fotovoltaick é systémy a5m13vso soubor předn áš ek
DESCRIPTION
Fotovoltaick é systémy A5M13VSO soubor předn áš ek. Prof. Ing. V í tězslav Benda, CSc. ČVUT v Praze, Fakulta elektrotechnick á Katedra elektrotechnologie. Osnovy přednášek: 1. Solární energie (spektra, vliv zeměpisné polohy a klimatu). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Fotovoltaické systémy A5M13VSO
soubor přednášek
Prof. Ing. Vítězslav Benda, CSc.
ČVUT v Praze, Fakulta elektrotechnická
Katedra elektrotechnologie
Osnovy přednášek:
1. Solární energie (spektra, vliv zeměpisné polohy a klimatu).2. Fotovoltaické články – základní struktura a parametry3. Technologie PV článků a modulů z krystalického křemíku4. Technologie tenkovrstvých článků a modulů 5. Fotovoltaické systémy pro výrobu elektrické energie. Autonomní systémy6. Fotovoltaické systémy připojené k elektrické síti7. Testování PV modulů 8. Navrhování fotovoltaických elektráren.9. Fotovoltaické systémy na budovách
10. Provozní podmínky fotovoltaických systémů
11. Provozní spolehlivost fotovoltaických systémů.12. Ekonomické aspekty fotovoltaiky13. Vliv fotovoltaických systémů na rozvodnou síť14. Současné trendy v oblasti fotovoltaiky.
Solární energie (spektra, vliv zeměpisné polohy a klimatu).
A5M13FVS-1
Celosvětovou roční potřebu energie Slunce vyzáří na Zemi přibližně během tří hodin
Se slunečním zářením jsou spojeny
• biomasa
• pohyb vzduchu
• koloběh vody
Předpokládaný vývoj spotřeby energie
Fotovoltaika – přímá přeměna energie
slunečního záření na elektrickou energii
Potenciál fotovoltaiky
Při intenzitě dopadajícího záření až 1000 W/m2
může FV systém vyrobit za rok 60 – 260 kWh/m2
1000W/m2
1 – 6MWh/m2
Přímé záření(paprsky)
Rozptýlené (difúzní) záření
Na povrch atmosféry dopadá záření o střední intenzitě 1367 W/m2
Na povrch atmosféry Země dopadá záření o výkonu přibližně 180 000 TW
SJ
V
Z22.12.
21.3.23.9.
21.6.
16,5°
40°
63,5°
Koeficient atmosférické masy
Záření vstupuje do atmosféry pod různým úhlem v závislosti na denní době a ročním období
r0 = 1.496 × 108 km
Energie slunečního záření dopadajícího na povrch Země
excentrita
21 června
21 prosince
Pohyb slunce po obloze
solární deklinace δ.
úhel mezi Sluncem a zenitem, θZS
sluneční azimut, ψS,
úhel mezi Sluncem a horizontem, γS
zeměpisná šířka
východ slunce, ωS,
úhel γS jako funkce slunečního azimutu ψS.
ω skutečný sluneční čas
odražené záření (albedo) je záření odražené od okolních předmětů - R
přímé záření, paprsky světla, které nejsou ani odražené, ani rozptýlené - B
difúzní záření, přichází z celé oblohy mimo sluneční kotouč- D
celkové (globální) záření (přímé + difúzní + odražené). G = B + D + R
Intenzita záření hustota výkonu dopadajícího na povrch (W/m2)
Solární konstanta B0 = 1367 W/m2
AM = 1/cos θZS = 1/sin γS
V ideálně homogenní atmosféře je
Přesnější vyjádření je
V případě jasné, bezmračné oblohy je možno vyjádřit intenzitu přímého dopadajícího záření pomocí koeficientu atmosférické masy
G B = B0 0.7AM
23
Intenzita záření je ovlivňována klimatickými podmínkamioblačnost, prašnost, mlha apod.
Mesíční střední hodnota energie dopadajíci na povrch atmosféry za jeden den H0dm(0); energie dopadající na zemský povrch Hdm(0)
Index průzračnosti KTm, (počítaný pro každý měsíc)
Podíl difúzního záření
Index průzračnosti
Při poklesu indexu průzračnosti roste podíl difúzního záření
Lokalita: okolí Prahy
26
Záření (W/m2) Difúzní podíl (%)
Modré nebe 800 – 1000 10
Zamlžené nebe 600 – 900 až 50
Mlhavý podzimní den 100 – 300 100
Zamračený zimní den 50 100
Celoroční průměr 600 50 - 60
Sluneční záření, jasno Oblačno
Léto 7 – 8 kWh/m2 2 kWh/m2
Jaro / podzim 5 kWh/m2 1,2 kWh/m2
Zima 3 kWh/m2 0,3 kWh/m2
Energie dopadající na zemský povrch za jeden rok (kWh/m2)
Energie dopadající na zemský povrch za jeden rok (kWh/m2)
Na území ČR
Údaje jsou mnohaleté průměry stanovené na základě pozorování řady meteorologických stanic
Pro praktické aplikace je důležitá poloha Slunce vzhledem k rovině modulu
Intenzita záření dopadajícího na FV modul
Při sklonu o úhel
Nejčastěji se získává celková intenzita záření jako součet intenzit přímého, difúzního a odraženého záření dopadající na plochu odkloněnou o úhel α od jihu a o úhel β od horizontální roviny
G(β, α) = B(β, α) + D(β, α) + R(β, α)
B(β, α) = B (0) cos θSpřímé záření
difúzní záření
odražené záření
ρ je odrazivost povrchu
Albedo může znatelně zvýšit intenzitu záření u ploch s velkým sklonem vůči horizontální rovině
Globální ozáření v průběhu roku v lokalitě v blízkosti Prahy
pro různé sklony plochy kolektoru vůči horizontální rovině
Výrazně se projevuje vliv vysokého podílu difúzního záření, který zvýhodňuje menší úhly sklonu
Optimální sklon roviny modulu v jednotlivých měsících roku
Vliv úhlu sklonu na celoroční průměrnou hodnotu ozáření
Případný vliv albeda je třeba určit místním šetřením
Lokalita: Praha
http://sunbird.jrc.it/pvgis/apps/pvest.php
Informace o ozáření v jednotlivých lokalitách je možno nalézt na