Фотоэлектрические следящие системы

Рисунок 3. График зависимости  выходной мощности от напряжения.

 

Пиковая мощность ФСЭ соответствует  напряжению около 0,47 В. Таким образом, чтобы правильно оценить качество солнечного элемента, а также ради сравнения элементов между собой  в одинаковых условиях, необходимо нагрузить его так, чтобы выходное напряжение равнялось 0,47 В.

 Поэтому, желание обеспечить  максимальную отдачу от ФСЭ  приводит к необходимости сортировки элементов по выходному току.

 Важным моментом работы  ФСЭ является их зависимость  от температуры. При нагреве  элемента на один градус свыше  25°С он теряет в напряжении 0,002 В, т.е. 0,4 %/°С (рис.4).

В яркий солнечный день элементы нагреваются до 60-70°С теряя 0,07-0,09 В каждый. Это необходимо учитывать  при расчете фотоэлектрических систем энергопитания.

 

Рисунок 4 Семейство кривых ВАХ для температур 25°С и 60°С.

 

КПД обычного ФСЭ в настоящее  время колеблется в пределах 10-16 %. Это значит, что элемент размером 100*100 мм при стандартных условиях может генерировать 1-1,6 Вт.

 Стандартными условиями  для паспортизации элементов  во всем мире признаются следующие  : -освещенность 1000 Вт/м2, -температура  25°С, -спектр АМ 1,5 (солнечный спектр  на широте 45°).

 

В. Фотоэлектрические модули (ФМ)

 

 После того, как солнечные  элементы подобраны для работы, их необходимо соединить. Обычно  серийные элементы снабжены токосъемными  сетками, которые предназначены  для припайки к ним проводников.

 ФМ (рис.5) можно составлять в любой желаемой комбинации. Простейшим ФМ является цепочка из последовательно включенных ФСЭ. Также используют параллельное включение цепочек, получая так называемое последовательно-параллельное соединение.

Рисунок 5. Фотоэлектрические  модули (солнечные батареи).

 

Обычно ФМ используются для  зарядки аккумуляторных батарей (АБ) с номинальным напряжением 12 В. В  этом случае, как правило, они содержат 36 ФСЭ, которые последовательно соединяются  и герметизируются посредством  ламинации на подложке из закаленного  защитного стекла, текстолита или  алюминия. ФСЭ при этом находятся  между двумя слоями герметизирующей  пленки, без воздушного зазора. Это  достигается при использовании  технологии вакуумной ламинации. Наиболее оптимальным вариантом является использование подложки из стекла, т.к. в этом случае оно может использоваться в качестве оптически прозрачного защитного элемента. Однако в случае воздушной прослойки между защитным стеклом и ФСЭ, потери на отражение и поглощение могут достигать 20-30 % по сравнению с 12 % - без воздушной прослойки.

 Электрические параметры  ФМ (рис.6) представляются как и для отдельного солнечного элемента в виде вольтамперной кривой при стандартных условиях (Standart Test Conditions), т.е., при солнечной радиации 1000 Вт/м2, температуре - 25°С и солнечном спектре на широте 45°(АМ1,5).

Рисунок 6. Электрические  параметры ФМ.

 

Точка пересечения кривой с осью напряжений называется напряжением  холостого хода - Uxx, точка пересечения  с осью токов - током короткого  замыкания Iкз. Максимальная мощность модуля определяется как наибольшая мощность при STC (Standart Test Conditions).

 Напряжение, соответствующее  максимальной мощности, называется  напряжением максимальной мощности (рабочим напряжением - Up), а соответствующий  ток - током максимальной мощности (рабочим током - Ip).

 Значение рабочего  напряжения для модуля, состоящего  из 36 элементов, таким образом,  будет около 16…17 В (0,45….0,47 В на элемент) при 25°С.

 Такой запас по напряжению  по сравнению с напряжением  полного заряда аккумуляторной  батареи (для кислотных аккумуляторов  - 14,4 В) необходим для того, чтобы  компенсировать потери в контроллере  заряда-разряда аккумуляторной батареи и потери в ФМ при его нагреве.

 Следует заметить, что  напряжение холостого хода модуля  мало зависит от освещенности, в то время как ток короткого  замыкания, а соответственно и  рабочий ток, прямо пропорциональны освещенности.

 Ниже приведено описание  типового ФМ в каркасном исполнении, выпускаемой Рязанским заводом  металлокерамических приборов (РЗМКП).

 

Фотоэлектрический модуль на основе монокристалического  кремния типа PSM 5 75ВТ

 

Применение 

• Электрификация сельского хозяйства;
• Домашние солнечные системы;
• Насосные водяные станции;
• Системы телекоммуникации;
• Строительство;
• Сетевые системы.

 

Конструкция

• Окрашенная алюминиевая рама 38 мм;
• 36 монокристаллических солнечных элементов последовательно;
• Стекло марки M1 закаленное;
• Герметизация метилметакрилат, PET;
• Соединительная коробка с защитой IP65 TYCO;
• Напряжение в системе до 600 В;
• Для удобства установки в раме предусмотрено 4 отверстия диаметром 5,5 мм;
• Для уменьшения потерь при затенении в соединительной коробке установлено 2 диода.

 

Стандарты качества

• Разработан с учетом требований стандарта IEC 61215;
• Каждый модуль подвергается индивидуальной проверке и тестированию.