Σχήμα 4. (α) Συνολική διάταξη στο ύπαιθρο: ΦΒ πλαίσιο συνδεδεμένο στο ηλεκτρονικό φορτίο και πυρανόμετρο σε ίδια γωνία κλίσης με το ΦΒ πλαίσιο. (β) Καταγραφή μετρήσεων Ι-V ΦΒ πλαισίου. Τα βέλη δηλώνουν αύξηση ή ελάττωση τιμών, ανάλογα με τη φορά τους. Διπλό βέλος σημαίνει γρηγορότερη αλλαγή τιμών. Το 50% αφορά στο ήμισυ της μεταβολής.

Σκοπός: Μελέτη λειτουργίας και των χαρακτηριστικών του ΦΒ πλαισίου

Εργασίες: Μετρήσεις στο ύπαιθρο (ΦΒ πεδίο του εργαστηρίου), με αξιοποίηση του ηλιακού φωτός: Μέτρηση ηλιακής ακτινοβολίας στο επίπεδο του ΦΒ πλαισίου. Πειραματικές μετρήσεις ρεύματος – τάσης του ΦΒ πλαισίου. Κατασκευή χαρακτηριστικών καμπυλών I-V, FF, απόδοση. Μέτρηση θερμοκρασίας αέρα, ΦΒ πλαισίου.

Θεωρητική αναφορά: Το ΦΒ πλαίσιο και τα χαρακτηριστικά του. Καμπύλες I-V, υπό δεδομένο φωτισμό. Καμπύλη ισχύος. Παράγοντας πλήρωσης FF. (Βιβλιογραφία μαθήματος, στο τέλος της άσκησης)

Απαιτούμενα μέσα: “Ηλεκτρονικό φορτίο”, Πυρανόμετρο, Πολύμετρα, Θερμόμετρο θερμίστορ.

“Ηλεκτρονικό φορτίο”: Περιγραφή: Το ηλεκτρονικό φορτίο είναι μια διάταξη που παίζει το ρόλο της μεταβλητής αντίστασης, με βάση την οποία λαμβάνονται τα σημεία ρεύματος-τάσης, της χαρακτηριστικής καμπύλης I-V του ΦΒ πλαισίου.

ΕΡΓΑΣΙΕΣ

Εργασίες στο ύπαιθρο

1. Να μετρήσετε τις διαστάσεις του ΦΒ πλαισίου (εξωτερικές): Ll = ……..mm, L2 = …....mm

2. Σημειώστε την ευαισθησία ε του πυρανομέτρου (αναγράφεται στο σώμα του οργάνου) ε = V/Wm^-2

3. Να τοποθετήσετε το διατιθέμενο ΦΒ πλαίσιο έτσι ώστε οι ακτίνες του ηλιακού φωτός να προσπίπτουν σχεδόν κάθετα στο ΦΒ πλαίσιο. Το πυρανόμετρο που θα χρησιμοποιήσετε, είναι στερεωμένο σε χωριστή μεταλλική βάση επί του ΦΒ πλαισίου, έτσι ώστε η επιφάνεια του πυρανομέτρου να είναι παράλληλη με το επίπεδο του (Σχήμα 4α). Να συνδέσετε τους ακροδέκτες του στη διάταξη, που αναφέραμε ως «ηλεκτρονικό φορτίο» και να ενεργοποιήσετε τα όργανα, βολτόμετρο και αμπερόμετρο, αφού τα συνδέσετε στις θέσεις που υποδεικνύονται στην όψη της συσκευής (Σχήμα 4β). Να πραγματοποιήσετε μερικές δοκιμαστικές μετρήσεις για να εξοικειωθείτε με τον τρόπο λειτουργίας της διάταξης.

4. Όταν θα είστε έτοιμοι για μέτρηση να βεβαιωθείτε για τον προσανατολισμό του ΦΒ πλαισίου προς τον ήλιο και να καταγράψετε την πυκνότητα ισχύος ηλιακής ακτινοβολίας.

Ένδειξη πυρανομέτρου: mV

5. Χωρίς καθυστέρηση, να προχωρήσετε σε μετρήσεις ρεύματος-τάσης, τις οποίες στη συνέχεια θα αξιοποιήσετε για τη χάραξη της αντίστοιχης χαρακτηριστικής I–V του ΦΒ πλαισίου. Οι εργασίες 3 και 4 να εκτελεστούν σύντομα, σε χρονικό διάστημα όχι περισσότερο από 5 min. Σημείωση: Για διευκόλυνσή σας, να έχετε προετοιμάσει πίνακες με τις απαιτούμενες στήλες για όλες τις μετρήσεις που θα κάνετε στα πλαίσια αυτής της άσκησης.

6. Να επαναλάβετε τις εργασίες 4 έως και 5, άλλες τρεις φορές, στρέφοντας το ΦΒ πλαίσιο, ώστε κάθε φορά να μεταβάλλεται η αζιμουθιακή του γωνία κατά, περίπου, 20^ο, προς την ίδια φορά στροφής.

Εργασίες στο σπίτι

7. Να δημιουργήσετε δύο γραφήματα, ένα για τις καμπύλες I-V και ένα για τις Ρ-V σημειώνοντας σε κάθε καμπύλη την αντίστοιχη πυκνότητα ισχύος της ηλιακής ακτινοβολίας.

8. Να κατασκευάσετε το διάγραμμα P_m – E, της μέγιστης ισχύος σε συνάρτηση με την πυκνότητα ισχύος της ηλιακής ακτινοβολίας.

9. Να υπολογίσετε την απόδοση η_mo, του ΦΒ πλαισίου στις συγκεκριμένες συνθήκες.

10. Να υπολογίσετε τον αντίστοιχο παράγοντα πλήρωσης FF.

11. Να παραστήσετε γραφικά α) το συντελεστή απόδοσης και β) τον παράγοντα πλήρωσης, σε συνάρτηση με την αντίστοιχη πυκνότητα ισχύος της ηλιακής ακτινοβολίας.
     

Βιβλιογραφία μαθήματος: Φωτοβολταϊκά Συστήματα, Ι. Φραγκιαδάκης, Εκδόσεις ΖΗΤΗ.

Παράγραφοι: 3.7 (3.7.1, 3.7.2), 3.8 (3.8.1 (3.8.1.1). 3.82, 3.8.3, 3.8.4, 3.8.5, 3.9 καθώς και 3.4 (3.4.1, 3.4.2, 3.4.3, 3.4.4, 3.4.5, 3.4.6 (3.4.6.1).