALNYCH WARUNKÓW MIEJSKICH- CZĘŚĆ I 1. WSTĘP"

Magdalena Orzechowska
6 lat temu
Przeglądów:

1 POZNAN UNIVE RSITY OF TE CHNOLOGY ACADE MIC JOURNALS No 79 Electrcl Engneerng 04 Artur BUGAŁA* Grżyn FRYDRYCHOWICZ-JASTRZĘBSA* BILANS ENERGETYCZNY UŁADÓW NADĄŻNYCH W FOTOWOLTAICE DLA LOALNYCH WARUNÓW MIEJSICH- CZĘŚĆ I W prcy dokonno nlzy wpływu nsłonecznen rozumnego jko sum ntężen promenown słonecznego w dnym czse n dnej powerzchn n wrtość energ elektrycznej generownej przez moduł otowoltczny prcujący w kongurcj stcjonrnej ndążnej dwuosowej. Przedstwono sposó jego wyznczn n podstwe pomru gęstośc mocy promenown słonecznego pdjącego w cągu jednej sekundy n powerzchnę jednego m² z wykorzystnem czujnków mkroprocesorowych. Określono wpływ tempertury n wrtość prmetrów elektrycznych nlzownych modułów PV. SŁOWA LUCZOWE: nsłonecznene, lns energ, ukłd ndążny, gęstość mocy promenown. WSTĘP Przy relzcj ukłdu sterown dl jednostk ndążnej dwuosowej nleży uwzględnć roczną zmnę wysokośc kątowej Słońc nd horyzontem, zwązną z ruchem oegowym Zem orz zmnę wrtośc kąt zymutu n skutek ruchu orotowego. Deklncj słoneczn opsując kątowe położene Słońc względem płszczyzny równk, zostł określon n podstwe zleżnośc []: π 84 n δ sn[ ] 3, Długość dn dl nlzownej loklzcj opsno nstępująco []: δ π π φ cos[ tn tn ] D ,5 π 80 Wysokość kątową Słońc dl kolejnych dn roku wyznczono n podstwe zleżnośc [3]: H rcsn[cos φ cos δ cos ω sn φ sn δ ] 3 * Poltechnk Poznńsk.

2 56 Artur Bugł, Grżyn Frydrychowcz-Jstrzęsk ąt godznowy określ kątowe odchylene zchodu lu wschodu Słońc od loklnego połudnk. Jest on równy zero dl godzny.00. W godznch pornnych zmn czsu o godznę w stosunku do godzny.00 skutkuje zmną kąt godznowego o -5. W godznch popołudnowych godznnej zmne czsu odpowd 5 zmn kąt ω. Azymut Słońc wyznczono n podstwe zleżnośc [3]: cos δ sn ω AS rcsn[ ] 4 cos H gdy tn δ cos ω 4 tn φ cos δ sn ω AS 80 rcsn[ ] 5 cos H gdy tn δ cos ω 5 tn φ ąt pdn promenown słonecznego n powerzchnę ognw jest to kąt zwrty mędzy prostą normlną do powerzchn kerunkem promenown ezpośrednego. Zleżność opsując kąt pdn promenown słonecznego n płszczyznę pod dowolnym kątem pochylen do podłoż zymutu opsno nstępująco [4]: cos Θ sn δ [sn φ cos β cos φ sn β cos A ] cos δ [cos φ cos β cos ω sn φ sn β cos A cos ω sn β sn A sn ω ] Zleżnośc mtemtyczne do 6 zmplementowno celem relzcj ukłdu sterown jednostk ndążnej dwuosowej. Wpływ dn roku, wysokośc kątowej Słońc orz loklzcj n prmetry prcy nlzownego ukłdu ndążnego, dl dn roku dl mst Poznń przedstwono w tel. N podstwe wyznczonych wrtośc kątowych, n rysunku przedstwono w ukłdze polowym zmnę położen Słońc dl wyrnych dn roku, roku orz..04 roku. N podstwe wykonnych olczeń wzulzcj przedstwono, że kątow zmn położen Słońc wymusz koneczność stosown ukłdów ndążnych dwuosowych. 6

3 Blns energetyczny ukłdów ndążnych w otowoltce dl loklnych 57 Tel. Wrtośc kątów elewcj zymutu Słońc dl roku godzn kąt elewcj kąt zymutu godzn kąt elewcj kąt zymutu [hh:mm:ss] [hh:mm:ss] 05:30: :00: :00: :30: :30: :00: :00: :30: :30: :00: :00: :30: :30: :00: :00: :30: :30: :00: :00: :30: :30: :00: :00: :30: :30: :00: Rys.. Doow zmn położen Słońc dl wyrnych dn roku [oprcowne włsne]

4 58 Artur Bugł, Grżyn Frydrychowcz-Jstrzęsk. WPŁYW TEMPERATURY NA PARAMETRY PRACY W przypdku nstlcj młych mocy, możlwość dooru mkronwerter do modułu jest ogrnczon, dltego zkres ten jest szerszy dl kątów pochylen modułów PV w zkrese 5-60 wynos 0,9-,8 [6]. W nlzownym przypdku stosunek mocy modułu do mocy lownk wynos 0,9. Przy dopsownu lownk do modułu PV nleży uwzględnć zmnę prmetrów prądowo-npęcowych wrz ze zmną tempertury. Perwszym z rozptrywnych prmetrów jest zmn npęc przy jednostkowej zmne tempertury. Temperturowy współczynnk npęc owodu otwrtego α = 0,35 %/ C, ntomst npęce owodu otwrtego wynos 35,94 V. W ten sposó zmn npęc n C: ΔU α U oc 7 Wrtość prmetru ΔU wynos 0,6 V/ C. Temperturowy współczynnk prądu zwrc β = 0,05 %/ C, ntomst prąd zwrc I sc = 7,6 A. Skutkuje to ztem zmną prądu n C: ΔI β I sc 8 Wrtość prmetru ΔI wynos 0,0038 A/ C. Wzrost tempertury modułu powyżej 5 C skutkuje wzrostem wrtośc prądu zwrc spdkem wrtośc npęc owodu otwrtego. Dl zncznej wrtośc tempertury równej 70 C, wrtość npęc owodu otwrtego określono n podstwe zleżnośc: Uoc 70 U oc ΔU ΔT 9 U oc V Wrtość npęc w punkce mocy mksymlnej dl tempertury 70 C: U MPP 70 U MPP ΔU ΔT 0 U MPP V Wrtość npęc owodu otwrtego dl tempertury -0 C: Uoc 0 U oc ΔU ΔT U oc V Wrtość npęc w punkce mocy mksymlnej dl tempertury -0 C: U MPP 0 U MPP ΔU ΔT U MPP V Wrtość prądu zwrc w temperturze 70 C: A 3 I sc 70

5 Blns energetyczny ukłdów ndążnych w otowoltce dl loklnych DANE ŹRÓDŁOWE DO ANALIZY ENERGETYCZNEJ Typowe lt meteorologczne jk sttystyczne dne klmtyczne dl mst Poznń pochodzą z dnych Mnsterstw Inrstruktury Rozwoju. Zwerją one pełne dne oserwcyjne, 3-godznowe lu 8-termnowe w cyklu doowym, oprcowne n podstwe 30-letnch cyklów pomrowych [9]. W celu uzyskn dnych godznowych, posłużono sę unkcjm sklejnym 3-stopn. Newelke przerwy pomrowe nterpolowno unkcjm kucznym [7]. Funkcje sklejne są zeżne do unkcj, którą nterpolują, co wynk z twerdzen o łędze nterpolcj [8]: Jeżel unkcj ] [, C, gdze... n 0, ntomst unkcj s jest unkcją sklejną trzecego stopn nterpolującą unkcję w węzłch dl = 0,,,,n to dl kżdego z tego przedzłu: n '' ξ ξ m 5 s m 4 Zstosowno unkcję kuczną 3-stopn, której postć przedstwono jko welomn stopn co njwyżej trzecego. Funkcj jest unkcją kwdrtową, ntomst w kżdym z przedzłów [, + ] ędze co njwyżej unkcją lnową, wówczs: '' 5 gdze, dl = 0,,, n: '' 6 Cłkując dwukrotne unkcję otrzymno: 3 c 6 7 W celu wyznczen stłej cłkown nleży wykorzystć kt, że: 8 9 W ten sposó otrzymno: 3 c 6 6 c 0 Interpolując unkcj kuczn w przedzle [, + ]:

6 60 Artur Bugł, Grżyn Frydrychowcz-Jstrzęsk 6 3 [ ] 6 Do nlzy prcy systemu otowoltcznego wykorzystno dne pochodzące z nlzy weloletnch pomrów pochodzących ze stcj meteorologcznej dl mst Poznń w postc sum cłkowtego E TH, ezpośrednego E DH rozproszonego E SH ntężen promenown słonecznego n powerzchn pozomej. W tel zestwono równeż wrtośc średnej mesęcznej SMTTS, mnmlnej MINMTTS orz mksymlnej MAXMTTS tempertury termometru suchego. Tel. Dne dotyczące typowego roku meteorologcznego wyznczone n podstwe 30-letnch cągów pomrowych [9] mesąc SMTTS MINMTTS MAXMTTS E TH E DH E SH - C C C Wh/m /mes N podstwe pomrów włsnych wyznczono wrtość nsłonecznen n płszczyźne stcjonrnej ndążnej. N rysunku przedstwono rozkłd nsłonecznen w skl roku. Nsk pozom dl mesąc czerwc jest spowodowny krótkm okresem pomrowym ze względu n prce modernzcyjne stnowsk. W tel 3 dokonno przelczen wrtośc mesęcznego nsłonecznen dl płszczyzny horyzontlnej do ndążnej E TH->tr. n podstwe typowego roku meteorologcznego. Wyznczono współczynnk korekcyjne k dl poszczególnych mesęcy pomrowych.

Blns energetyczny ukłdów ndążnych w otowoltce dl loklnych 6 Tel 3. Dne nsłonecznen dl dnych mesęcy roku n podstwe włsnych pomrów gęstośc mocy promenown słonecznego k mesąc E hor. E. E tr.

7 Blns energetyczny ukłdów ndążnych w otowoltce dl loklnych 6 Tel 3. Dne nsłonecznen dl dnych mesęcy roku n podstwe włsnych pomrów gęstośc mocy promenown słonecznego k mesąc E hor. E. E tr. E TH E TH->tr. - - Wh/m /m-c, ,4 3739, , ,5, , ,4 6450, ,7, ,6 0435, 3795, ,8, , ,9, , ,9, ,5 300, 6568, ,, , ,3 3070, ,3, ,9 795, ,, , ,6 7634, ,9, , , 99709, ,3, , , ,0, ,0 8387, ,8 Rys.. Roczny rozkłd nsłonecznen n podstwe pomrów włsnych 4. PODSUMOWANIE Zróżncowny rozkłd nsłonecznen w skl roku jest przyczyną nerównomernej produkcj energ elektrycznej przez ukłdy otowoltczne nezleżne od ch kongurcj prcy. Njwększ wrtość zostł wyznczon, n podstwe pomrów gestośc mocy promenown słonecznego, dl mesąc mj lpc rys., co pokryw sę z wynkm dl typowego roku meteorologcznego TRM uzysknego n podstwe 30-letnch cągów pomrowych.

8 6 Artur Bugł, Grżyn Frydrychowcz-Jstrzęsk Njmnejszą wrtość nsłonecznen zrejestrowno dl mesąc grudn, któr dl płszczyzny stcjonrnej ndążnej wynos odpowedno 6,0 kwh/m orz 8,39 kwh/m. W sytucj slnego zchmurzen ne dorą prktyką jest ręczne ustwene płszczyzny modułów PV pod optymlnym, cłorocznym kątem elewcj zymutu. Umożlw to ogrnczene strt zwąznych ze sterownem dl mesęcy o nskm nsłonecznenu. Zysk energ rutto dl mesąc grudn, w sytucj cągłego śledzen położen Słońc, wynósł 6,3 %. Istotnym zgdnenem do rozptrzen, już n etpe projektowym, jest poprwny doór komponentów ukłdu np. modułu PV do zstosownego lownk. Wpływ to w stotny sposó n welkość produkownej energ elektrycznej. LITERATURA [] Chweduk D.: Modelowne nlz pozyskwn orz konwersj termcznej energ promenown słonecznego w udynku, prce IPPT,, 006, s [] dostęp: 7..03r. [3] Chojnck J., Tenet J., Weckowsk L.: Development o PV systems nd reserch studes on photovoltcs t the AGH Unversty o Scence nd Technology n rkow, nd Europen Photovoltc Solr Energy Conerence, Conerence Proceedngs, 007, s [4] Jstrzęsk G., Bugł A.: Comprson o the ecency o solr modules opertng wth two-s ollow-up system nd wth ed mount system, Przegląd Elektrotechnczny,, 04, s [6] Szymńsk B.: Instlcje otowoltczne, wydne II, 03. [7] Nrowsk P.G.: Metodyk wyznczn klmtycznych wrunków olczenowych dl nstlcj ogrzewczych z uwzględnenem dynmk ceplnej udynków, Poltechnk Wrszwsk, 00. [8] dostęp: r. [9] dostęp:..03r. ENERGY BALANCE FOR TRACING SYSTEMS IN PHOTOVOLTAICS FOR LOCAL URBAN CONDITIONS-PART I The pper presents n nlyss o the mpct o nsolton, s the sum o the ntensty o solr rdton t gven tme nd gven re, on energy generted y the solr module workng n ed congurton nd trckng. The wy o determnng the mount o energy, sng on the mesured power densty o solr rdton usng mcroprocessor sensor, ws showed. The eect o temperture on the electrcl prmeters o the nlyzed PV modules ws nlyzed.

Podobne dokumenty

Modelowanie sił skrawania występujących przy obróbce gniazd zaworowych

Modelowanie sił skrawania występujących przy obróbce gniazd zaworowych Scentfc Journls Mrtme Unversty of Szczecn Zeszyty ukowe Akdem Morsk w Szczecne 29, 7(89) pp. 63 67 29, 7(89) s. 63 67 Modelowne sł skrwn występujących przy obróbce gnzd zworowych Cuttng forces modelng