2019/20. 11/21/2019 SKIS /20 1

Транскрипт

1 2019/20. 11/21/2019 SKIS /20 1

2 Solarne komponente i sistemi VII semestar kredita Modul E 2OEE7O02 Modul US 2OEU7A05 Modul EKM OEM7O04 Prof.dr Dragan Pantić, kabinet 337, dragan.pantic@elfak.ni.ac.rs Prof. dr Dragan Mančić, kabinet 106, dragan.mancic@elfak.ni.ac.rs Dr Sanja Aleksić, kabinet 347, sanja.aleksic@elfak.ni.ac.rs Dipl. inž. Igor Jovanović, kabinet M2-4, igor.jovanovic@elfak.ni.ac.rs

3 Pretvaranje CO 2 u CH 4 Mešavina vode i CO 2 se korišćenjem klastera nanocevi od titanijum oksida koje su prekrivene katlizatorom pretvara u CH 4 pri čemu se kao izvor energije koristi Sunce. Primena nanotehnologije 11/21/2019 NANOTEHNOLOGIJE /12 3

4 RECTENNA Specijalni tip antene koji se koristi za direktnu konverziju elektromagnetne energije u DC struju 11/21/2019 SKIS /13 4

5 Oktobar istraživači sa Georgia Institute of Technology su predstavili prvu optical rectenna za koju se pretpostavlja da će biti osnova za razvoj nove generacije visokoefikasnih solarnih ćelija. 11/21/2019 SKIS /13 5

6 Šta je sledeće? 11/21/2019 SKIS /13 6

10 11/21/2019 SKIS /13 10

11 11/21/2019 SKIS /19. 11

12 11/21/2019 SKIS /19. 12

13 O 3 ozon CO 2 ugljen dioksid H 2 O vodena para Atmosferski efekti 11/21/2019 SKIS /14 13

14 Air Mass predstavlja dužinu koju svetlost prođe kroz atmosferu, pre nego što stigne do površine Zemlje, normalizovano sa najkraćim putem kada je Sunce direktno iznad glave. Air Mass 11/21/2019 SKIS /14 14

15 Intenzitet direktne komponente solarnog zračenja u funkciji AM: Intenzitet zračenja raste sa povećanjem nadmorske visine: konstanta a=0.14 h nadmorska visina Određivanje AM 11/21/2019 SKIS /14 15

16 Pozicija Sunca zavisi od: pozicije na Zemlji, vremena u toku godine, vremena u toku dana. Prividno kretanja Sunca ima najveći uticaj na količinu snage koju prima solarni kolektor. Intenzitet zračenja se menja u zavisnosti od ugla između sunčevih zraka i površine koja apsorbuje zračenje. Kretanje Sunca 11/21/2019 SKIS /14 16

17 Snaga je srazmerna cosq Modeliranje putanje Sunca zahteva poznavanje: uglova (azimut i elevacija), dan u godini, i vreme u toku dana. Kretanje Sunca 11/21/2019 SKIS /14 17

18 Zavisnost snage od ugla 11/21/2019 SKIS /14 18

19 LST Local Solar Time se definiše kada je Sunce u najvišoj poziciji na nebu LT Local Time se razlikuje od LST zbog eksentričnosti Zemljine putanje, i prilagođavanja: vremenske zone i zimsko vreme. LST i LT DT GMT razlika između LT i GMT 15 o =360 o /24 11/21/2019 SKIS /14 19

20 Equation of Time (u min.) je empirijska jednačina koja uvodi korekciju usled ekscentričnosti Zemljine putanje i njenog aksijalnog nagiba. d broj dana u godini od početka godine Jednačina vremena - EoT 11/21/2019 SKIS /14 20

21 Time Correction Factor TC (u min.) izračunava varijaciju LST u okviru jedne vremenske zone, zbog promena geografske dužine u vremenskoj zoni, pri čemu uključuje i EoT. Local Solar Time LST se određuje na osnovu prethodne dve korekcije, kako bi se podesilo lokalno vreme (LT): Hour Angle konvertuje LST u broj stepeni koje Sunce pređe preko neba. Faktor korekcije vremena TC Lokalno solarno vreme LST Časovni ugao - HRA 11/21/2019 SKIS /14 21

22 Ugao deklinacije d se menja u toku godine zbog nagiba ose rotacije Zemlje. Osa je nagnuta o i ugao deklinacije se menja plus ili minus ovaj ugao. d=0 samo za prolećnu i jesenju ravnodnevicu. Ugao deklinacije - d 11/21/2019 SKIS /14 22

23 Ugao deklinacije se određuje korišćenjem izraza: d je broj dana u godini Jan 1: d=1 Ugao deklinacije - d 11/21/2019 SKIS /14 23

24 IZLAZAK SUNCA - JUTRO PODNE Ugao elevacije a ZALAZAK SUNCA - VEČE 11/21/2019 SKIS /14 24

25 Važan parametar pri projektovanju PV sistema je maksimalni ugao elevacije, tj. maksimalna visina Sunca na nebu u toku godine. Dešava se u solarno podne i zavisi od geografske širine i ugla deklinacije Ugao elevacije u solarno podne: Ugao elevacije: j geografska širina mesta d ugao deklinacije HRA časovni ugao Ugao elevacije a 11/21/2019 SKIS /14 25

26 Zenitni ugao je ugao između pozicije Sunca i vertikale. Sličan uglu elevacije, samo se meri od vertikale. Zenitni ugao - z 11/21/2019 SKIS /14 26

27 IZLAZAK SUNCA - JUTRO PODNE Ugao azimuta ZALAZAK SUNCA - VEČE 11/21/2019 SKIS /14 27

28 Ugao azimuta definiše pravac iz koga dolazi sunčeva svetlost. Solarno podne Sunce je direktno na jugu (za severnu hemisferu). j geografska širina mesta d ugao deklinacije HRA časovni ugao a - ugao elevacije Ugao azimuta 11/21/2019 SKIS /14 28

29 Ugao azimuta i ugao elevacije u solarno podne su dva najvažnija ugla za orijentaciju PV modula Pozicija Sunca 11/21/2019 SKIS /14 29

30 11/21/2019 SKIS /14 30

31 11/21/2019 SKIS /14 31

32 11/21/2019 SKIS /14 32

33 11/21/2019 SKIS /14 33

34 Snaga na PV modulu zavisi od ugla između modula i Sunca Gustina snage je maksimalna kada je PV modul normalan na Sunce. S obzirom da se ugao između Sunca i fiksirane površine kontinuirano menja, menja se i gustina snage na fiksnom PV modulu. Solarno zračenje na iskošenoj površini 11/21/2019 SKIS /14 34

35 a ugao elevacije, b tilt ugao modula meren prema horizontali Solarno zračenje na iskošenoj površini 11/21/2019 SKIS /14 35

36 Na osnovu jednačine pozicije Sunca na nebu u toku godine, solarno zračenje na površini koja je pod datim tilt uglom, može se izračunati u funkciji geografske širine i dana u godini. Izračunavanje solarne insolacije 11/21/2019 SKIS /14 36

37 Izračunavanje solarne insolacije 11/21/2019 SKIS /14 37

41 Problem 1 11/21/2019 SKIS /14 41

42 Rešenje 1 11/21/2019 SKIS /14 42

43 Kako solarna ćelija radi? Struktura solarne ćelije 11/21/2019 SKIS /14. 43

44 Kako solarna ćelija radi? Apsorpcija fotona generiše par elektron-šupljina 11/21/2019 SKIS /14. 44

45 Kako solarna ćelija radi? p-n spoj sprečava rekombinaciju, polje na spoju razdvaja nosioce naelektrisanja 11/21/2019 SKIS /14. 45

46 Kako solarna ćelija radi? Posle prolaska kroz opterećenje elektron se sreće sa šupljinom i kolo se zatvara 11/21/2019 SKIS /14. 46

47 Kako solarna ćelija radi? Verovatnoća prikupljanja nosilaca naelektrisanja 11/21/2019 SKIS /14. 47

48 G(x) brzina generacije CP(x) verovatnoća prikupljanja nosilaca q naelektrisanje elektrona W debljina komponente a(l) koeficijent apsorpcije H 0 broj fotona na određenoj talasnoj dužini Kako solarna ćelija radi? Generisana struja zavisi od generacije nosilaca i verovatnoće prikupljanja nosilaca naelektrisanja 11/21/2019 SKIS /14. 48

49 Kako solarna ćelija radi? Kvantna efikasnost (Q.E.) prestavlja odnos prikupljenih naelektisanja i ukupnog broja fotona 11/21/2019 SKIS /14. 49

50 Kako solarna ćelija radi? Spektralni odziv predstavlja odnos generisane struje i incidentne snage koja dolazi na SC 11/21/2019 SKIS /14. 50

51 Kako solarna ćelija radi? I-V karakteristika - neosvetljena SC ima istu karakteristiku kao dioda 11/21/2019 SKIS /14. 51

52 Kako solarna ćelija radi? I-V karakteristika kada se osvetli SC genriše snagu 11/21/2019 SKIS /14. 52

53 Kako solarna ćelija radi? I-V karakteristika veći intenzitet svetlosti daje veći pomeraj karakteristike 11/21/2019 SKIS /14. 53

54 q naelektrisanje elektrona G brzina generacije Ln difuziona dužina elektrona Lp difuziona dužina šupljina Zavisi od: površine SC broja fotona spektra incidentne svetlosti optičkih osobina materijala (apsorpcija i refleksija) verovatnoće prikupljanja nosilaca Kako solarna ćelija radi? Struja kratkog spoja - I SC 11/21/2019 SKIS /14. 54

55 Kako solarna ćelija radi? Napon kratkog spoja - V OC 11/21/2019 SKIS /14. 55

56 Empirijski izraz: Kako solarna ćelija radi? Fill factor FF predstavlja najveći pravougaonik koji fituje IV karakteristiku 11/21/2019 SKIS /14. 56

57 Kako solarna ćelija radi? Efikasnost h predstavlja najvažniju karakteristiku SC 11/21/2019 SKIS /14. 57