energija sunca - izbor · pdf filetoplinski stroj – η preko 40 % – visoka...
Post on 06-Feb-2018
229 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ENERGIJA SUNCAENERGIJA SUNCA
Doc.dr.sc. Zdenko ŠimićFakultet elektrotehnike i računarstva Zagreb,
Zavod za visoki napon i energetikuzdenko.simic@fer.hr
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce 22009. 2
SadržajSadržaj
•
Uvod
•
Sunčevo zračenje na horizontalnu i položenu
plohu
•
Korištenje energije zračenja Sunca za grijanje
•
Korištenje energije zračenja Sunca za
proizvodnju električne energije
•
Ukratko
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce2009.
Uvod: Povijest korištenja energije Sunca
Uvod: Povijest korištenja energije Sunca•
život na zemlji
•
vjerovanja•
prvi pokušaji korištenja krajem 19. st.
•
1954. prva fotonaponska ćelija
•
najrazvijenije korištenje za grijanje
•
komercijalno razvijene termoelektrane koje koriste toplinu proizvedenu sunčevim zračenjem
•
cijena u opadaju
Le bagnanti, Pablo Picasso, 1918
Taperet praying to the sun
Solarni
parni strojevi: Pariz 1878 i Pasadena
CA 1901
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
ProsjeProsječčna snaga (na snaga (ozraozraččenjeenje) u 24 h.) u 24 h.
GG
00
= 1370 W/m= 1370 W/m22
na rubu atmosfere na rubu atmosfere i pola Zemlje.i pola Zemlje.
4
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Snaga i energija sa Sunca Snaga i energija sa Sunca
1. Solarna
energija godišnje dozračena
na Zemlju 2. Trenutno korištena solarna
energija3. Rezerve prirodnog plina4. Rezerve ugljena5. Rezerve nafte6. Rezerve urana7. Godišnja svjetska potrošnje energije
GG
00
= 1370 W/m= 1370 W/m22
--
na rubu atmosfere pola Zemljena rubu atmosfere pola Zemlje
--
solarnasolarna
konstanta srednja vrijednost konstanta srednja vrijednost ((±±3,5%)3,5%)
G = G = KK
tt
··GG
00--
na tlu ovisi o atmosferina tlu ovisi o atmosferiKK
tt
––
indeks prozraindeks prozraččnostinosti
2009. 5
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Prividno gibanje Sunca kroz godinu i danPrividno gibanje Sunca kroz godinu i dan
2009. 6
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Kolektor:
najbolji nagib kolektora za Sunce u najvišoj točki βo
:
ω=0o, okomito na sunčeve zrake: βo
=90o -
ϕ
+ δ–
ωsc
satni kut za fiksni kolektor
Energija
i snaga Sunčeva zračenja na ZemljiEnergija
i snaga Sunčeva zračenja na ZemljiOzračenje
– gustoća snage
G [W/m2]
(iradijancija)
Ozračenost
– gustoća energije H
[Ws/m2]
Zemljopisna širina ϕDeklinacija Sunca δ - kut između ravnine
ekvatora i spojnice središta Zemlje i Sunca
Satni kut Sunca ω
-
vrijeme izraženo pomoću
kuta (1h≡15o, 0o
za Sunce u najvišem položaju,
negativno prije podne: npr. 10h Sunč. vremena
odgovara sat. kutu ω=-30o;
ωs
satni kut
izlaska/zalaska: α=0o/180o
u formuli
Visina Sunca α - kut između horizonta i
Sunca
Azimut Sunca Ω - kut na ravnini horizonta Između pravca prema jugu i pravca
projekcije sunčevih zraka na horizont (0o
za Sunce u najvišem položaju, negativno prije podne)
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
=365
81360sin45,23 nooδ
ωδϕδϕα coscoscossinsinsin +=
αωδ
coscoscossin =Ω
2009. 7
Energijske tehnologije
Mjerenje ozračenosti (Sunčeva energija)Mjerenje ozračenosti (Sunčeva energija)•
Piranometri:–
termički ili –
poluvodički
•
Zračenje na ravnoj plohi:–
globalno (ukupno), –
direktno i–
difuzno (raspršeno)
•
Važan je iznos i trajanje dnevne ozračenosti (insolacije)
•
Najčešće se mjeri samo globalna (ukupna) ozračenost–
tada je potrebno izračunavati udio direktne i raspršene komponente
•
Rezultati mjerenja su dostupni kao ozračenost na ravnu plohu za prosječni dan u mjesecu: [Wh/m2
ili
J/m2]•
Za sve primjene nužno je razlučiti direktni i raspršeni dio
Obnovljivi
izvori
energije: Sunce
H
2009. 8
Energijske tehnologije
Mjerenja i proračunMjerenja i proračun
2009. Obnovljivi
izvori
energije: Sunce
Ukupna godišnja ozračenost na:• horizontalnu plohu i na •
plohu pod optimalnim fiksnim nagibom.
9
Energijske tehnologije
Grijanje•
pasivno
•
aktivno
Korištenje
Sunčeve energijaKorištenje
Sunčeve energija
Električna energija•
direktno
•
u elektranama
2009. Obnovljivi
izvori
energije: Sunce 10
Energijske tehnologije
Pasivno
Solarno
grijanjePasivno
Solarno
grijanjePotencijali:•
Zadovoljenje desetine postotaka potreba za grijanjem
•
Od jednostavnih rješenja do sofisticiranih izvedbi
•
Svjetlo po danu, upravljivi pokrovi, vakumirano staklo
•
EU 2010: pasivno solarno
grijanje štedi
10% potreba za grijanjem prostora
Zahtjevi:
•
Velika južna površina za prihvat sunčeva zračenja.
•
Konstrukcija s velikom termalnom masom (npr. gusti beton ili cigle).Ovo sprema toplinsku energiju za dana i zadržava preko noći.
•
Dobra izolacija na vanjskim strukturama za održavanje topline
•
Izbjegavanje zasjenjivanja objekata.
2009. 11Obnovljivi
izvori
energije: Sunce
Energijske tehnologije
Aktivno solarno
grijanjeAktivno solarno
grijanje
•
Nisko-temperaturni
kolektori:–
Bez pokrova za grijanje npr
bazena. –
Perforirane ploče za predgrijavanje
zraka.
•
Srednje-temperaturni
kolektori:–
Izolirani kolektori s pokrovom.
•
Visoko-temperaturni
kolektori:–
Vakumirane cijevi.–
Koncentrirajući
Solarni
toplinski kolektori preuzimaju energiju svjetlosnog zračenja i griju vodu. Solarni
toplinski kolektori
se mogu
kategorizirati prema temperaturi na koju griju vodu.
2009. 12
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
i NTPE 13
Primjene solarnog grijanja vode
Primjene solarnog grijanja vode
•
Grijanje vode u domaćinstvima•
Grijanje bazena i kupatila
•
Grijanje procesne vode•
Dogrijavanje
za kondicioniranje
zraka
www.rewww.re--solutions.orgsolutions.org
(NREL)
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Efikasnost kolektora određuje konstrukcija i razlika temperature
2009.
ϑu - ϑz Temperatura iznad okolišne
K _ G Solarno
ozračenje
W/m2
Efikasnost = % iskorištenog Solarnog
ozračenja
Bez pokrova najbolji za~ do 10 °C iznad okolišne
najbolji za~10 do 50 °C iznad okolišne
najbolji zaviše
od 50 °C iznad okolišne
k–
koef. ukupnih gubitaka
k
=
14
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
i NTPE 15
Primjeri isplativih solarnih
toplinskih primjena
Primjeri isplativih solarnih
toplinskih primjena•
Niske
temperature:–
bazeni, jezera za uzgajališta–
predgrijavanje
za ventilaciju–
pranje auta i sl.; otapanje snijega
•
Visoke
temperature:–
industrijski
procesi–
proizv. el. energije–
zagrijavanje vode i prostora
• Srednje
temperature:–
stambena i komercijalna
topla voda– kafeterije, praonice –
zagrijavanje prostora
(površina koja zrači)
– zatvori, rekreacioni centri– javne ustanove (vrtići i sl.)
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
i NTPE 16
Solarni krov Špansko, Zagreb
• solarni
kolektori
10
m2
• spremnik
750 l
• solarni
moduli 7,14
kWp• 3 izmjenjivača dc/ac• 40 mjernih osjetnika• 200 parametara
Energijske tehnologije
Sunčevo ozračenje
na kolektor u horizontalnom položaju, pod nagibom i u pokretu
zora sutonvrijeme tijekom dana
Wm-2
1000
500
Pokretni kolektor
slanted
Promjena položaja-u jednoj osi tijekom dana 25% do 30% više energije-u dvije osi tijekom daje 30% do 40% više energije- sunčanije lokacije imaju više koristi
Promjena položaja-poskupljuje instalaciju (duplo)-otežava održavanje-veća masa-mijenjanje položaja u nekoliko navrata (npr. 4x godišnje) ne daje značajno povečanje
2009. 17Korištenje
Sunčeve
energije
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
i NTPE 18
primjena za zgrade
Energetski tornjevi
Koncentrirani tanjuri
Parabolične
protočne elektrane
Koncentrirana Koncentrirana solarnasolarna
energijaenergija
Energijske tehnologije
Solarna
elektrana –
parabolična protočnaSolarna
elektrana –
parabolična protočna
•
kao i sve druge koncentrirane teh. koristi samo direktno zračenje
•
najrazvijenija tehnologija •
instalirano više stotina MWe•
koncentracija sunca 75x•
temperature do 500 oC•
godišnja efikasnost (sunce u el. en.) do 14%
•
obično prati sunce I-Z•
Rankine ciklus direktno ili posredno
•
cijena blizu konkurentne drugim izvorima
•
optimalna snaga 200 MWe•
unapređenja na cijevima i spremanju topline (otopljena sol)
2009. Obnovljivi
izvori
energije: Sunce
30 MWe, Kramer
Junction, California
19
Energijske tehnologijeSunce
toplinski
Solarna
elektrana – solarni
toranj
Solarna
elektrana – solarni
toranj
•
manje razvijenija tehnologija u odnosu na parabolične protočne
•
instalirano probno više desetaka MWe•
koncentracija sunca 800x•
temperature do 560 oC•
procjena godišnje efikasnosti do 18%•
radni mediji: voda, org. kapljevinesoli natrij nitrata ili zrak
•
Rankine ciklus posredno ili direktno•
optimalna snaga 100-ne MWe•
unapređenja na cijevima i spremanju topline (otopljena sol)
2009.
Solar
II 10 MWe, California, skoro 2000 ogledala, 100m toranj, 40 M$
11 11 MWeMWe, , SpainSpain, 600 ogledala, 600 ogledala
20
Energijske tehnologije
Solarna
elektrana –
parabolični tanjurSolarna
elektrana –
parabolični tanjur
•
najmanje razvijen sustav
•
instalirano probno više MWe
•
koncentracija sunca više od 3000x
•
temperature preko 750 oC
i godišnja efikasnost od 22%
•
svaka jedinica ima 10 do 25 kWe
i može raditi samostalno -
modularnost
•
Stirlingov
toplinski stroj–
ηt
preko 40 %
–
visoka gustoća snage ~55kW/L
–
problem pouzdanost i cijena koncentratora
•
Braytonov
topl. stroj i mikroturbine se također testiraju
•
planovi za stotine MWe
2009. Obnovljivi
izvori
energije: Sunce 21
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Direktna pretvorba Sunčeve u električnu energiju
Direktna pretvorba Sunčeve u električnu energiju
•
fotoefekt
otkrio Becquerel
1839.•
Einstein
objasnio fotoefekt
1905.
•
direktna konverzija solarnog
zračenja u el. energiju
•
prva moderna FN ćelija napravljena
1954. u Bell
Labs
•
kristal silicija (ili drugi poluvodič) apsorbira svjetlost
–
odgovarajuće zračenje oslobađa
elektron•
slobodni elektron znači elektricitet
2009. 22
Energijske tehnologije2009. Obnovljivi
izvori
energije: Sunce
Kako radi FN ćelijaKako radi FN ćelija•
Kristali silicija dopirani
atomima različitog broja valentnih elektrona–
Silicij
4, –
Fosfor
5
i Bor
3
•
Fosforom dopirani
silicij postaje n-sloj, sa slobodnim elektronima
•
Borom dopirani
silicij postane p-sloj, sa šupljinama
1.
Elektroni idu od n-sloja prema p-sloju
2.
Inicijalno neutralni p-n spoj ima električno polje – napon između p-sloja i n-sloja
3.
Fotoni oslobađaju elektrone u p-n spoju koje električno polje usmjerava u n-sloj
4.
Nagomilani elektroni struje kroz priključeni teret
–
električna energija
23
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Sunčevo zračenje i FN ćelijaSunčevo zračenje i FN ćelija
Samo je dio zračenja u UV području, a ostalo približno podijeljeno u vidljivom (0,38-0,78 μm)
i IC.
2009.
Omjer mase zraka = AMAM0 na vrhu atmosfereZa θ = 48 deg
AM=1.5
24
Energijske tehnologijeKorištenje
Sunčeve
energije
Temeljni parametri FN ćelija
2009.
Amorfni Si
5% 2007.Monokristalni Si
42% 2007.
Polikristalni Si
45% 2007.
Stupanj djelovanja je definiran kao omjer upadnog ozračenja
i električne snage.
Veći stupanj djelovanja od teorijskog se postiže kombinacijom poluvodičkih materijala, kvantnim točkama i fokusiranjem sunčeva zračenja.
25
Vrsta ćelije Uok
V Jks
/ (mA
cm-2) η
% ProizvodnjaMonokristalična-Si Polikristalična-Si Amorfna-Si Amorfna-Si, 2 sloja, tanki filmCd
S / Cu2
S Cd
S / Cd
Te Ga In
PAs
/ Ga As
0,65 0,60 0,85 0,50,7 1
30 26 15 2015 25
14-
18~14
88,812
10,721
masovnamasovnamasovnamanje količinemanje količinemanje količinemanje količine
Energijske tehnologije
Osnovne karakteristike FN ćelija Osnovne karakteristike FN ćelija
26
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
I-U karakteristika i maksimalna snagaI-U karakteristika i maksimalna snaga
2009.
Unutrašnji otpori FN ćelije određuju I-U karakteristiku s točkom maksimalne snage.Za maksimalnu snagu Pm karakteristične su struja Im i napon UmUOC –
napon otvorenog kruga (open circuit, ili UOK ili samo UO )Omjer maksimalne snage i produkta IKS sa naponom Uo se naziva faktor punjenja F.
Im
Uoc
Točka maksimalne snage, Pm
Isc
-struja kratkog spoja (short circuit, ili IKS
)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0.7U, Napon
(V)Um
0UIUIF
KS
mm
⋅⋅
=
27
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Snaga, solarno
zračenje i temperaturaSnaga, solarno
zračenje i temperatura
I-U
karakteristika
monokristalne
FN
ćelije pri
ozračenjima
od 200, 600 i 1000W/m2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6U, Napon
(V)
I, Stru
ja(A
)
200 W / m2
600 W / m2
1000 W / m2
2009.
I-U
karakteristika
modula sa monokristalnim
FN
ćelijama pri
tri različite temperature.
28
Energijske tehnologije
Solarni
modul i panelSolarni
modul i panelTemperirano staklo
Prozirni laminat
Prozirni laminat
Solarna ćelija
PlastikaAluminijski
okvirRazvodna kutija
2009. 29Obnovljivi
izvori
energije: Sunce
Energijske tehnologije
U-Ikarakteristika
spoja FN ćelijaU-Ikarakteristika
spoja FN ćelija
Obnovljivi
izvori
i NTPE 2006. 30
Energijske tehnologijeEnergijske
tehnologije: Energija
sunca 31
Optimiranje globalnog i lokalnog optimuma ozračenosti FN panela
položajem
Optimiranje globalnog i lokalnog optimuma ozračenosti FN panela
položajem
2009.
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
FN primjeneFN primjene
2009.
Porast kapaciteta oko 30% godišnje.Golem porast (preko 1GW/god) dovodi u pitanje raspoloživost Si.Ekonomičnost još
uglavnom nedostižnaPreko 10 GW ukupno inst. do kraja 2008.
Instalirano 2002.
Ovisi o potpori
Ekono-
mično
10 i 6,3 MWe
Njemačka
32
Energijske tehnologijeKorištenje
Sunčeve
energije
Direktni S baterijama HibridniSamostalni
FN sistemi
Samostalni
FN sistemi
2009.
Fleksibilnost i optimalni rad se postiže primjenom elektronike snage za ispravljanje, konverziju i rad u točki maksimalne snage
33
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Elektrifikacija udaljenih i nerazvijenih krajeva
Elektrifikacija udaljenih i nerazvijenih krajeva
Pokazatelji: cijena na sat i cijena po litri dobavljene vode
2009. 34
Energijske tehnologijeKorištenje
Sunčeve
energije
FN na mreži
FN na mreži
Pokazatelji: estetika, cijena po površini i cijena po energiji
2009.
Podudarnost FN proizvodnje i potreba u poslovnoj zgradi potencijal za ekonomičnost.
35
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce2009.
Do kraja 2009. bi se trebala dovršiti FN (tanki film) elektrana od 40 MWe
u Njemačkoj:• 130 M€, 3250 €/kW, 400000 m2
36
Energijske tehnologije
ZaključnoZaključno•
Grijanje najveći i najisplativiji potencijal
–
pasivno
–
aktivno
•
Posredna pretvorba u el. en. vrlo razvijena
–
komercijalno za parabolične protočne elektrane
–
veliki broj prototipnih postrojenja za solarne
tornjeve
–
u razvoju za solarne
tanjure
–
uz spremanje topline ima veliki potencijal
•
FN pretvorba predstavlja čistu i pouzdanu tehnologiju–
Proizvodnja uložene energije za
1
do
4
godina
–
Silicij dominira, tanki film dolazi
–
Značajnih FN
resursa ima i
u zemljama na sjeveru
•
FN
primjena isplativa –
samo u posebnim aplikacijama
–
poticaji nužni
•
Masovna proizvodnja i inovacije će vjerojatno spustiti cijenu značajno na duži rok:–
750 to 1500 kWh/kW–
za 2010. 2-3
€/Wp–
za 2020. 2
€/Wp
i 9
€ct/kWh
Obnovljivi
izvori
energije: Sunce2009. 37
Energijske tehnologije
DODATNODODATNOSlajdovi koji nisu stali u prezentaciju, a zanimljivi su.
2009. Obnovljivi
izvori
energije: Sunce 38
Energijske tehnologije2009. Obnovljivi
izvori
energije: Sunce
Efikasnost ravnih kolektoraEfikasnost ravnih kolektora
Efikasnost
= Korisna toplina
/ Solarno
zračenje
η = Q.k
/ (G⋅⋅A)=Qk /(H ⋅⋅ A)
Korisna toplina
= Primljeno
-
Gubitci
Qk
= F ⋅A [a⋅G - k⋅ ΔT]⋅ΔtQk = F ⋅A [a⋅H - k⋅ ΔT⋅ Δt]
Efikasnost η = F [a-
k ⋅⋅ ΔΔT T /G]
Propusnost stakla prema valnoj duljini svjetlosti
G⋅⋅a⋅⋅F⋅⋅A
kk ⋅Δ⋅ΔTT⋅⋅FF⋅⋅AA
Q.k
A
= površina kolektora
(m2)
G = globalno
(ukupno) ozračenje
(W/m2)
F = faktor prijenosa topline iz apsorbera
na medij (vodu)
Q.k
= korisna toplinska snaga
(W)
k = koeficijent ukupnih topl. gubitaka
(W/m2K)
ΔΔT = T = ϑϑuu -- ϑϑzz
ϑϑ u = ulazna temperatura medija
ϑϑ z = vanjska temperatura
zraka
a = efektivni produkt τ α
τ
= transmitivnost
pokrova
α
= apsorptivnost
apsorbera
G⋅⋅A
39
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
energije: Sunce
Od
izmjerenoga
do potrebnogaOd
izmjerenoga
do potrebnoga
•
često su dostupne samo vrijednosti kao u tablici iznad
•
za većinu primjena potrebno je odrediti ukupnu ozračenost na plohu pod nekim nagibom β
koja se sastoji od tri dijela:
–
direktni dio (b) se određuje preko produkta direktne ozračenosti na ravnu površinu i faktora proporcionalnosti Rb
–
raspršeni dio (d) se određuje preko raspršene ozračenosti na ravnu plohu i prostornog kuta pod kojim se 'vidi' nebo s plohe uz pretpostavku o izotropnosti
neba•
raspršena ozračenost na ravnu plohu se određuje primjenom korelacije (Kulišić) s ukupnom ozračenosti H i indeksom prozračnosti Kt
•
indeks prozračnosti određuje omjer ukupne ozračenosti i ozračenosti na ulazu u atmosferu H0
–
reflektirani dio se računa preko produkta faktora refleksije ρ, ukupne ozračenosti na ravnu plohu i proporcionalnosti s dijelom okoline koja odbija svjetlost na plohu
–
za ravnu plohu nema reflektirane komponente–
opisani postupak određuje dnevne prosjeke ozračenosti za plohu pod nagibom te je potrebno koristiti dnevne prosjeke
za H0
i Rb
H [MJ/m2] sije. velj. ožu. trav. svib. lip. srp. kol. ruj. list. stud. pros. kWh/god.Split 6,5 9,8 14,3 18,6 23,3 25,9 25,4 22,4 17,4 12,7 7,4 5,7 1600Zagreb 3,7 6,5 9,7 14,8 19,3 20,6 21,3 18,7 14,0 8,3 3,6 2,7 1200
Mjesečne prosječne dnevne ozračenosti na horizontalnu plohu
( )δϕωωδϕπ
sinsinsinsinsin365
360cos033,012400 ss
nGH +⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ⋅
⋅+=
ββ bbb RHH =
( )32 86,229,517,460,1 tttd KKKHH −+−⋅=
0HHK t =
db HHH −=
δϕωωδϕδβϕωωδβϕβ
βsinsinsincoscos
sin)sin(sincos)cos(
ss
scsc
b
bb
HHR
+−+−
==
ββββ rdb HHHH ++=
2cos1 β
β+
= dd HH
2cos1 βρβ
−= HH r
( )δϕω tgtgs −= arccos
[ ]{ }δβϕωω tgtgssc )(arccos,min −−=
b –
beam (direktni) dio
2009. 40
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
i NTPE 41
Solarni toranjSolarni toranj
Sandia
Lab.
eksperiment
u
solarnoj
termalnoj proizvodnji električne energije u
NM.
Financirano od USA DOE.
Energijske tehnologijeObnovljivi
izvori
i NTPE 42
Solarna
termalna elektrana -
izvedbaSolarna
termalna elektrana -
izvedba
Energijske tehnologije
Učinkovitost FN ćelijeUčinkovitost FN ćelije
•
77% Sunčeva spektra iskoristivo:
•
Oko
43% apsorbiranog zračenja samo grije kristal.
•
Teorijski
maksimum: –
na
0oC efikasnost
= 28%
•
Efikasnost
opada brzo s porastom temperature–
na
100oC efikasnost
= 14% Teorijski maksimum efikasnosti za neke vrste FN ćelija pri standardnim uvjetima ovisno o vrsti ćelije i energiji zabranjenog pojasa Eg
.
Bakar
Indium
Selenid
(CuInSe²)Galij
Arsenid, CadmijTelur
2009.
Za izbijanje elektrona foton mora imati veću energiju od Eg
.Energija fotona veća od Eg
se ne iskoristi.Ćelije s manjim Eg
imaju i manji napon.
43
Energijske tehnologije44
•
U idealnoj fotonaponskoj
ćeliji RS
=0 (nema serijskog gubitka), i RSH
= ∞
(nema rasipanja prema zemlji). •
U visoko kvalitetnoj silicijevoj ćeliji veličine jednog kvadratnog inča RS
= 0.05 do 0.10 Ω
i RSH
= 200 do 300 Ω. •
Učinkovitost fotonaponske
ćelije je osjetljiva na male promjene RS
, ali nije osjetljiva na promjene RSH
. Malo povećanje u serijskom otporu RS
može značajno smanjiti izlazne karakteristike•
Napon praznog hoda VPH
ćelije određuje se kada je ćelija neopterećena (struja potrošača I = 0), prema izrazu: VPH
= V+IRSH•
Struja diode je dana izrazom:
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡−= 1AKT
QVII PHDd
ID
= struja zasićenja diodeQ = 1.6 ⋅
10-19
CA = prilagođavanje krivulje konstanteK = Boltzmannova
konstanta = 1.38 ⋅
10-23
J/KT = temperatura u K
Nadomjesna shema FN ćelije
Nadomjesna shema FN ćelijeIzlazna struja I jednaka je struji koju proizvodi
sunčeva svjetlost. Serijski otpor RS
predstavlja unutarnji otpor i ovisi o dubini p-n spoja, nečistoćama i otporu spoja.
top related