Урок 2
Теоретическая часть
Существует четыре современных типа солнечных панелей:монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные и концентрированные. Монокристаллические солнечные панели изготовлены из монокристаллического кремния. Их характерный внешний вид включает в себя темный цвет и закругленные края. Они очень эффективны благодар чистоте кремния. Именно поэтому их эффективность может превышать 20%. Монокристаллический кремний повышает их долговечность, даже когда дело касается высоких температур. У них также высокая выходная мощность. Однако это делает их дороже.
Поликристаллические солнечные панели также имеют характерный внешний вид: это квадратные панели с необрезанными углами, в основном синие. Их производство несколько быстрее и дешевле, потому что производятся они путем плавления сырого кремния. Они дешевле, но имеют чуть более низкий коэффициент эффективности, который составляет около 15 %. Они не так долговечны при длительном воздействии высоких температур. Однако разница между ними и монокристаллическими панелями не столь существенна. Монокристаллические панели обладают немного большей пространственной эффективностью, но, когда речь идет о выходной мощности, они довольно похожи. Тонкопленочные солнечные панели имеют тонкопленочные солнечные элементы и в основном используются для небольших солнечных энергетических систем.
Эти панели созданы на основании таких материалов, как кремний, кадмий или медь. Их легко производить, что делает их более дешевым вариантом, чем другие виды солнечных батарей, учитывая тот факт, что они требуют куда меньше материала для производства. Помимо того, что подобные панели более доступны по цене, они также являются гибкими. Это значительно облегчает их применение и снижает их чувствительность к высоким температурам. Для создания солнечных панелей из аморфного кремния используют трехслойную технологию, лучшую среди производства тонкопленочных материалов. Учитывая, что они легко производятся и имеют низкую стоимость, срок их службы и гарантия меньше. Концентрированные панели фотоэлементов являются многопереходными с эффективностью 41%. Они очень эффективны 20 благодаря своим изогнутым зеркальным поверхностям, линзам и системам охлаждения.
Экспериментальная неделя
На этой неделе ученики должно будут посчитать КПД солнечного трекера Титан 8
Шаг 1. Устройство было расположено в ЮКО перпендикулярно к солнцу, первым делом измерял ток и напряжение двухосевого солнечного трекера, после чего тоже самое проделал с неподвижной панели, все показания снимал с помощью электроизмерительного прибора, мультиметра. Итог показаний был сведен в таблицу
Направление солнечной панели изначально должно быть одинаковым перпендикулярно лучам солнца.
| Трекер | Панель | Трекер | Панель | ||
| Время | I,А | I,А | U,В | P, Вт | P, Вт |
| 12:00 | 0,76 | 0,64 | 5,6 | 4,256 | 3,584 |
| 13:00 | 0,8 | 0,55 | 5,7 | 4,56 | 3,135 |
| 14:00 | 0,74 | 0,72 | 5,7 | 4,218 | 4,104 |
| 15:00 | 0,9 | 0,75 | 5,7 | 5,13 | 4,275 |
| 16:00 | 0,68 | 0,59 | 5,7 | 3,876 | 3,363 |
| 17:00 | 0,7 | 0,66 | 5,7 | 3,99 | 3,762 |
| 18:00 | 0,56 | 0,55 | 5,7 | 3,192 | 3,135 |
| 19:00 | 0,5 | 0,47 | 5,7 | 2,85 | 2,679 |
| 20:00 | 0,33 | 0,15 | 5,7 | 1,881 | 0,855 |
Шаг 2. Для того чтобы рассчитать КПД солнечной панели, нужно сравнить мощность излучения, падающего на панель от источника света (затраченная мощность) и выдаваемую мощность солнечной панели (полезная мощность), а также определить площадь солнечной панели. Для определения величины солнечной инсоляции (количество облучения поверхности пучком солнечных лучей), воспользовался данными
по ЮКО, которые приведены в таблице 2.
| Время | Солнечная инсоляциякВт*ч/м2 | Оптимальный угол наклона, градус |
| Январь | 1,76 | 69 |
| Февраль | 2,78 | 61 |
| Март | 4,15 | 49 |
| Апрель | 5,04 | 33 |
| Май | 5,95 | 19 |
| Июнь | 6,26 | 13 |
| Июль | 6,11 | 16 |
| Август | 5,13 | 28 |
| Сентябрь | 3,90 | 43 |
| Октябрь | 2,66 | 56 |
| Ноябрь | 1,85 | 66 |
| Декабрь | 1,58 | 72 |
| Среднее за год | 3,93 | 43,75 |
Шаг 3. Теперь нужно рассчитать площадь солнечной панели, для того чтобы определить затрачиваемую мощность. Площадь определим по формуле 1.
𝑆 = 𝑎 × 𝑏
Данные панели Титан 8 ( у всей группы одна солнечная панель к примеру, и поэтому площадь панели у всей группы должна выйти одинакова)
a=1.791м
b=1.052м
Шаг 4. Затрачиваемая мощность находится по формуле 2.
P(зат)=P(с) × S
P(с) = 1000 Вт*час/м2 – мощность Солнца
S, м2 – площадь солнечной панели
Шаг 5. Полезную мощность определяем по формуле 3 данные для U и I ,берем из 1 таблицы
здесь U [В] – напряжение с повышающего модуля
I [A] – ток солнечной панели
P(пол) = U × I
Шаг 6. КПД солнечной панели находим по формуле 4.
η= P(пол)/P(зат) * 100‰
P(пол) – полная мощость
P(зат) – затрачиваемая мощность
В конце экспериментальной части, каждая группа должна обмениваться и проверить свои расчеты