Szukaj na tym blogu

sobota, 13 lutego 2010

Moc ogniw fotowoltaicznych w pochmurny dzień

Z uwagi na natłok innych zajęć nie miałem czasu dla bloga a tu przy okazji ostatniego tematu padło ciekawe pytanie związane ze zmianą mocy ogniw wraz z pogodą.

Instalując na dachu domu elektrownie fotowoltaiczną o mocy np. 1kW użytkownik zdaje sobie zazwyczaj sprawę, że na te nominalne 1000W nie może liczyć każdego dnia.

Precyzyjnie rzecz biorąc ogniwa osiągają moc nominalną jedynie przy natężeniu promieniowania słonecznego 1000W/m2 i temperaturze otoczenia 25C (warunki normatywne). Zwłaszcza ogniwa krzemowe są wrażliwe na temperaturę i szybko tracą moc jak robi się ciepło.

Aby móc oszacować moc ogniw w zależności od pogody i zachmurzenia w pierwszej kolejności należy określić natężenie promieniowania w zależności od warunków atmosferycznych.

Zależność tą najlepiej obrazuje ten rysunek


W przypadku, gdy słońce w ogóle nie jest zakryte przez chmury natężenia sięga 1000W/m2, gdy pokrywa chmur zupełnie zasłania słońce tak, że nie da się nawet określić jego położenia natężenia spada do 100W/m2

Moc ogniw najsilniej zależy właśnie od natężenia promieniowania słonecznego w przypadku pobieżnej kalkulacji można założyć liniową zależność

1000W/m2 – 100% mocy nominalnej ogniw
600W/m2 – 60% mocy nominalnej ogniw
300W/m2 – 30% mocy nominalnej ogniw
100W/m2 – 10% mocy nominalnej ogniw

W zależności od typu ogniwa takie szacunki mogą być obarczone mniejszym lub większym błędem.

Trochę teorii
Aby powstał prąd z słońca na ogniwo musi padać promieniowanie o odpowiedniej długości fali a precyzyjnie rzecz biorąc do ogniwa muszą docierać fotony o energii równej barierze potencjału półprzewodnika (ang. band gap).

charakterystyka ogniwa monokrystalicznego oś pionowa współczynnik absorpcji oś pozioma długość fali promieniowania.

Fotony o energii mniejszej od bariery są zupełnie bezużyteczne fotony o energii większej są tylko częściowo użyteczne. Dlatego moc ogniwa nie zależy jedynie od natężenia, ale także od aktualnego spektrum promieniowania słonecznego.
Ten temat szerzej opisywałem tu.
http://solaris18.blogspot.com/2009/05/czy-rozne-typy-ogniw-fototowoltaicznych.html

Wraz ze zmianą warunków pogodowych (zachmurzenie, opady itd) zmienia się spektrum promieniowania słonecznego tzn. przy 1000W/m2, gdy niema ani jednej chmurki na niebie procentowy udział promieniowania widzialnego, podczerwonego, ultrafioletowego będzie inny niż przy pełnym zachmurzeniu i 100W/m2.

Aby precyzyjnie określić zależność mocy ogniwa od natężenia promieniowania słonecznego należy zajrzeć do charakterystyki prądowo napięciowej ogniwa

Biorąc za przykład ogniwo polikrystaliczne widać że w zależności od natężenia promieniowania słonecznego bardzo silnie zmiana się natężenia prądu a w niewielkim stopniu także napięcie. Wyznaczając punkt pracy dla poszczególnych wartości natężenia promieniowania spadek mocy będzie wyglądał następująco.

1000W/m2 – 100% mocy nominalnej ogniw
600W/m2 – 59.7% mocy nominalnej ogniw
300W/m2 – 29% mocy nominalnej ogniw
100W/m2 – 8.6% mocy nominalnej ogniw

Ogniwa krzemowe polikrystaliczne podobnie jak monokrystaliczne mają dość niską barierę potencjału i absorbują dość dobrze promieniowanie widzialne, które łatwo przenika przez chmury stąd prawie prostoliniowy spadek mocy wraz ze spadkiem natężenia promieniowania.


REKLAMA




8 komentarzy:

k.m.poczta pisze...

"Precyzyjnie rzecz biorąc ogniwa osiągają moc nominalną jedynie przy natężeniu promieniowania słonecznego 1000W/m2 i temperaturze otoczenia 25C (warunki normatywne). Zwłaszcza ogniwa krzemowe są wrażliwe na temperaturę i szybko tracą moc jak robi się ciepło" - nie wiem czy dobrze zrozumiałem ale czy to znaczy, że w lato w przy bezchmurnym niebie i temp. na słońcu około 35st.C ogniwo również nie będzie dawało 100% mocy, z powodu wysokiej temp.? jeśli tak to jaki będzie procentowy spadek mocy przy temp.35-40st. C?

Bogdan Szymański pisze...

Spadek mocy w przypadku ogniw krzemowych to ok 0.2-0.5% na każdy stopień Celsjusza ponad 25C

blekitna podkowa pisze...

Jakie dotacje musiałyby się pojawić w Polsce, żeby zaczęło się opłacać budować farmy fotowoltaiczne tak jak w Niemczech i Czechach.
Pozdr,

k.m.poczta pisze...

Panie Bogdanie w jednym z komentarzy znalazłem link dotyczący ogniw DSSC, którymi się intersuję, niestety mój angielski jest na poziomie "Kali jeśc", więc czy mógłby Pan, może w nowym poście streścic ów artykuł? oto link: http://tiny.pl/hmmn2, proszę zajrzec w odnośniki

Bogdan Szymański pisze...

Artykuł nie jest zbytnio wart posta.

Generalnie mowa w nim o tym że Firma Sony zaprezentowała prototyp oka w które zostało wkomponowane ogniwo DSSC które jest łatwe w produkcji i niedrogie. Jeżeli ten produkt(ogniwo DSSC) uda się skomercjalizować może znaleźć szerokie zastosowanie w wielu aplikacjach jak np ładowanie mobilnych urządzeń. Wg autora jest to genialne rozwiązanie (ogniwa DSSC wkomponowane w okna). Następnie wyraża opinie że w przeciągu następnej dekady z pewnością pojawią się jakieś ciekawe rozwiązania zmieniające świat. Tymczasem róbmy róbmy co w naszej mocy aby aby zadbać o naszą planetę.

dalej linki

Generalnie w artykule niema za wiele merytorycznych informacji.

Bogdan Szymański pisze...

@blekitna
Trudno odpowiedzieć opłacalność jest pojęciem względnym. Wg mnie sama możliwość sprzedawania energii do sieci przez prywatne osoby przy obecnych cenach zielonej energii już uruchomiłoby rynek. Aby uzyskać dynamikę Niemiec czy Czech to cena musiałaby oscylować wokół 0.8-1 zł

Anonimowy pisze...

Mam trzy pytania:
Czy ogniwa produkowane przez Nanosolar mają podobne charakterystyki prądowo napięciowe?
Czy przy katalogowym prądzie zwarcia napięcie ogniwa spada do zera?
Czy ogniwa Nanosolar mozna kupić gdzieś w Polsce lub w pobliżu?

Mariusz

Anonimowy pisze...

Jedna uwaga terminologiczna: w teorii ciała stałego "band gap" to "przerwa zabroniona".
Poza tym dziękuję za informację o mocy promieniowania w pochmurne dni, tego szukałem.

pb