В 20-х годах, солнечная отрасль начала бурное развитие, и солнечные панели находят все более широкое и разностороннее применение, в качестве источника питания. Для их правильного применения, нужно понимать электрические процессы, которые в них протекают.
Основной характеристикой солнечных панелей является их Вольт — Амперная характеристика (ВАХ).
Для снятия ВАХ солнечных панелей, используют достаточно дорогие профессиональные приборы. Но, с помощью Raspberry Pi, можно построить относительно дешевый и точный прибор, пригодный для снятия ВАХ характеристик любой современной солнечной панели.
Благодаря цене и точности, IV Curve Tracer идеально подходит для учебных целей в школах и высших учебных заведениях, и уже давно широко применяется в зарубежных университетах.
График ВАХ солнечной панели, построенный с помощью IV Curve Tracer (1)
На графике ВАХ, в первую очередь, нужно обратить внимание на следующие характеристики: Iкз (Isc) — ток короткого замыкания и Uхх (Voc) — напряжение холостого хода.
Рассмотрим подробнее каждый из них
Iкз (Isc) — ток короткого замыкания — это максимальный ток, который может выдавать солнечная панель, при условии, что сопротивление нагрузки равно нулю.
Uхх (Voc) — напряжение холостого хода — это максимальное напряжение, которое возникает при нулевом токе на солнечной батарее.
ВАХ график солнечной панели обычно строится для для определенных условий как освещенности, так и температуры (2), (3).
Зависимость тока, напряжения и мощности лучше всего отражает следующий график (4).
Проанализировав графики, можно сделать следующие выводы — ток панели напрямую зависит от уровня освещенности, и почти не меняется под воздействием температуры. Напряжение наоборот, очень чувствительна к температуре окружающей среды, поэтому обязательно надо делать поправку на температурный коэффициент, и правильно рассчитывать стринг солнечных панелей.
Для получения максимальной мощности от солнечной панели, используются MPPT трекеры (отслеживание точки максимальной мощности), т.к. при изменении параметров освещенности, температуры будет меняться и положение точки максимальной мощности (5).
Также, часто востребованным является понятие коэффициента заполняемости, который определяется как соотношение максимальной мощности солнечной панели к произведению Iкз и Uхх. Коэффициент заполняемости равен соотношению прямоугольников А и Б (6), и фактически является коэффициентом преобразования электрической мощности в полезную мощность. Для современных солнечных панелей он составляет более 0,85 и больше.
Самым распространенным показателем для солнечных панелей является показатель эффективности. Он определяется как соотношение максимальной электрической мощности солнечной панели, к мощности солнечного света, попадающего на нее. Принято приводить показатели для STC условий (стандартных условий тестирования), когда уровень облучения составляет 1000 Вт / м2, температура солнечной панели 25 ⁰С, и массы воздуха 1,5. Для лучших панелей, которые массово изготавливаются в 2021 году он составляет порядка 22%.
Таким образом, для проверки соответствия солнечной панели ее заявленным характеристикам, нам необходимо собрать стенд, который обеспечит световой поток и температуру на уровне STC, и снять ее ВАХ характеристику с помощью IV Curve Tracer.
Присоединяйтесь к нам!
Telegram https://t.me/greenpowertalkg