fotovoltaick é systémy a5m13vso soubor předn áš ek
DESCRIPTION
Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek. Prof. Ing. V í tězslav Benda, CSc. ČVUT v Praze, Fakulta elektrotechnick á Katedra elektrotechnologie. Osnovy přednášek: 1. Solární energie (spektra, vliv zeměpisné polohy a klimatu). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/1.jpg)
Fotovoltaické systémy A5M13VSO
soubor přednášek
Prof. Ing. Vítězslav Benda, CSc.
ČVUT v Praze, Fakulta elektrotechnická
Katedra elektrotechnologie
![Page 2: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/2.jpg)
Osnovy přednášek:
1. Solární energie (spektra, vliv zeměpisné polohy a klimatu).2. Fotovoltaické články – základní struktura a parametry3. Technologie PV článků a modulů z krystalického křemíku4. Technologie tenkovrstvých článků a modulů 5. Fotovoltaické systémy pro výrobu elektrické energie. Autonomní systémy6. Fotovoltaické systémy připojené k elektrické síti7. Testování PV modulů 8. Navrhování fotovoltaických elektráren.9. Fotovoltaické systémy na budovách
10. Provozní podmínky fotovoltaických systémů
11. Provozní spolehlivost fotovoltaických systémů.12. Ekonomické aspekty fotovoltaiky13. Vliv fotovoltaických systémů na rozvodnou síť14. Současné trendy v oblasti fotovoltaiky.
![Page 3: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/3.jpg)
Solární energie (spektra, vliv zeměpisné polohy a klimatu).
A5M13FVS-1
![Page 4: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/9.jpg)
Celosvětovou roční potřebu energie Slunce vyzáří na Zemi přibližně během tří hodin
Se slunečním zářením jsou spojeny
• biomasa
• pohyb vzduchu
• koloběh vody
![Page 10: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/10.jpg)
Předpokládaný vývoj spotřeby energie
![Page 11: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/11.jpg)
Fotovoltaika – přímá přeměna energie
slunečního záření na elektrickou energii
Potenciál fotovoltaiky
Při intenzitě dopadajícího záření až 1000 W/m2
může FV systém vyrobit za rok 60 – 260 kWh/m2
![Page 12: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/13.jpg)
1000W/m2
1 – 6MWh/m2
Přímé záření(paprsky)
Rozptýlené (difúzní) záření
Na povrch atmosféry dopadá záření o střední intenzitě 1367 W/m2
Na povrch atmosféry Země dopadá záření o výkonu přibližně 180 000 TW
![Page 14: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/14.jpg)
SJ
V
Z22.12.
21.3.23.9.
21.6.
16,5°
40°
63,5°
Koeficient atmosférické masy
Záření vstupuje do atmosféry pod různým úhlem v závislosti na denní době a ročním období
![Page 15: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/15.jpg)
r0 = 1.496 × 108 km
Energie slunečního záření dopadajícího na povrch Země
excentrita
![Page 16: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/16.jpg)
21 června
21 prosince
Pohyb slunce po obloze
![Page 17: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/17.jpg)
solární deklinace δ.
![Page 18: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/18.jpg)
úhel mezi Sluncem a zenitem, θZS
sluneční azimut, ψS,
úhel mezi Sluncem a horizontem, γS
zeměpisná šířka
východ slunce, ωS,
![Page 19: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/19.jpg)
úhel γS jako funkce slunečního azimutu ψS.
ω skutečný sluneční čas
![Page 20: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/21.jpg)
odražené záření (albedo) je záření odražené od okolních předmětů - R
přímé záření, paprsky světla, které nejsou ani odražené, ani rozptýlené - B
difúzní záření, přichází z celé oblohy mimo sluneční kotouč- D
celkové (globální) záření (přímé + difúzní + odražené). G = B + D + R
Intenzita záření hustota výkonu dopadajícího na povrch (W/m2)
Solární konstanta B0 = 1367 W/m2
![Page 22: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/22.jpg)
AM = 1/cos θZS = 1/sin γS
V ideálně homogenní atmosféře je
Přesnější vyjádření je
V případě jasné, bezmračné oblohy je možno vyjádřit intenzitu přímého dopadajícího záření pomocí koeficientu atmosférické masy
G B = B0 0.7AM
![Page 23: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Intenzita záření je ovlivňována klimatickými podmínkamioblačnost, prašnost, mlha apod.
Mesíční střední hodnota energie dopadajíci na povrch atmosféry za jeden den H0dm(0); energie dopadající na zemský povrch Hdm(0)
Index průzračnosti KTm, (počítaný pro každý měsíc)
![Page 24: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/24.jpg)
Podíl difúzního záření
Index průzračnosti
Při poklesu indexu průzračnosti roste podíl difúzního záření
![Page 25: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/25.jpg)
Lokalita: okolí Prahy
![Page 26: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Záření (W/m2) Difúzní podíl (%)
Modré nebe 800 – 1000 10
Zamlžené nebe 600 – 900 až 50
Mlhavý podzimní den 100 – 300 100
Zamračený zimní den 50 100
Celoroční průměr 600 50 - 60
Sluneční záření, jasno Oblačno
Léto 7 – 8 kWh/m2 2 kWh/m2
Jaro / podzim 5 kWh/m2 1,2 kWh/m2
Zima 3 kWh/m2 0,3 kWh/m2
![Page 27: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/27.jpg)
Energie dopadající na zemský povrch za jeden rok (kWh/m2)
![Page 28: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/28.jpg)
Energie dopadající na zemský povrch za jeden rok (kWh/m2)
![Page 29: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/29.jpg)
Na území ČR
Údaje jsou mnohaleté průměry stanovené na základě pozorování řady meteorologických stanic
![Page 30: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/30.jpg)
Pro praktické aplikace je důležitá poloha Slunce vzhledem k rovině modulu
Intenzita záření dopadajícího na FV modul
Při sklonu o úhel
![Page 31: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/31.jpg)
Nejčastěji se získává celková intenzita záření jako součet intenzit přímého, difúzního a odraženého záření dopadající na plochu odkloněnou o úhel α od jihu a o úhel β od horizontální roviny
G(β, α) = B(β, α) + D(β, α) + R(β, α)
B(β, α) = B (0) cos θSpřímé záření
difúzní záření
odražené záření
ρ je odrazivost povrchu
![Page 32: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/32.jpg)
Albedo může znatelně zvýšit intenzitu záření u ploch s velkým sklonem vůči horizontální rovině
![Page 33: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/33.jpg)
Globální ozáření v průběhu roku v lokalitě v blízkosti Prahy
pro různé sklony plochy kolektoru vůči horizontální rovině
Výrazně se projevuje vliv vysokého podílu difúzního záření, který zvýhodňuje menší úhly sklonu
![Page 34: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/34.jpg)
Optimální sklon roviny modulu v jednotlivých měsících roku
Vliv úhlu sklonu na celoroční průměrnou hodnotu ozáření
Případný vliv albeda je třeba určit místním šetřením
![Page 35: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/35.jpg)
Lokalita: Praha
![Page 36: Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070402/568138eb550346895da09d50/html5/thumbnails/36.jpg)
http://sunbird.jrc.it/pvgis/apps/pvest.php
Informace o ozáření v jednotlivých lokalitách je možno nalézt na