Ogniwa PV jako jedno ze źródeł energii odnawialnej Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Ogniwa PV jako jedno ze źródeł energii odnawialnej Imię i nazwisko: Magdalena Dworak Promotor pracy: Prof. dr hab.inż. Włodzimierz Kowalski
Metody konwersji energii elektrycznej – metoda heliotropowa i helioelektryczna. Metoda heliotermiczna - schemat kolektora słonecznego. Szeroko już rozpowszechnioną, jest oparta na systemach ogrzewania wody użytkowej. Słońce padając na powierzchnię kolektorów słonecznych ogrzewa medium, które następnie poprzez wężownicę oddaje energię cieplną do wody użytkowej znajdującej się w zbiorniku.
Schemat instalacji elektrowni opartej na systemie heliotermicznym. Energia elektryczna jest przechwycena i skoncentrowana z energii cieplnej pochodzącej z promieniowania słonecznego, następnie jest podgrzanie i odparowanie czynnika, który pod ciśnieniem zostanie skierowany na turbinę poruszającą generator prądotwórczy. Głównym elementem jest odbieralnik ciepła, które kierowane jest na niego poprzez szereg zwierciadeł, tzw. heliostatów. Schemat instalacji elektrowni opartej na systemie heliotermicznym.
Budowa ogniwa fotowoltaicznego Ogniwa fotowoltaiczne składają się z płytki z półprzewodnika posiadającej złącze P-N (positive - negative). W strukturze takiej występuje pole elektryczne (bariera potencjału). W chwili, gdy na ogniwo pada światło słoneczne powstaje para nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych, elektron - dziura, które zostają następnie rozdzielone przez pole elektryczne. Rozdzielenie ładunków powoduje, iż w ogniwie powstaje napięcie. Po podłączeniu obciążenia (urządzenia pobierającego energię) następuje przepływ prądu elektrycznego. Schemat budowy fotoogniwa: 1. Elektrody 2. Półprzewodnik typu N 3. Bariera potencjału 4. Półprzewodnik typu P
Główne parametry charakteryzujące fotoogniwo Do podstawowych parametrów fotoogniwa zaliczyć trzeba : prąd zwarcia fotoogniwa - Iz sprawność energetyczną - η fotoelektryczną siłę fotoogniwa- Up Jako dodatkowe parametry optyczne wymienić należy: zakres długości fal promieniowania, przy których względna wartość czułości wynosi 50% swej maksymalnej wartości jest rzędu 50nm długość fali promieniowania, przy której występuje maksimum czułości
Parametry charakteryzujące ogniwo Zależność parametrów ogniwa od natężenia oświetlenia. Charakterystyka czułości widmowej
3 sposoby konfiguracji tworzenia systemu System prosty – ogniwa bezpośrednio zasilają urządzenia – w tym wypadku system składa się tylko z ogniw i sterownika. Ten system sprawdzi się tylko wtedy, gdy odbiorniki będą zasilane prądem stałym o niskim napięciu. System umiarkowany – podobnie jak w systemie prostym ogniwo jest bezpośrednio podłączone do odbiornika. Jedyna różnica polega na tym, że system wyposażony jest w falownik, który zamienia prąd stały wychodzący ze sterownika na prąd zmienny o napięciu sieciowym (230 V). Tym samym możemy zasilać urządzenia przystosowane do zasilania z sieci publicznej. To najmniej bezpieczne sposoby wykorzystania energii pochodzącej ze słońca – dopływ energii kończy się wraz z zachodem słońca lub dużym zachmurzeniem. System profesjonalny – pozwala na magazynowanie energii. System ten zawiera wszystkie elementy, jakie występują w systemie umiarkowanym. Jego dodatkową składową są akumulatory pozwalające na magazynowanie wytworzonej energii elektrycznej i wykorzystywanie jej wtedy, kiedy jest potrzebna. Można go stosować w całym spektrum rozwiązań, od najmniejszych do dużych instalacji, w zależności od powierzchni paneli i pojemności akumulatorów.
Przykłady konfiguracji układów zasilających
Zastosowanie ogniw PV
Rodzaje ogniw
Produkcja modułów fotowoltaicznych (MW) w latach 2006-2009 i planowana do lat 2012 w różnych krajach
Ilość produkowanej energii z różnych źródeł na świecie
Podstawowe cechy Zalety Wady Cicha praca Brak emisji zanieczyszczeń podczas pracy Minimalne czynności obsługowe Trwałość Możliwość łączenia w moduły pozwala na uzyskanie praktycznie dowolnych napięć i wydajności Wady Silne uzależnienie od aury, pory dnia czy pory roku Wysoka cena Wrażliwość na temperaturę Wciąż stosunkowo niska sprawność, rzutująca bezpośrednio na wymaganą powierzchnię
Kąt ustawienia ogniwa ma istotny wpływ na wydajność. WNIOSKI Zasilanie oparte na fotowoltaice musi być zaprojektowane tak, by dla najgorszych warunków pracy wytwarzana była energia potrzebna do pracy odbiorników. Oznacza to podniesienie kosztów. Zwiększanie pojemności akumulatora nie jest dobrym rozwiązaniem, gdyż może to wydłużać czas potrzebny na uzupełnienie energii, a w praktyce dłuższą przerwę przy odciętym napięciu użytecznym Kąt ustawienia ogniwa ma istotny wpływ na wydajność. Pochłanianie promieniowania rozproszonego może być niewystarczające do normalnej pracy ogniwa, i przy dłuższym zachmurzeniu spowoduje dłuższą przerwę w dostępie do napięcia użytecznego
DZIĘKUJE Z UWAGĘ