Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ warunków atmosferycznych na pracę modułów fotowoltaicznych

Janowicz Weronika, Mika Hanna, Woźniak Angelika, Pomorski Michał

Instal

|

2023

|

nr 3

16--22

PL

W pracy przedstawiono przegląd głównych czynników atmosferycznych tj. natężenia promieniowania słonecznego, temperatury otoczenia, wiatru, opadów atmosferycznych i zanieczyszczeń oraz ich wpływ na efektywność pracy modułów fotowoltaicznych wykonanych w różnych technologiach. Zaprezentowano wybrane modele służące do określania temperatury ogniwa będącej funkcją temperatury otoczenia, natężenia promieniowania i prędkości wiatru. Na podstawie kilku modeli określono wpływ danego czynnika atmosferycznego na temperaturę ogniwa. Zaobserwowano, że zmiana temperatury otoczenia wpływa na temperaturę ogniwa w sposób liniowy, i oceniono, że zwiększenie temperatury otoczenia o 1ºC wpływa na podwyższenie temperatury ogniwa również o około 1ºC. Natężenie promieniowania słonecznego również ma liniowy wpływ na zmianę temperatury ogniwa, a jego wzrost o 100 W/m2 powoduje zwiększenie temperatury ogniwa w przedziale 1,75-3,1ºC w zależności od obranego modelu. Wpływ wiatru na temperaturę ogniw nie jest liniowy i dodatkowo jest czynnikiem atmosferycznym, który powoduje pozytywny wpływ na temperaturę ogniwa, a wraz ze zwiększeniem jego prędkości o 1 m/s średni spadek temperatury ogniwa wynosił od 0,6 do 2ºC w zależności od analizowanego modelu, przy czym zazwyczaj większy spadek obserwowano przy mniejszych prędkościach wiatru. Określono również wpływ zmiany temperatury modułu na zmianę sprawności konwersji energii promieniowania słonecznego dla wybranych komercyjnie dostępnych modułów fotowoltaicznych. Zaobserwowano, że sprawność zmienia się liniowo wraz z temperaturą, a średni spadek sprawności w zależności od modelu wynosił od 0,68 do 0,73 pp. na każde 10ºC wzrostu temperatury modułu, dla natężenia promieniowania słonecznego wynoszącego 1000 W/m2.

EN

This paper presents an analysis of the main weather conditions, meaning solar irradiance, ambient temperature, wind, rainfall, snow layer occurrence and pollution as well as their influence on efficiency of different kinds of solar modules. Mathematical models used to determine a solar cell temperature depending on the ambient temperature, solar irradiance and the speed of wind are presented. The impact of every factor on the photovoltaic cell temperature was established based on a few models. The results were as follows: ambient temperature affects cell temperature linearly, an increase of 1°C results in solar cell temperature’s rise of approximately 1°C. The linear dependency is also observed in influence of solar irradiance, a 100 W/m2 increase causes a 1,75-3,1°C rise of a photovoltaic cell temperature, depending on the chosen model. The wind impact however is not linear and it is a weather factor causing a positive outcome for a solar cell temperature - by increasing wind speed by 1 m/s, the average decrease of the temperature of a solar cell was defined in a range from 0,6 to 2 degrees Celsius, depending on the model used to determine it and more significant decrease of temperature was observed with lower values of wind velocity. The impact of temperature change of a PV module on change in solar energy conversion’s efficiency was determined for a chosen solar module available on the market. A linear dependency between efficiency and temperature was observed. An average decrease of efficiency depending on the photovoltaic panel ranged from 0,68 to 0,73 percentage point for every 10°C increase of module’s temperature in case of solar irradiance of 1000 W/m2.

2

Annual analysis of the performance of a PV module with a cooling system

Janowicz Weronika, Woźniak Angelika, Mika Hanna, Pomorski Michał

Instal

|

2023

|

nr 9

32--37

EN

This paper presents an analysis of the influence of weather conditions on the temperature of PV cells and the impact of that change of temperature on energy conversion’s efficiency and electrical energy generation. This paper also shows an analysis of performance of PV modules with a cooling system and the energetical benefits of usage of such systems. The analysis of cooling PV modules by extended finned heat exchange surface on the module’s back side and air-flow based cooling system is presented. The analyzed modules’ parameters are as follows: power of 410 W, efficiency in Standard Test Conditions of 21.5%, temperature coefficient of power of - 0.34%/ºC for one module and - 0.5%/ºC for second analyzed module. The weather conditions are based on data provided by a meteorological station in Wroclaw. It was established that the maximum temperature of PV cell without cooling equaled 57ºC, maximum efficiency equaled 24.4% and minimum efficiency 19.2% for module with temperature coefficient of - 0.34%/ºC, however for the module with temperature coefficient of - 0.5%/ºC those efficiencies vary from 25.8% to 18.1%. Extended heat exchange surface as a cooling system on the back side of the module decreases the maximum cell temperature to 35.2ºC (at a ribbing degree of 10). Relative increase of generated electricity was calculated as 3.1% for module with temperature coefficient of - 0.34%/ºC and 4.6% for module with temperature coefficient of - 0.5%/ºC. Air-flow based cooling system of the back side of a module decreases the maximum cell temperature to 41.2ºC (at a heat transfer coefficient of 50 W/m2K). Relative increase of generated was calculated as 2.1% for module with temperature coefficient of - 0.34%/ºC and 3.1% for module with temperature coefficient of - 0.5%/ºC. Calculated relative increase of generated energy applies to only one year of module’s functioning. It is significant that cooling PV modules has an impact on decreasing the amplitude of change of PV cell temperature which causes a decrease in thermal loads. It results in prolonged life span of such module, what suggests that generated power of a cooled module in its whole life could be significantly larger.

PL

W pracy przeanalizowano wpływ warunków atmosferycznych na temperaturę ogniwa PV oraz wpływ jej zmiany na sprawność konwersji energii i generację energii elektrycznej. Analizie poddano również pracę modułów PV z systemem chłodzenia oraz oceniono efekty energetyczne wynikające z zastosowania takich systemów. Uwzględniono chłodzenie przy pomocy rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła na dolnej powierzchni modułu oraz powietrznego systemu chłodzenia dolnej powierzchni modułu. Analizie, na podstawie danych meteorologicznych dla stacji meteorologicznej we Wrocławiu, poddano moduł o mocy 410 W, sprawności w warunkach STC wynoszącej 21,5% oraz dwóch wartościach współczynnika temperaturowego mocy wynoszących - 0,34%/ºC oraz - 0,5%/ºC. Oceniono, że maksymalna temperatura jaką osiąga ogniwo bez chłodzenia wynosi 57ºC, a maksymalna i minimalna sprawność modułu wynosi odpowiednio 24,4% i 19,2% dla modułu o współczynniku temperaturowym mocy wynoszącym - 0,34%/ºC oraz 25,8% i 18,1% dla modułu o współczynniku - 0,5%/ºC. Zastosowanie chłodzenia przy pomocy ożebrowania dolnej powierzchni modułu pozwala na obniżenie maksymalnej temperatury ogniwa do 35,2ºC (przy stopniu ożebrowania wynoszącym 10) i względny przyrost generacji energii elektrycznej wynoszący 3,1% dla modułu o współczynniku temperaturowym - 0,34%/ºC i 4,6% dla modułu o współczynniku temperaturowym - 0,5%/ºC. Zastosowanie chłodzenia powietrznego dolnej powierzchni modułu pozwala na obniżenie maksymalnej temperatury ogniwa do 41,2ºC (przy współczynniku przejmowania ciepła z dolnej powierzchni wynoszącym 50 W/m2K) i względny przyrost generacji energii elektrycznej wynoszący 2,1% dla modułu o współczynniku temperaturowym - 0,34%/ºC i 3,1% dla modułu o współczynniku temperaturowym - 0,5%/ºC. Określone przyrosty ilości generowanej energii dotyczą tylko jednego roku eksploatacji. Należy mieć na uwadze, że chłodzenie modułów przyczynia się do zmniejszenia amplitudy wahań temperatury ogniwa, a tym samym zmniejszenia obciążeń termicznych. Powoduje to zwiększenie czasu pracy takiego modułu, a ilość wygenerowanej energii przy wykorzystaniu modułu chłodzonego w ciągu całego cyklu życia może być znacznie większa.

3

Influence of module temperature on the operating parameters of photovoltaic modules

Ćwikłowska Anna, Michalski Marcin, Pomorski Michał

Instal

|

2022

|

nr 6

16--20

EN

This paper shows the results of investigation of the effect of operating temperature on the performance of a photovoltaic module. Two modules made in different technologies were experimentally studied, i.e., monocrystalline and polycrystalline. The experiments were performed in the temperature range of - 20°C - 60°C and for each measurement point, the electrical parameters of the module were measured and from this data the generated power and solar energy conversion efficiency were calculated. As a result of the tests, a decrease of power and efficiency of the module was observed with increasing operating temperature. In the tested temperature range, the observed decrease in efficiency was about 20%. Higher efficiency values were obtained for the monocrystalline module. However, this module was also characterized by a higher dynamics of efficiency decrease with operating temperature increase. The obtained value of the temperature coefficient of power loss for an irradiance of about 500 W/m2 for the polycrystalline module was equal to 0.26%/K and for the monocrystalline module it was equal to 0.28%/K.

PL

W pracy zbadano wpływ temperatury modułu na parametry pracy modułu fotowoltaicznego. Badano dwa moduły wykonane w różnych technologiach: monokrystaliczny i polikrystaliczny. Pomiary wykonywano w zakresie temperatury - 20°C do 60°C i dla każdego punktu pomiarowego mierzono parametry elektryczne modułu oraz obliczano generowaną moc oraz sprawność konwersji energii promieniowania słonecznego. W wyniku przeprowadzonych badań zaobserwowano spadek mocy i sprawności modułu wraz ze wzrostem temperatury. W badanym zakresie temperatury spadek sprawności wyniósł około 20%. Wyższe wartości sprawności otrzymano dla modułu monokrystalicznego, jednakże cechował się on również wyższą dynamiką spadku sprawności wraz ze wzrostem temperatury. Wartość temperaturowego współczynnika spadku mocy dla natężenia promieniowania wynoszącego około 500 W/m2 dla modułu polikrystalicznego wyniosła 0,26%/K, a dla modułu monokrystalicznego 0,28%/K.

4

Analiza wpływu magazynowania energii elektrycznej na opłacalność prosumenckiej mikroinstalacji fotowoltaicznej

Pomorski Michał, Nemś Artur, Kolasiński Piotr, Malecha Ziemowit, Chorowski Maciej

Instal

|

2022

|

nr 9

26--32

PL

W pracy przeanalizowano wpływ magazynowania energii elektrycznej na opłacalność instalacji fotowoltaicznej. Analizowano wpływ pojemności czynnej magazynu energii, ceny sprzedaży energii elektrycznej oraz mocy instalacji fotowoltaicznej na opłacalność inwestycji. W wyniku przeprowadzonych analiz oceniono, że inwestycja w prosumencką instalację fotowoltaiczną zintegrowaną z magazynem energii elektrycznej i inteligentnym systemem zarządzania energią może być opłacalna, pod warunkiem pokrycia części kosztów inwestycyjnych przez dofinansowanie z programu „Mój prąd” oraz ulgi termomodernizacyjnej. Stwierdzono, że wzrost mocy instalacji PV oraz pojemności magazynu energii powodują wydłużenie czasu zwrotu inwestycji, a zwiększenie ceny sprzedaży energii elektrycznej wpływa na skrócenie czasu zwrotu inwestycji, ale tylko nieznacznie. Wykazano również, że istnieje optymalna pojemność magazynu energii elektrycznej. Dla analizowanego przypadku wynosiła ona 3-4 kWh, co stanowiło około 50% pokrycia dziennego zapotrzebowania na energię elektryczną dla analizowanego obiektu. W wyniku przeprowadzonych analiz można stwierdzić, że inwestycja w system złożony z instalacji fotowoltaicznej zintegrowanej z magazynem energii i inteligentnym systemem przepływu wygenerowanej energii może być opłacalna pod warunkiem skorzystania z ulg i dofinansowań oraz właściwego dopasowania mocy instalacji PV i pojemności magazynu energii do potrzeb gospodarstwa domowego. Na opłacalność inwestycji będzie miało wpływ również kształtowanie się zmian cen sprzedaży i zakupu energii elektrycznej w przyszłości.

EN

The article analyzes the impact of electricity storage on the profitability of a photovoltaic installation. The impact of the active capacity of the energy storage, the selling price of electricity and the power of the photovoltaic installation on the profitability of the investment was analyzed. As a result of the conducted analyzes, it was assessed that the investment in a prosumer photovoltaic installation integrated with an electricity storage and intelligent energy management system may be profitable, provided that part of the investment costs are covered from the subsidy from the „Mój Prąd” and thermo-modernization programs. It was found that an increase in PV plant capacity and energy storage capacity increases the payback time, and an increase in the selling price of electricity shortens the payback time, but only slightly. It has also been shown that there is an optimal electricity storage capacity. In the analyzed case, it was 3-4 kWh, which accounted for approx. 50% of the daily electricity demand of the analyzed facility. As a result of the conducted analyzes, it can be concluded that the investment in a system consisting of a photovoltaic installation integrated with an energy storage and an intelligent system for the flow of energy produced may be profitable provided that you take advantage of discounts and subsidies and appropriate adjustment of the PV installation power and energy storage capacity to the needs of the household. The profitability of investments will also be affected by changes in the sale and purchase prices of electricity in the future.

5

An analysis of heat losses from an all-year outdoor swimming pool

Pomorski Michał, Kołodko Zuzanna

Instal

|

2022

|

nr 9

37--42

EN

This paper presents an analysis of the amount of the energy needed to maintain a constant temperature in an outdoor swimming pool. The analysis was carried out using real meteorological data in the area which is rich in geothermal water that could compensate losses of heat. Calculations for 5 different temperature of water were made. Losses due to evaporation, convection, radiation processes and solar radiation gains were considered. It was determined that the evaporation process has the highest contribution to general heat loss (about 70%). The radiation process has the lowest impact on heat loss (about 8%). The convection and radiation losses were found to have a linear growth rate with the temperature of water. The evaporation loss is considered to have an exponential growth rate with water temperature, which equals exponential growth rate of the amount of the energy needed to maintain a constant temperature of water.

PL

W pracy przedstawiono analizę całorocznych nakładów energetycznych związanych z utrzymaniem stałej temperatury w basenach odkrytych. Analizę wykonano dla rzeczywistych danych meteorologicznych miejscowości, posiadającej potencjał wód geotermalnych, które mogłyby służyć do pokrywania strat ciepła. Obliczenia wykonano dla 5 poziomów temperatury wody i określono jej wpływ na straty parowania, konwekcyjne i radiacyjne, a także zyski ciepła od promieniowania słonecznego. Określono, że największy wpływ na straty ciepła, wynoszące ok. 70%, ma strata spowodowana parowaniem wody, a najmniejszy (ok. 8%) strata radiacyjna. Dodatkowo zaobserwowano, że strata konwekcyjna i radiacyjna rosną wraz z temperaturą wody w sposób liniowy, natomiast strata parowania w sposób wykładniczy, co przekłada się na wzrost nakładów energetycznych na utrzymywanie stałej temperatury wody wraz z jej wzrostem w sposób wykładniczy.

6

Przeliczanie zużycia gazu ziemnego na jednostki energii dla gospodarstw domowych

Pomorski Michał

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2021

|

Nr 3

2--6

PL

W pracy przeanalizowano wpływ stosowanej metody uśredniania arytmetycznego wartości ciepła spalania na błędy w przeliczaniu zużycia paliwa gazowego do celów grzewczych w gospodarstwach domowych. W analizie wykorzystano metodę stopniodni, uwzględniając rzeczywiste wartości współczynnika konwersji paliwa gazowego dla kilku Obszarów Rozliczeniowych Ciepła Spalania. Wyznaczono względne błędy rozliczenia zużycia paliwa gazowego dla rocznego okresu rozliczeniowego, w porównaniu do przeliczania na podstawie średniej ważonej. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono, że błąd względny stosowanej metody, z wykorzystaniem średniej arytmetycznej wartości ciepła spalania w okresie rozliczeniowym, jest na bardzo niskim poziomie, co sprawia że metoda ta jest właściwa do stosowania w określaniu zużycia gazu ziemnego w gospodarstwach domowych.

EN

Influence of arithmetic averaging method of heat of combustion on errors in gas consumption for households were analyzed in the paper. The analysis uses day degrees method, taking into account real values of the gas conversion factor for several localities. Relative errors of gas consumption compared to the conversion based on the weighted average were determined for annual period. On basis of the analysis carried out, it was found that the relative error of the applied method using the arithmetic mean of heat of combustion is a very low, which makes this method appropriate for use in determining the consumption of natural gas in households.

7

Polska fotowoltaika w trendzie wzrostowym

Pomorski Michał, Kołodko Zuzanna

Energia i Recykling : gospodarka obiegu zamkniętego

|

2020

|

nr 11

25--27

PL

Zmiany klimatyczne, rosnące ceny energii oraz zobowiązania wynikające z obecności Polski w Unii Europejskiej wymuszają konieczność transformacji energetycznej. Obok dominującego w naszym kraju sektora energii wiatrowej do głosu coraz bardziej dochodzi fotowoltaika. Według ekspertów, to właśnie PV będzie najdynamiczniej rozwijającym się OZE w najbliższych dziesięcioleciach.