Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Instal

2 2023

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Wpływ warunków atmosferycznych na pracę modułów fotowoltaicznych

Janowicz Weronika, Mika Hanna, Woźniak Angelika, Pomorski Michał

Instal

2023

nr 3

16--22

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.

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.

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

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.

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.