Rocnikovy projekt - vykon solarneho panela

[technikus110]

Aby si mal čo čítať k výberu panelu a jeho reálnych vlastností:
už ako keby si mal napísaný pokec k projektu - úvod do problematiky.
Máš tam aj mapu Írska - osvit a dopadajúci slnečný výkon.
Môžeš ma citovať. (fľaša Whisky to spraví)
Spusti si tie animácie.

Fotovoltický panel.
Účinnosť premeny dopadajúceho svetla na fotovoltický článok na elektrickú energiu je najdôležitejším parametrom článku. Na celkovú účinnosť má vplyv niekoľko parametrov:

1. čistota povrchu a odrazy žiarenia na povrchu
2. uhol dopadu - použitie natáčania zvyšuje cenu, znižuje spoľahlivosť a je potrebné zvážiť, či energetický zisk vyrovná príkon natáčacej sústavy.
3. reflektivita povrchu - kvôli veľkému rozdielu indexov lomu na rozhraní vzduch/polovodič je potrebné použiť prispôsobovaciu (antireflexnú) vrstvu (resp. sústavu vrstiev)
4. úzka oblasť absorpcie - nosiče nábojov generované mimo oblasť priestorového náboja pn-priechodu nie sú separované, rekombinujú, a neprispievajú k výslednému prúdu. Preto je dôležité, aby pn-priechod bol umiestnený čo najbližšie povrchu a aby bol čo najširší.
5. absorpčné spektrum - u polovodičov je pomerne úzke, t. j. časť dopadajúcich fotón ov prejde polovodičom a časť je absorbovaná avšak na generáciu elektrón-dierového páru sa využije len časť ich energie, zvyšok sa mení na teplo, ďalšia časť sa mení len na teplo. Pre zvýšenie účinnosti sa používa sústava vrstiev rôznych kompozitných polovodičov (s rôznou šírkou zakázaného pásma a teda) s viacerými pn prechodmi nad sebou.


Kvapka teórie - kremík.

Monokryštalický kremík
Bol prvý materiál ktorý sa začal využívať v praxi. Jeho účinnosť premeny sa zo začiatku pohybovala okolo 6 %. Od roku 1954 do roku 1975 sa v tomto smere nedosiahlo takmer žiadneho pokroku, pretože výskum sa orientoval predovšetkým na vesmírne použitie, od roku 1975 až do roku 1980 sa túto hodnotu podarilo posunúť len o pár percent a hodnota 17 % bola považovaná za neprekonateľnú. Celkový pokrok v týchto rokoch brzdil tiež fakt, že vedci sa sústredili skôr na znižovanie cien ako na zvyšovanie účinnosti. V osemdesiatych rokoch sa stav výrazne zmenil a výsledkom bola účinnosť 35,2 % dosiahnutá v roku 1992 Pekingskou akadémiou vied. Dnes sa v bežnej výrobe dosahuje účinnosť 13-17 %. Monokryštalický kremík je však stále príliš drahým materiálom a tak sa výskumníci orientujú na výrobu materiálu s nižšou čistotou. Dosiahla by sa tým menšia energetická náročnosť výroby a teda aj výrazné zníženie ceny. Monokryštál sa používa tam, kde nie je možné aby mali panely príliš veľké rozmery, v kozmických aplikáciách alebo aj v prípadoch kedy budúceho majiteľa neodrádza značne vyššia cena.

Polykryštalický kremík
Stále viacej využívaný ako vstupný materiál vďaka svojej nižšej výrobnej cene (odpadá proces ťaženia monokryštálu), i keď dosahovaná účinnosť je nižšia než je tomu v prípade monokryštalického kremíka. Laboratórne solárne články dosahujú účinnosť 18,5%, v podmienkach hromadnej výroby však nepresahujú 14%. Doštičky polokryštalického kremíka sú štvorcového tvaru a sú rezané z odlievaného kremíkového ingotu. V priebehu tuhnutia taveniny dochádza k tvorbe rôzne veľkých a orientovaných kryštálov. Polykryštalická štruktúra materiálu dodáva týmto článkom charakteristický vzhľad.

Multikryštalický kremík
Je to vlastne odroda polykryštalického kremíka. Je podstatne lacnejší ako monokryštalický a dosahuje v praxi celkom dobrej účinnosti od 12 do 14 %. Aby nevznikali straty pri prechode elektrónov rozhraním medzi kryštálmi vznikajú snahy vyrábať multikryštalický kremík s čo najväčšími kryštálmi, účinnosť tohto materiálu je taktiež možné zvýšiť chemickou úpravou vodíkom.

Hydrogenizovaný amorfný kremík
Ide o materiál, ktorý nemá kryštalickú štruktúru ani príliš veľkú čistotu, je chemicky upravený vodíkom čo zlepšuje jeho vlastnosti. Tento druh kremíku sa využíva v tenkovrstvých solárnych článkoch, jeho výhodou je že je to lacný materiál a že sa ho výrobe môže použiť podstatne menšie množstvo, pretože značná časť energie slnečného žiarenia sa absorbuje už vo vrstve tenšej ako 1µm. Hydrogenizovaný amorfný kremík sa tiež veľmi ľahko kombinuje z inými materiálmi ako napríklad uhlík, dusík, cín, germánium a tým sa vytvárajú zliatiny z rôznymi šírkami zakázaného pásma energií. Materiál sa zvykne nanášať na lacné podklady ako sklo, plast, oceľ. Jeho účinnosť je bohužiaľ dosť nízka - v praxi okolo 4 - 8 % . To ho predurčuje na použitie v zariadeniach s malou spotrebou energie ako sú kalkulačky a hodinky. Je dobré si uvedomiť že práve pri takýchto zariadeniach by však použitie drahých materiálov predražilo výrobky natoľko, že by sa ich výroba vôbec nevyplatila.

Arzenid gália (GaAs) Obsadil druhé miesto vo využití pre výrobu fotovoltických článkov. Výskum a vývoj tohto materiálu prebiehajú už dlhé roky, znevýhodňuje ho však vyššia cena a aj niektoré ďalšie vlastnosti medzi ktorými dominuje predovšetkým značne väčšia krehkosť. V priemere dosahuje účinnosti okolo 18 %. Arzenid gália má ale aj svoje nezanedbateľné prednosti. Za zvýšenej teploty (napr.100 oC) vykazuje len veľmi malé zníženie účinnosti, na rozdiel od kremíka kde je pokles týchto hodnôt už pri takýchto relatívne nízkych teplotách veľmi výrazný. To znamená že jeho použitie bude velmi výhodné pri vysokoefektívnych koncentračných článkoch. Pri takomto postupe bude potrebné oveľa menej drahého GaAs. Nie je totiž nutné inštalovať velkoplošné solárne jednotky, ale len pomocou odrazu sústrediť viac slnečného žiarenia na menšiu plochu, pritom ani pri takto zvýšenej koncentrácii nestráca GaAs svoju účinnosť. Spomínaný kremík je pri takejto koncentrácii slnečného žiarenia celkom nevyhovujúci. Ďalšia výhoda vyplýva z väčšej hustoty GaAs, tá umožňuje výrobu oveľa tenších článkov (cca o 60 %) bez zníženia ich pohltivosti. Ďalší vývoj v oblasti umožní pravdepodobne použitie tohto materiálu v kombinácii z hliníkom, takéto články sľubujú zvýšenie účinnosti nad 40.7%[4]

Telurid kademnatý (CdTe) Pripravuje sa chemickou reakciou kadmia a telúru. Tieto články patria do skupiny tenkovrstvových solárnych článkov CdTe. Tento materiál je považovaný za veľmi nádejný, keďže však jeho výskum prebieha relatívne krátko, významné miesto v solárnej energetike zatiaľ neobsadil. Má veľkú šírku zakázaného pásma a taktiež veľmi dobrú schopnosť absorpcie. Bohužiaľ je v zemskej kôre málo zastúpený a tak sa s ním dá počítať predovšetkým v spotrebnej elektronike, telekomunikačných a navigačných zariadeniach. Pri týchto je dôležitá ekonomická otázka a z tohto hľadiska je CdTe veľmi vhodným materiálom, vďaka svojim vynikajúcim absorpčným vlastnostiam je totiž možné CdTe používať vo veľmi tenkých vrstvách (1,2 až 1,5 µm).

Sulfid kedemnatý (CdS) Tento materiál sa v kombinácii s Cu2S uplatnil predovšetkým v kozmických aplikáciách a to vďaka svojej nízkej hmotnosti. Účinnosti viac ako 10 % bola dosiahnutá pomerne jednoduchými a lacnými postupmi, napriek tomu sa však tento materiál nepovažuje za perspektívny, kvôli svojej nízkej stabilite. Nádejná sa však javí kombinácia s teluridom kademnatým. V USA už boli vyrobené takéto články s účinnosťou presahujúcou 10 %.

A každému, kto to dočítal až sem, tak mu gratulujem....

Spustite si animácie.

[romiadam]

Super informacie. Dakujem velmi pekne. Cenim si to.

Nemal som zatial vela casu skumat a studovat aky neutron chyba v maske, ale celkovo na internete som zistil ze klasicka ziarovka s vlaknom je najlepsi zdroj umeleho slnka.
Ziarovka v aute ma tiez vlakno, len som si neuvedomil ze je to halogenova ziarovka. Diki za upozornenie.
Teraz si musim zohnat pre testovacie ucely 24V/60W vlaknovu ziarovku Existuje aj silnejsia na 24V?

Vratim sa k tej otazke:
V com su tie male panely ine ako klasicke velke realne?

Mne v mojom projekte neide o presne merania a potom presny prepocet udajov na realne panely a vypocet navratnosti investicie. Mozno som to nepresne popisal. Ja skor chcem ilustrovat, ze tam kde ja byvam ako casto a ako dlho mame slnko a kolko energie (% voci celodennemu slnecnemu svitu) sa da ziskat z panela pevneho a natacacieho. Taketo nieco chcem namerat (myslim si ze to bude vyzerat takto neako) pre kazdy den a neako (uvidim co nameriam) to spracovat percentualne na dni, tyzdne a mesiace:

Tu idealnu zelenu ciaru ak sa bude dat poskladam z viacerych dni ak tam nebude velky rozdiel v dnoch, lebo aj uhol slnka sa meni kazdy den rosicku a tym aj intenzita ziskanej energie. Popripade skusim najst neake udaje na internete a pomocou toho ju zhotovim, alebo ju tam ani nedam. Uvidim co nameriam a ako casto vylezie slnko.

[technikus110]

Ten PVGIS, alebo PVSOL ti dá reálne výpočty, pokiaľ zadáš súradnice a výkon systému. Z toho si môžeš porovnávať tvoje exaktné merania. Dá sa tam nastaviť aj denný, alebo mesačný výpočet.

panely:
rôzny kremík a nie čistý, preto iné spectrum. Kalkulačka ožije na bielu LED, panel klasický nie....
rozsah merania 0-5V nie niečo úplne iné, ako 0-27/32/43V
objaví sa napätie skokovo, nie lineárny výkon

[miroja]

A každému, kto to dočítal až sem, tak mu gratulujem...

Ja tebe gratulujem k takemu prehladu. Uzitocne citanie. Dik.

[romiadam]

Asi sa v tom "trosku" vyzna.... Ja ti tiez gratulujem a dakujem.

Tak potom asi kupim tento panel. Ten uz ma vacsie napatie a stale sa s tym da pracovat aj na stole.
https://www.tme.eu/ie/en/details/cl-sm3 ... via-power/

[zdeno6505]

https://sk.wikipedia.org/wiki/Fotovolti ... l%C3%A1nok

[technikus110]

zdeno6505: Presne tak, treba samostatne hľadať a informácie ľahko nájdeš.

Len to by mal byť prvý krok pred tým, než sa začnem pýtať a diskutovať, aby som vedel o čom asi tak diskutujem.... a až potom prichádzajú skúsenosti z 20 ročnej praxe okolo fotovoltiky.

[romiadam]

Dobre vediet, ze tu mame odbornika z fotovoltaiky....

Sakra, aka skoda tych panelov... (dom ma az tak nezaujima )

[5ko]

Keby bol ten dom tvoj, asi by ťa viac zaujímalo, prečo zblbli tie FV panely a čo sa vlastne stalo že ti zhorel.

[romiadam]

Tam sa asi daco spravilo tak, ako sa nemalo....
Ja som len ironicky napisal, ze ma dom nezaujima (nie je moj ). Samozrejme ze je o katastrofa. Plan bol usetrit na elektrine a prisli o dom. Situacia idealna na psychiatriu.

[romiadam]

Len spatna vazba, ze rocnikovy projekt sa dokoncil. Viac info tu.

[romiadam]

S hrdostou vam oznamujem (aj ked vam to moze byt jedno ), ze som uspesne dokoncil Level 8 Ing. studia v IRL. L8 je v porovnani s SK VS studiom 4-ty rocnik VS studia.

A uz v ATU Sligo maju aj SK zastavu. (zastavy promovanych studentov)

[mirosne]

Srdečne gratulujem.

[5ko]

Som rád že sa ti to podarilo, tiež sa pripájam ku gratulacii ,a nech sa ti darí aj naďalej rozširovať vo svete dobrú povesť o Slovákoch,ako to robili naši predkovia .

[Radus]

Pripájam sa, gratulujem
Ta olem dojdi nech zapijeme Abo nám aspoň fľašku pošli na to naše slovensko

[romiadam]

Dakujem vam pani za gratulacie.
Dal som to sem preto, lebo aj ked som to "vzdal" na SK a odisiel z SK (prisiel som sem na 1-2 roky a zakorenil som tu ani neviem ako), tak aspon som hrdy na to ze tu SK mozem aspon prezentovat.
Tak dobre mi padlo, ked som tu zastavu tam dnes zbadal..... az mi prebehli telom zimomriavky. Viem ze pred 4 rokmi ked som zacal level 7 (dialkovo 1 level = 2 roky studia), tak tam este SK zastava nebola. Dnes uz tam je. Ci to bola moja zasluha, to neviem na 100%, lebo nie som tu jediny Slovak v IRL, ale viem ze ja som Slovak a ja som tam uz teraz 2-hy krat promovany (za level 7 tiez, len to bolo online pocas covidu)
Na SK politikov nie som hrdy, hambim sa za nich (vsetko predali co sa dalo), ale na SK zastavu (krajinu) som hrdy.

[Tribec Zacks]

gratz romiadam
..skoda ze na it carlow nemaju zastavy, tiez by tam jedna bola