Μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού στοιχείου Πειραματική διαδικασία 1/5. Προκαταρκτικές ρυθμίσεις

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού στοιχείου Πειραματική διαδικασία 1/5. Προκαταρκτικές ρυθμίσεις"

Ἰφιγένεια Βιτάλης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Πειραματική διαδικασία 1/5 Προκαταρκτικές ρυθμίσεις Συνδέουμε το καλώδιο USB στο Arduino Καλούμε την εφαρμογή SolarInsight από την επιφάνεια εργασίας. Συνδέουμε το καλώδιο της τροφοδοσίας στην πλακέτα της τροφοδοσίας (προσοχή όχι στην πλακέτα του Arduino).Θα ανάψει το κόκκινο Led. Στην εφαρμογή SolarInsight επιλέγουμε την καρτέλα I-V Επιλέγουμε την θύρα COM3 και πατάμε το κουμπί Stream. Ελέγχουμε με το κουμπί Load αν το σύστημα παίρνει μετρήσεις: πατώντας το κουμπί Load θα πρέπει να εμφανιστούν στις στήλες Ι και V τιμές διαφορετικές του μηδενός. Σε αυτήν την περίπτωση το σύστημα μπορεί να πάρει μετρήσεις, οπότε πατάμε το κουμπί Clear Data Προσοχή: όπου χρειάζεται να εισαχθεί αριθμητική τιμή με δεκαδικά, πρέπει να γράφεται με τελεία και όχι με κόμμα.

2 Πειραματική διαδικασία 2/5 Α) Χαρακτηριστικές καμπύλες Ι-V (έντασης τάσης) και P-V(ισχύος-τάσης) του φωτοβολταϊκού στοιχείου 1. Επιλέξτε την καρτέλα Ι-V 2. Επιλέξτε την θύρα COM3 και πατήστε το κουμπί Stream. 3. Μετρήστε τη θερμοκρασία πατώντας το κουμπί Temperature. Επαναλάβετε αργά τη μέτρηση μερικές φορές έως ότου σταθεροποιηθεί η θερμοκρασία. 4. Πάρτε 20 μετρήσεις τάσης-ρεύματος μεταβάλλοντας το φορτίο (πατήστε το κουμπί Load από 0% έως 100%). Οι μετρήσεις σας αναγράφονται στον αντίστοιχο πίνακα. Χρησιμοποιώντας τα βελάκια του πληκτρολογίου μπορείτε να ανεβοκατέβετε στον πίνακα προκειμένου να δείτε τις μετρήσεις σας 5. Καταγράψτε τις μετρήσεις σας σε αρχείο πατώντας το κουμπί Save. (Δημιουργήστε ένα φάκελο με το όνομα του δίωρου που παρακολουθείτε και αποθηκεύστε το αρχείο των μετρήσεων. Αυτό έχει όνομα : YEAR_MONTH_DATA_TIME_IV_T, όπου Τ προσθέστε τη θερμοκρασία στην οποία λήφθησαν οι μετρήσεις σας, π.χ Τ30 αν η θερμοκρασία ήταν 30 ο C. 6. Κάντε την γραφική παράσταση I-V πατώντας το κουμπί Plot. 7. Κάντε προσαρμογή (fit) στς μετρήσεις σας εισάγοντας κατάλληλες τιμές για τις μεταβλητές: ρεύμα κόρου (Ιsc), αριθμός κυψελίδων από τις οποίες αποτελείται το φωτοβολταϊκό στοιχείο (cells), θερμοκρασία του φωτοβολταϊκού στοιχείου (temperature) και παράγοντας ιδανικής διόδου (ideality factor). Το πρόγραμμα που πραγματοποιεί την προσαρμογή της καλύτερης καμπύλης που διέρχεται από τις πειραματικές μετρήσεις σας, υπολογίζει την τιμή της τάσης ανοιχτού κυκλώματος (open circuit: Voc) καθώς και την τιμή.του Ι 0 (ανάστροφο ρεύμα κόρου του στοιχείου). Αυτές αναγράφονται επάνω στον καμβά του γραφήματος. Σημειώστε την τιμή Voc (θα την χρειαστείτε στο simulation). 8. Κρατήστε αντίγραφο της γραφικής παράστασης σε αρχείο πατώντας το κουμπί Save. Στο όνομα του αρχείου εισάγετε τη θερμοκρασία του φωτοβολταϊκού διότι θα την χρειαστείτε στα επόμενα βήματα του πειράματός. 9. Κάντε τη γραφική παράσταση P-V πατώντας το κουμπί Plot. 10. Κάντε την προσαρμογή (fit) της καλύτερης καμπύλης που ικανοποιεί τις πειραματικές μετρήσεις σας πατώντας το κουμπί Fit. To πρόγραμμα υπολογίζει την τιμή του σημείου μέγιστης ισχύος (MPP-Maximum Power Point) και την αναγράφει επάνω στον καμβά της γραφικής παράστασης. 11. Δημιουργείστε αντίγραφο της γραφικής παράστασης P-V στο δίσκο του υπολογιστή πατώντας το κουμπί Save. Στο όνομα του αρχείου εισάγετε τη θερμοκρασία του φωτοβολταϊκού (θα τη χρειαστείτε στα επόμενα βήματα του πειράματός). 12. Για να υπολογιστεί η απόδοση του φωτοβολταϊκού (efficiency), χρειάζεστε την τιμή της φωτεινής ροής ανά μονάδα επιφάνειας (irradiance) των LEDs που φωτίζουν το φωτοβολταϊκό στοιχείο. Προκειμένου ο αισθητήρας που είναι τοποθετημένος πάνω στη συσκευή να σας επιστρέψει την τιμή της φωτεινής ροής ανά μονάδα επιφάνειας (σε mw/cm 2 ) πατήστε το κουμπί irradiance. Σημειώστε την τιμή αυτή στο φύλλο μετρήσεών σας γιατί θα σας χρειαστεί στη συνέχεια του πειράματός. 13. Eισάγετε στο πεδίο MPP την τιμή της μέγιστης ισχύος (Maximum Power Point) η οποία έχει υπολογιστεί από την προσαρμογή στην καμπύλη P-V. Το πρόγραμμα επιστρέφει την τιμή της απόδοσης του φωτοβολταϊκού (efficiency) στο αντίστοιχο πεδίο. Σημειώστε αυτήν την τιμή στο φύλλο μετρήσεών σας γιατί θα την χρειαστείτε στο επόμενο βήμα.

3 Πειραματική διαδικασία 3/5 B) Υπολογισμός της εξάρτησης της απόδοσης του φωτοβολταϊκού στοιχείου από τη γωνία πρόσπτωσης του φωτός 1. Επιλέξτε την καρτέλα Angle Dependence 2. Μετακινήστε το φωτοβολταϊκό στις 70 μοίρες χρησιμοποιώντας το κουμπί Tilt Degrees και πριν πάρετε μετρήσεις καθαρίστε τον πίνακα μετρήσεων πατώντας το κουμπί Clear Data. 3. Πάρτε 20 μετρήσεις μεταβάλλοντας το φορτίο (κουμπί Load). Οι μετρήσεις σας αναγράφονται στον αντίστοιχο πίνακα Καταγράψτε τις μετρήσεις σας σε αρχείο πατώντας το κουμπί Save Data. Στο όνομα του αρχείου γράψτε την γωνία και την θερμοκρασία που αντιστοιχούν στις μετρήσεις σας. 4. Κάντε το γράφημα P-V πατώντας το κουμπί ΜultiPlot. 5. Σώστε το γράφημα πατώντας το Save και αλλάζοντας το όνομα του αρχείου. 6. Κάντε προσαρμογή (fit) στις μετρήσεις σας πατώντας το κουμπί Fit αφού εισάγετε κατάλληλες τιμές στα πεδία Ιsc, cells, Temperature, ideality factor. Το πρόγραμμα που κάνει την προσαρμογή επιστρέφει την τιμή της μέγιστης ισχύος (Maximum Power Point MPP) πάνω στο γράφημα. Συμπληρώστε στον κατάλληλο πίνακα της καρτέλας την τιμή MPP της μέγιστης ισχύος και την τιμή της γωνίας στην οποία αντιστοιχεί. 7. Αλλάξτε τη γωνία στις 60 μοίρες με το κουμπί Tilt Degrees και μετά πατήστε Clear Data για να πάρετε νέες μετρήσες. 8. Επαναλάβατε τα βήματα 2 έως 5 και εισάγετε τη νέα τιμή του MPP απο το fit στον κατάλληλο πίνακα. 9. Εισάγετε στον πίνακα την τιμή MPP που είχατε βρει στις 90 μοίρες. 10. Κάντε τη γραφική παράσταση της μέγιστης ισχύος συναρτήσει της γωνίας πατώντας το κουμπί Plot. 11. Κρατήστε αντίγραφο του παραπάνω γραφήματος πατώντας το κουμπί Save και αλλάζοντας το όνομα του αρχείου. 12. Αν θέλετε να συγκρίνετε όλες τις παραπάνω μετρήσεις σας σε κάθε διαφορετική γωνία, φορτώστε τα αρχεία των μετρήσεων σας υπό διαφορετική γωνία στον πίνακα των μετρήσεων πατώντας το κουμπί Open και στη συνέχεια πατήστε το κουμπί Multiplot. Κρατήστε αντίγραφο του συγκριτικού γραφήματος πατώντας το κουμπί Save.

4 Πειραματική διαδικασία 4/5 Γ) Υπολογισμός της εξάρτησης της απόδοσης του φωτοβολταϊκού στοιχείου από τη φωτεινή ροή 1. Επιλέξτε την καρτέλα irradiance dependence 2. Φωτίστε το φωτοβολταικό με 88% της πλήρους φωτεινότητας χρησιμοποιώντας το κουμπί Brightness και πριν πάρετε μετρήσεις ανανεώστε τον πίνακα μετρήσεων πατώντας το κουμπί Clear. Καταγράψτε τις μετρήσεις σας σε αρχείο πατώντας το κουμπί Save Data. Στο όνομα του αρχείου γράψτε τη φωτεινότητα και την θερμοκρασία που αντιστοιχούν στις μετρήσεις σας. 3. Κάντε το γράφημα P-V πατώντας το κουμπί ΜultiPlot 4. Σώστε το γράφημα πατώντας το Save και αλλάζοντας το όνομα του αρχείου. 5. Κάντε προσαρμογή (fit) στις μετρήσεις σας πατώντας το κουμπί Fit αφού εισάγετε κατάλληλες τιμές στα πεδία Ιsc, cells, Temperature, ideality factor. Το πρόγραμμα που κάνει την προσαρμογή επιστρέψει την τιμή της μέγιστης ισχύος (Maximum Power Point MPP) πάνω στο γράφημα. Συμπληρώστε στον κατάλληλο πίνακα της καρτέλας την τιμή MPP της μέγιστης ισχύος και την τιμή της γωνίας στην οποία αντιστοιχεί. 6. Αλλάξτε τη φωτεινότητα στο 79% από το κουμπί Brightness και μετά πατήστε Clear Data για να πάρετε νέες μετρήσεις. 7. Επαναλάβατε τα βήματα 2 έως 5 και εισάγετε τη νέα τιμή του. MPP που έχετε βρει απο το fit, στον κατάλληλο πίνακα. 8. Εισάγετε στον πίνακα και την τιμή MPP που ειχατε βρει στo 100% irradiance 9. Κάντε τη γραφική παράσταση της μέγιστης ισχύος συναρτήσει της φωτεινότητας πατώντας το κουμπί Plot. 10. Κρατήστε αντίγραφο του παραπάνω γραφήματος πατώντας το κουμπί Save και αλλάζοντας το όνομα του αρχείου. 11. Αν θέλετε να συγκρίνετε όλες τις παραπάνω μετρήσεις σας σε κάθε φωτεινότητα, φορτώστε τα αρχεία των μετρήσεών σας υπό διαφορετική φωτεινότητα στον πίνακα των μετρήσεων πατώντας το κουμπί Open και στη συνέχεια πατήστε το κουμπί Multiplot. Κρατήστε αντίγραφο του συγκριτικού γραφήματος πατώντας το κουμπί Save.

5 Πειραματική διαδικασία 5/5 Δ) Προσομοίωση της εξάρτησης των χαρακτηριστικών του φωτοβολταϊκού στοιχείου από τη θερμοκρασία 1. Επιλέξτε την καρτέλα simulation 2. Ανοίξτε το αρχείο των μετρήσεων που είχατε πάρει όταν το φωτοβολταϊκό στοιχείο ήταν σε οριζόντια θέση πατώντας το κουμπί Οpen. 3. Στην καρτέλα Model Validation κάντε το γράφημα των μετρήσεων σας πατώντας το κουμπί Plot data 4. Εισάγετε στο πεδίο cells τον αριθμό των cells. 5. Εισάγετε στα πεδία Temperature τη θερμοκρασία από το όνομα του αρχείου και στα πεδία Isc, ideality factor και Voc κατάλληλες τιμές έτσι ώστε το μοντέλο της προσομοίωσης να ταιριάζει με τα πειραματικά δεδομένα σας. Πατήστε το κουμπί Data validation για να δείτε πάνω στο γράφημα το μοντέλο και τα πειραματικά δεδομένα σας. 6. Κρατήστε αντίγραφο της γραφικής παράστασης πατώντας το κουμπί Save. 7. Στο πάνελ Temperature Dependence xρησιμοποιήστε τις παραμέτρους που βρήκατε στα προηγούμενα βήματα προκειμένου να κάνετε προσομοιώσεις της απόκρισης του φωτοβολταικου για διαφορετικές θερμοκρασίες. Θέστε τέσσερεις διαφορετικές θερμοκρασίες στον πίνακα Temperature και πατήστε το κουμπί Simulation 8. Κρατήστε αντίγραφο του γραφήματος πατώντας το κουμπί Save

Σχετικά έγγραφα

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιείται στην άσκηση φαίνεται στην φωτογραφία του σχήματος 1:

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιείται στην άσκηση φαίνεται στην φωτογραφία του σχήματος 1: ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. Πειραματική Διάταξη Η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιείται στην άσκηση φαίνεται στην φωτογραφία του σχήματος 1: Σχήμα 1 : Η πειραματική συσκευή για τη μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού