Znaczenie warunków wiatrowych w funkcjonowaniu modułów fotowoltaicznych

• Autorzy: Zdyb A. , Lichograj P.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.240

Warianty tytułu

EN

The role of wind conditions in solar cells performance

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wyznaczane w warunkach standardowych dane dotyczące parametrów pracy modułów fotowoltaicznych dostarczane przez producentów nie pokrywają się z faktycznymi rezultatami otrzymywanymi podczas działania modułów w realnych warunkach. Z tego względu istotne jest testowanie modułów w zewnętrznych instalacjach oraz symulowanie pracy modułów z uwzględnieniem wpływu czynników zewnętrznych takich jak: natężenie promieniowania słonecznego, temperatura i prędkość wiatru. Sprawność ogniw fotowoltaicznych, podobnie jak innych urządzeń półprzewodnikowych, zależy w znacznym stopniu od temperatury, w której ogniwo działa. Zwiększenie temperatury powoduje wzrost energii elektronów i zwężenie przerwy energetycznej półprzewodnika. W przebiegu charakterystyki I-V ogniwa jest to widoczne jako spadek wartości napięcia obwodu otwartego i niewielki wzrost wartości natężenia prądu zwarcia. W praktyce na temperaturę ogniwa wpływ ma zarówno moc padającego promieniowania słonecznego jak i temperatura zewnętrzna oraz siła wiatru. W wielu ośrodkach na świecie prowadzone są eksperymentalne obserwacje pracy modułów fotowoltaicznych wykonanych w różnych technologiach i zainstalowanych w różnych warunkach klimatycznych. Przedmiotem analiz przeprowadzonych w przedstawionej pracy jest znaczenie czynników zewnętrznych, w szczególności wiatru w działaniu cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych wykonanych z amorficznego krzemu. Obliczenia oparte na teoretycznym modelu wskazują na chłodzącą rolę wiatru o prędkościach do ok. 10 m/s oraz związane z tym podwyższenie sprawności modułów. Dalszy wzrost prędkości wiatru nie ma istotnego wpływu na wartości sprawności. Moduły z krzemu amorficznego cechuje dobra odporność na wahania temperatury, mogą one więc być stosowane w klimacie o wyraźnie odróżniających się porach roku np. w Polsce.

EN

Solar modules performance data obtained in STC conditions provided by manufacturers differ from the results obtained from photovoltaic installations working in real external conditions. That is why examination of solar modules performance in different environmental variables such as solar irradiance, temperature and wind speed as well as simulation of their parameters in external conditions is a very significant issue. The efficiency of solar cells, analogously to other semiconductor devices, depends significantly on the cell operating temperature. Temperature growth causes the increase of electrons energy and narrowing of the semiconductor bandgap. These phenomena result in the changes of I-V characteristic shape where one can observe drop of open circuit voltage and slight increase of short circuit current. Since in real applications of solar cells their efficiency is influenced by environmental variables, experimental observations of the performance of different photovoltaic technologies working in various climate conditions are carried in many scientific centers in the world. This work focuses on the influence of different ambient conditions, especially wind speed, on the performance of thin film amorphous silicon photovoltaic cells. The analysis based on the theoretical model indicate wind cooling effect at wind speed up to about 10 m/s. Further increase of wind speed value does not have significant influence on the efficiency of the cells. The characteristic feature of a-Si modules is their good resistivity for temperature changes. This kind of modules can be thus applied in different locations where the weather conditions drastically change from season to season.

Słowa kluczowe

PL

fotowoltaika; ogniwo amorficzne; sprawność; temperatura

EN

photovoltaic; amorphous silicon cell; cell efficiency; cell temperature

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 3
• Strony: 563--570
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab.

Twórcy

autor

Zdyb A.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, tel: [phone]

autor

Lichograj P.

• Państwowa Szkoła Wyższa im. Papieża Jana Pawła II w Białej Podlaskie, Biała Podlaska 21-500, ul. Sidorska 95/97

Bibliografia

• [1] Skoplaki E., Palyvos J.A.: On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: A review of efficiency/power correlations, Solar Energy, 83, 2009, pp. 614-624.
• [2] Olchowik J.M., Jóźwik I., Szymczuk D., Zabielski K., Mucha J., Tomaszewski R., Banaś J., Olchowik S., Adamczyk J., Cieplak T., Zdyb A: Analysis of solar cells efficiency in hybrid solar system under conditions of south-easterly Poland: Proc. of 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 7-11 June 2004, Paris, France, pp. 3294-3296.
• [3] Olchowik J.M., Gułkowski S., Cieslak K., Jóźwik I., Banaś J., Olchowik S., Zdyb A., Szymczuk D., Adamczyk J., Tomaszewski R., Zabielski K., Mucha J., Cieplak T.: Comparative study of the solar modules performance in the hybrid system in southeasterly Poland during first two years of exploitation, Proc. of 21th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 4-8 September 2006, Dresden, Germany, pp. 3049-3050.
• [4] Schwingshackl C., Petitta M., Wagner J.E., Belluardo G., Moser D., Castelli M., Zebisch M., Tetzlaff A.: Wind effect on PV module temperature: Analysis of different techniques for an accurate estimation, Energy Procedia, 40, 2013, pp. 77-86.
• [5] Luque A., Hegedus S.: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Wiley, 2003, pp. 528-541.
• [6] Sharmaa V., Sastryb O.S., Kumarb A., Borab B., Chandela S.S: Degradation analysis of a-Si, (HIT) hetro-junction intrinsic thin layer silicon and m-C-Si solar photovoltaic technologies under outdoor conditions, Energy, 72, 2014, pp. 536-546.
• [7] Cieślak K., Gułkowski S., Olchowik J.M.: Influence of dielectric coverage on photovoltaic conversion of silicon solar cells obtained by epitaxial lateral overgrowth, Materials Science-Poland, 30, 2012, 274-277.
• [8] Luque A., Hegedus S.: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Wiley 2003.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)