Zaawansowane systemy fotowoltaiczne Wykład 3 Wpływ warunków pracy na efektywność systemów PV dr inż. Janusz Teneta C-3 pok. 8 (parter), e-mail: romus@agh.edu.pl Wydział EAIiIB Katedra Automatyki i Inżynierii Biomedycznej AGH Kraków 2016 J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 1
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 2 Sposoby montażu paneli słonecznych Układy stacjonarne (zafiksowane) baterie słoneczne pozostają w niezmiennej pozycji przez cały rok. W niektórych przypadkach spotyka się możliwość sezonowej (lato zima) zmiany kąta elewacji baterii. Układy orientowane baterie codziennie podążają za Słońcem. Ruch odbywa się w jednej lub dwóch osiach. Napęd stanowią najczęściej silniki elektryczne ale spotyka się również napędy wykorzystujące zjawiska fizyczne związane z ciepłem promieniowania słonecznego. W układach elektrycznych występują dwa sposoby sterowania: - zegarowy zmieniający położenie baterii niezależnie od chwilowych warunków oświetleniowych - czujnikowy reagujący na odchylenie strumienia promieniowania słonecznego od aktualnego położenia baterii - hybrydowy inteligentne algorytmy zegarowo-czujnikowe
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 3 Wpływ montażu paneli PV na dostępność energii słonecznej
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 4 Stacjonarny montaż paneli PV na otwartej przestrzeni W sezonie zimowym, w godzinach okołopołudniowych poprzednie rzędy nie powinny zacieniać rzędów następnych. h d 1 b Reguła dla naszej szerokości geograficznej: d d = 3*b
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 5 Systemy stacjonarne na budynkach Nad above nachylonym sloped roof dachem (stand-off) (a) Na nach. dachu (b) Nad on płaskim flat roof, dachem tilted (c) Na on płaskim flat roof, dachu layed (d) Przed fasadą in front (e) of facade Na fasadzie (f) in facade Na dachu typu szedy (h) W formie markizy awning (h) Images: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany
Wzrost temperatury [ 0 C] J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 6 Temperatura pracy modułów PV Nagrzewanie się modułów wystawionych na promieniowanie słoneczne. Jeśli tylna powierzchnia modułu jest izolowana termicznie temperatura ogniwa może wzrosnąć nawet o 60 C powyżej temperatury otoczenia. Zaprezentowane wyniki pokazują temperaturę modułów zamontowanych bezpośrednio na termoizolacyjnej fasadzie (czerwone punkty) oraz na wysięgnikach ze szczeliną wentylacyjną. 60 40 20 0-20 Z chłodzeniem linear Regression: ÜT = 0,04 * l 0,6 Bez chłodzenia linear regression: ÜT = 0,06 * l + 2,7 0 200 400 600 800 1000 Oświetlenie W/m 2 ] Image: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany; Solarpraxis AG, Berlin, Germany
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 7 Wpływ montażu na wzrost temperatury Różnice temperatury pomiędzy modułami słonecznymi a otoczeniem dla różnych sposobów montażu oraz spowodowane nimi straty produkowanej energii elektrycznej. Zintegrowana fasada (bez wentylacji). Zintegrowany dach (bez wentylacji). Zintegrowana fasada (słaba wentylacja). Zintegrowana fasada (dobra wentylacja) Montaż dachowy,(słaba wentylacja). Montaż dachowy (dobra wentylacja). Stelaż dachowy (b. dobra wentylacja). Moduł referencyjny (zamontowany swobodnie).. 8.9% 5.4% 4.8% 3.6% 2.6% 2.1% 1.8% 0.0% 43K 39K 35K 32K 29K 28K 22K 55K Image: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 8 Wrażliwość temperaturowa modułów PV
Wrażliwość temperaturowa J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 9 modułów PV U oc : -143 mv/ o C I sc : +2.9 ma/ o C Moc:-0.48 %/ o C
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 10 Układy koncentratorowe (systemy nadążne) Sevilla PV PLANT (płaskie lustra)
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 11 Układy koncentratorowe (systemy nadążne) Hokuto-City Japan (soczewki Fresnela)
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 12 Porównanie pracy systemu stacjonarnego i nadążnego
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 13 Współczynnik kształtu Fill Factor (FF)
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 14 Współczynnik kształtu Fill Factor (FF) Isc=3,45A Uoc=21.6V
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 15 Współczynnik kształtu Fill Factor (FF) Isc=3,45A Impp=3,2A Umpp=17,3V Uoc=21.6V
Współczynnik kształtu Fill Factor (FF) Isc=3,45A Impp=3,2A FF = Im Um Isc Uoc FF = 0, 743 Umpp=17,3V Uoc=21.6V J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 16
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 17 Współczynnik kształtu Fill Factor (FF)
Współczynnik kształtu Fill Factor (FF) FF = Im Um Isc Uoc Isc=4,8A FF = 0, 575 Impp= 3,63A Umpp=18,1V Uoc=23,8V J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 18
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 19 Maximum Power Point (MPP) 3,12A 15,95V
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 20 Maximum Power Point (MPP) R=U/I= 5,11 ohm 3,12A 15,95V
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 21 Maximum Power Point (MPP) R=U/I= 5,11 ohm P=21,5W (-26%) 2,09A 10,3V
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 22 Maximum Power Point (MPP) R=U/I= 5,11 ohm P=2,45W (-73%) 0,7A 3,5V
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 23 Maximum Power Point Tracking (MPPT) Źródło: LuqueA., Hegedus S.: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 24 Maximum Power Point Tracking (MPPT) Schemat blokowy elektronicznego układu MPPT Źródło: A. DOLARA, R. FARANDA, S. LEVA: Energy Comparison of Seven MPPT Techniques for PV Systems, J. Electromagnetic Analysis & Applications, 2009, 3: 152-162
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 25 Rodzaje algorytmów MPPT Algorytm stałego napięcia (CV) Algorytm napięcia układu otwartego (OV) Algorytm prądu zwarciowego (SC) Algorytm zaburzenia i obserwacji (P&O)
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 26 WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV KRZEM KRYSTALICZNY 60 OGNIW ELEMENTARNE FOTOOGNIWO
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 27 WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV KRZEM KRYSTALICZNY 60 OGNIW SYMBOL FOTOOGNIWA LUB MODUŁU PV ANODA KATODA
WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV KRZEM KRYSTALICZNY 60 OGNIW J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 28
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 29 WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV KRZEM KRYSTALICZNY 60 OGNIW DIODA BYPASS POZWALA PRĄDOWI OMINĄĆ ZACIENIONY FRAGMENT MODUŁU
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 30 WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV KRZEM KRYSTALICZNY 60 OGNIW TRZY DIODY DZIELĄ MODUŁ NA TRZY SEGMENTY CZYLI SUBSTRINGI
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 31 MODUŁ Z KRZMU KRYSTALICZNEGO MONTAŻ PIONOWY BARDZO SILNY WPŁYW ZACIENIENIA ZACIENIONE SĄ WSZYSTKIE TRZY SEGMENTY CIEŃ
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 32 MODUŁ Z KRZMU KRYSTALICZNEGO MONTAŻ POZIOMY OGRANICZONY WPŁYW ZACIENIENIA CIEŃ ZACIENIONY JEST TYLKO JEDEN SEGMENT
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 33 CONERGY POWER PLUS 225 P WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV KRZEM KRYSTALICZNY 60 OGNIW NIETYPOWE POŁĄCZENIE WEWNĘTRZNE TRZY DIODY DZIELĄ MODUŁ NA TRZY SEGMENTY CZYLI SUBSTRINGI
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 34 CONERGY POWER PLUS 225 P MODUŁ Z KRZMU KRYSTALICZNEGO NIETYPOWE POŁĄCZENIE WEWNĘTRZNE MONTAŻ PIONOWY BARDZO SILNY WPŁYW ZACIENIENIA ZACIENIONE SĄ WSZYSTKIE TRZY SEGMENTY CIEŃ
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 35 CONERGY POWER PLUS 225 P MODUŁ Z KRZMU KRYSTALICZNEGO NIETYPOWE POŁĄCZENIE WEWNĘTRZNE MONTAŻ POZIOMY SILNY WPŁYW ZACIENIENIA CIEŃ ZACIENIONE SĄ DWA SEGMENTY
WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV TECHNOLOGIA CIENKOWARSTWOWA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 36
WEWNĘTRZNA BUDOWA MODUŁU PV TECHNOLOGIA CIENKOWARSTWOWA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 37
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 38 MODUŁ CIENKOWARSTWOWY MONTAŻ PIONOWY OGRANICZONY WPŁYW ZACIENIENIA SPADEK MOCY PROPORCJONALNY DO ZACIENIONEJ POWIERZCHNI MODUŁU CIEŃ
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 39 MODUŁ CIENKOWARSTWOWY MONTAŻ POZIOMY OGRANICZONY WPŁYW ZACIENIENIA JEŚLI ZASTOSOWANO DIODY BYPASS CIEŃ
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 40 EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA NOCT
EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 41
EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 42
EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 43
J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 44 EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA Maksimum globalne Maksimum lokalne
EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 45
EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 46
EFEKT CZĘŚCIOWEGO ZACIENIENIA J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 47
Dziękuję za uwagę!!! J. TENETA Wykłady "Zaawansowane systemy fotowoltaiczne" AGH 2016 48