- •Введение
- •1. Применение солнечной энергии
- •1.1. Солнце как источник энергии
- •1.2. Принцип действия солнечного элемента
- •1.4. Целесообразность применения солнечных элементов в России
- •1.5. Экономия энергии. Необходимая мощность солнечной электростанции
- •1.6. Основные элементы автономной солнечной электростанции
- •1.7. Цели и задачи проводимых исследований
- •2. Исследовательская часть
- •2.1 Принципиальная схема установки
- •2.2 Устройство установки
- •2.3. Исследование батареи солнечных элементов msm 12-700
- •2.3.1 Построение вольтамперной характеристики и кривой мощности при различной плотности излучения
- •2.3.2 Расчёт кпд солнечной батареи и коэффициента заполнения при различной плотности излучения
- •2.3.3. Построение вольтамперной характеристики и кривой мощности для различного спектрального состава излучения
- •2.3.4. Расчёт кпд солнечной батареи и коэффициента заполнения при различном спектральном составе падающего излучения
- •2.3.5. Исследование зависимости напряжения холостого хода и тока короткого замыкания солнечной батареи от угла её поворота по отношению к источнику света
- •3. Исследование зарядки аккумулятора от солнечной батареи и определение кпд регулятора заряда, аккумулятора и инвертора
- •3.3. Определение кпд регулятора заряда и аккумулятора
- •3.4. Определение суммарного кпд всей системы
- •4. Направление дальнейших исследований и усовершенствования установки
- •Заключение
- •Список использованной литературы:
2.3.2 Расчёт кпд солнечной батареи и коэффициента заполнения при различной плотности излучения
Для расчёта КПД солнечной батареи сравним мощность излучения, падающего на батарею от источника света и мощность, выдаваемую при этом солнечной батареей. Для этого определим площадь солнечной батареи по формуле 2.3:
|
S = a*b |
(2.3)
|
где S, [м2] – площадь солнечной батареи, a, [м], b[м] – геометрические размеры батареи солнечных элементов.
|
S = 0.26*0,39 |
|
S = 0,1014м2
Мощность падающего излучения на солнечную батарею определим по формуле 2.4:
|
Wi = S* Et(среднее) |
(2.4)
|
где Wi, [Вт] – мощность падающего излучения на солнечную батарею, S, [м2] – площадь солнечной батареи, Et(среднее) - определим из формулы 2.2.
|
Wi(234) = 234*0.1014 |
|
|
Wi(170) = 170*0.1014 |
|
|
Wi(120) = 120*0.1014 |
|
Wi (234) = 23.7276 Вт , Wi (170) = 17.238 Вт, Wi (120) = 12.168 Вт
По таблицам: 2.1, 2.2.А, 2.2.Б. и по графикам кривых мощности рис. 2.14, рис. 2.16, рис. 2.18, определим максимальную мощность выдаваемую батареей солнечных элементов при различной плотности падающего излучения: Wmax(234) = 1.9076 Вт
Wmax(170) = 1.3499 Вт
Wmax(120) = 0.9697 Вт
Определим КПД солнечной батареи по формуле 2.5:
|
|
(2.5)
|
где η – КПД, Wi, [Вт] - определяем по формуле 2.4, Wmax, [Вт] – максимальная мощность, выдаваемая солнечной батареей при данной мощности падающего излучения.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
η(234) = 0.0804 = 8.04%
η(170) = 0.0783 = 7.83%
η(120) = 0.0796 = 7.96%
Из значений КПД для различных уровней освещённости солнечной батареи при постоянном спектральном составе излучения можно сделать вывод, что с изменением освещённости КПД остаётся примерно постоянным, а небольшие отклонения объясняются погрешностью измерений.
Определим коэффициент заполнения как отношение максимальной мощности, выдаваемой солнечной батареей к произведению напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. Коэффициент заполнения определим по формуле 2.6:
|
(2.6) |
где Kz – коэффициент заполнения, Wmax, [Вт] – максимальная мощность, выдаваемая солнечной батареей при данной плотности падающего излучения, Uxx,[В] – напряжение холостого хода батареи, при отсутствии внешнего потребителя, Iкз, [А] – ток короткого замыкания.
Значения Wmax, Uxx, Iкз берём из таблиц 2.1, 2.2.А, 2.2.Б. для различных уровней освещённости.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kz (234) = 0.6806
Kz (170) = 0.576
Kz (120) = 0.576
Из полученных данных можно сделать вывод, что при уменьшении мощности падающего излучения коэффициент заполнения уменьшается.