solarne komponente i sistemi -...

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 1

2018/19.

Solarne komponente i sistemi

VII semestar – 2+1+2 – 6 kredita Modul E – 2OEE7O02

Modul US – 2OEU7A05 Modul EKM – OEM7O04

Prof.dr Dragan Pantić, kabinet 337, [email protected]

Prof. dr Dragan Mančić, kabinet 106, [email protected] Dr Sanja Aleksić, kabinet 347, [email protected]

Dipl. inž. Igor Jovanović, kabinet M2-4, [email protected]

mailto:[email protected]








Primena nanotehnologije

Pretvaranje CO2 u CH4

Mešavina vode i CO2 se korišćenjem klastera nanocevi od titanijum oksida koje su prekrivene katlizatorom pretvara u CH4 pri čemu se kao izvor energije koristi Sunce.

11/7/2018 NANOTEHNOLOGIJE - 2011/12 3

11/7/2018 SKIS - 2012/13 4

RECTENNA

Specijalni tip antene koji se koristi za direktnu

konverziju elektromagnetne energije u DC struju

11/7/2018 SKIS - 2012/13 5

Oktobar 2015. 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. http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/materials/optical-rectenna-could-doube-solar-cell-efficiency

Šta je sledeće? 11/7/2018 SKIS - 2012/13 6

11/7/2018 SKIS - 2012/13 10

11/7/2018 SKIS - 2018/19. 11

11/7/2018 SKIS - 2018/19. 12

Atmosferski efekti 11/7/2018 SKIS - 2013/14 13

O3 – ozon

CO2 – ugljen dioksid

H2O – vodena para

Air Mass

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.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 14

Određivanje AM 11/7/2018 SKIS - 2013/14 15

Intenzitet direktne komponente

solarnog zračenja u funkciji AM:

Intenzitet zračenja raste sa

povećanjem nadmorske visine:

• konstanta a=0.14

• h nadmorska visina

Kretanje Sunca

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.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 16

Kretanje Sunca

Snaga je srazmerna cosq

Modeliranje putanje Sunca zahteva poznavanje:

◦ uglova (azimut i elevacija),

◦ dan u godini, i

◦ vreme u toku dana.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 17

Zavisnost snage od ugla 11/7/2018 SKIS - 2013/14 18

LST i LT

11/7/2018 SKIS - 2013/14 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.

• DTGMT – razlika između LT i GMT • 15o=360o/24

Jednačina vremena - EoT

Equation of Time (u min.) je empirijska jednačina koja uvodi korekciju usled ekscentričnosti Zemljine putanje i njenog aksijalnog nagiba.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 20

• d – broj dana u godini od početka godine

Faktor korekcije vremena – TC Lokalno solarno vreme – LST Časovni ugao - HRA

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.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 21

Ugao deklinacije - d

Ugao deklinacije d se menja u toku godine zbog nagiba ose rotacije Zemlje.

Osa je nagnuta 23.45o i ugao deklinacije se menja plus ili minus ovaj ugao.

d=0 samo za prolećnu i jesenju ravnodnevicu.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 22

Ugao deklinacije - d

Ugao deklinacije se određuje korišćenjem izraza:

11/7/2018 SKIS - 2013/14 23

d je broj dana u godini

Jan 1: d=1

Ugao elevacije – a 11/7/2018 SKIS - 2013/14 24

PODNE

IZLAZAK SUNCA - JUTRO

ZALAZAK SUNCA - VEČE

Ugao elevacije – a

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

11/7/2018 SKIS - 2013/14 25

Ugao elevacije u solarno podne:

Ugao elevacije:

• j geografska širina mesta • d ugao deklinacije • HRA – časovni ugao

Zenitni ugao - z

Zenitni ugao je ugao između pozicije Sunca i vertikale.

Sličan uglu elevacije, samo se meri od vertikale.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 26

Ugao azimuta 11/7/2018 SKIS - 2013/14 27

PODNE

IZLAZAK SUNCA - JUTRO

ZALAZAK SUNCA - VEČE

Ugao azimuta

Ugao azimuta definiše pravac iz koga dolazi sunčeva svetlost.

Solarno podne – Sunce je direktno na jugu (za severnu hemisferu).

11/7/2018 SKIS - 2013/14 28

• j geografska širina mesta • d ugao deklinacije • HRA – časovni ugao • a - ugao elevacije

Pozicija Sunca

Ugao azimuta i ugao elevacije u solarno podne su dva najvažnija ugla za orijentaciju PV modula

11/7/2018 SKIS - 2013/14 29

11/7/2018 SKIS - 2013/14 30

11/7/2018 SKIS - 2013/14 31

11/7/2018 SKIS - 2013/14 32

11/7/2018 SKIS - 2013/14 33

Solarno zračenje na iskošenoj površini

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.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 34

Solarno zračenje na iskošenoj površini

11/7/2018 SKIS - 2013/14 35

• a – ugao elevacije, • b – tilt ugao modula meren prema horizontali

Izračunavanje solarne insolacije

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.

11/7/2018 SKIS - 2013/14 36


11/7/2018 SKIS - 2013/14 37


11/7/2018 SKIS - 2013/14 38


11/7/2018 SKIS - 2013/14 39


11/7/2018 SKIS - 2013/14 40

Problem 1 11/7/2018 SKIS - 2013/14 41

Rešenje 1 11/7/2018 SKIS - 2013/14 42

Kako solarna ćelija radi? Struktura solarne ćelije

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 43

Kako solarna ćelija radi? Apsorpcija fotona generiše par elektron-šupljina

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 44

Kako solarna ćelija radi? p-n spoj sprečava rekombinaciju, polje na spoju razdvaja nosioce naelektrisanja

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 45

Kako solarna ćelija radi? Posle prolaska kroz opterećenje elektron se sreće sa šupljinom i kolo se zatvara

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 46

Kako solarna ćelija radi? Verovatnoća “prikupljanja” nosilaca naelektrisanja

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 47

Kako solarna ćelija radi? Generisana struja zavisi od generacije nosilaca i verovatnoće “prikupljanja” nosilaca naelektrisanja

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 48

• G(x) – brzina generacije

• CP(x) – verovatnoća prikupljanja nosilaca

• q – naelektrisanje elektrona

• W – debljina komponente

• a(l) – koeficijent apsorpcije • H0 – broj fotona na određenoj talasnoj dužini

Kako solarna ćelija radi? Kvantna efikasnost (Q.E.) prestavlja odnos prikupljenih naelektisanja i ukupnog broja fotona

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 49

Kako solarna ćelija radi? Spektralni odziv predstavlja odnos generisane struje i incidentne snage koja dolazi na SC

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 50

Kako solarna ćelija radi? I-V karakteristika - neosvetljena SC ima istu karakteristiku kao dioda

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 51

Kako solarna ćelija radi? I-V karakteristika – kada se osvetli SC genriše snagu

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 52

Kako solarna ćelija radi? I-V karakteristika – veći intenzitet svetlosti daje veći pomeraj karakteristike

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 53

Kako solarna ćelija radi? Struja kratkog spoja - ISC

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 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? Napon kratkog spoja - VOC

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 55

Kako solarna ćelija radi? Fill factor – FF predstavlja najveći pravougaonik koji fituje IV karakteristiku

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 56

Empirijski izraz:

Kako solarna ćelija radi? Efikasnost – h predstavlja najvažniju karakteristiku SC

11/7/2018 SKIS - 2013/14. 57

solarne komponente i sistemi -...

Documents