Modul fotovoltaic

MODUL FOTOVOLTAIC

1. Obiectivul seminarului

Intelegerea principiului de functionare al instalatiei de conversie a energiei solare in energie electrica cu ajutorul celulelor solare, achizitia de date si prelucrarea acestora in vederea calcularii puterii electrice obtinute prin conversia radiatiei solare in energie electrica.

Celulele solare convertesc radiatia solara direct in energie electrica. Celulele solare sunt folosite in mod curent pentru sustinerea functionarii calculatoarelor de buzunar, ceasuri de mana, si in aplicatii specifice traficului rutier la semnalizarea trecerilor de pietoni, alimentarea automatelor pentru eliberarea tichetelor de parcare, iluminat stradal etc. Celulele sunt fabricate din materiale de semiconductoare similare cu cele utilizate pentru realizarea cipurilor din computere. Cand radiatia solara este absorbita de aceste materiale, este descompusa in atomi iar fluxul de electroni care apare produce electricitate. Acest proces de conversie a radiatiei solare in energie electrica se numeste efect fotovoltaic. Prin conectarea in serie si in paralel a mai multor celule fotovoltaice se obtine un modul fotovoltaic pentru care in literatura de specialitate se utilizeaza acronimul PV care provine de la termenul in engleza PhotoVoltaic.

Sistemul de conversie poate functiona conectat la retea (fara sistem de acumulare a energiei electrice) sau independent (cu sistem de acumulare a energiei electrice). Pentru a putea dimensiona sistemul este necesara determinarea necesarului de energie electrica. De asemenea, pentru marirea eficientei conversiei, este importanta determinarea unghiului optim de inclinare al modulului fotovoltaic.

Prezentare stand experimental

Pentru determinarea energiei electrice generate de modulul fotovoltaic se utilizeaza un stand de laborator in care radiatia solara este simulata cu 5 siruri de cate 5 lampi de iluminat cu incandescenta de 100W, puterea totala instalata fiind de 2500W. Intensitatea curentului care alimenteaza aceste lampi poate fi modificata pentru fiecare sir in parte cu ajutorul unor variatoare electronice.

Modulul fotovoltaic are dimensiunile de 550 mm x 1190 mm si urmatoarele caracteristici date de producator pentru conditii standard de testare (1000 W/m², 25°C, AM 1,5), puterea maxima de 75W, tensiune nominala 12V, tensiunea la putere maxima 17,6 V, curentul la putere maxima 4,3 A, tensiunea in circuit deschis 21,2 V, curentul de scurtcircuit 4,7 A, si este asezat pe un suport amovibil care poate fi inclinat la diverse unghiuri fata de orizontala.

Prin intermediul unui regulator de tensiune curentul electric generat de modulul fotovoltaic incarca un acumulator de 12V. Prin intermediul unei riglete de conexiuni se pot racorda la instalatia electrica doua multimetre digitale folosite unul pentru masurarea tensiunii si al doilea pentru masurarea intensitatii curentului electric generat. Iluminarea este masurata cu ajutorului unui luxmetru portabil al carui senzor este asezat pe suprafata modului fotovoltaic.

Parti componente

Lampi cu incandescenta

Suport lampi

Modul fotovoltaic

Regulator de tensiune

Acumulator

Rigleta conexiuni

Multimetru digital pentru masurarea tensiunii curentului electric

8 Multimetru digital pentru masurarea intensitatii curentului electric

9 Luxmetru

Intrerupator general

Sistem reglare a unghiului de elevatie

Fig. 1. Stand testare modul fotovoltaic

Tema seminarului

In cadrul seminarului se va determinarea puterea electrica obtinuta prin conversia radiatiei solare (simulate de lampile cu incandescenta) in energie electrica cu ajutorul modulului fotovoltaic, pe baza a doua seturi de cate 5 masuratori ale valorilor tensiunii si intensitatii curentului electric, un set pentru pozitia orizontala a modulului si al doile set pentru modulul asezat in pozitie inclinata la 45°.

Pentru calcularea puterii electrice se utilizeaza relatia:

unde:

U = tensiunea curentului electric, [V]

I_el = intensitatea curentului electric, [A];

Pe baza seturilor de valori din tabelul anexat se vor trasa graficele de variatie a puterii curentului electric in functie de nivelul de iluminare pentru cele doua pozitii ale modulului fotovoltaic (in pozitie orizontala si in pozitie inclinata la 45°.