Доклад за ефективността на фотоволтаичните модули (монокристални, хибридни и тънкослойни) гр. Варна варна, 2011


Едноосноследяща система с тънкослойни панели



страница5/15
Дата02.03.2017
Размер2.11 Mb.
#16070
ТипДоклад
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

3.3.Едноосноследяща система с тънкослойни панели

Фотоелементи от аморфен силиций (a-Si) се разработват от началото на 80-те години. А-Si фотоелементът имаше своите предимства, защото обещаваше да комбинира добре познатия силиций с много евтините подложки за отлагане чрез широкоплощни технологии за нанасяне на слоеве. Въпреки големите изследователски усилия и големи инвестиции, резултатите са ограничени все още по отношение на качество на продукта и цена на производството.


Структура и производствена технология

Аморфният силиций се получава чрез плазмено отлагане на тънки слоеве от газа силан (SiH4). Евтино стъкло може да се използува за подложка, тъй като температурата на отлагане е ниска. Голямо количество от водород се отделя при плазмения процес и този водород е съществен за електрическа компенсация на дефектите в материала и съществено подобряване на качеството му. Много тънки слоеве от порядъка на 1-2 µm са достатъчни тъй като a-Si има голям коефициент на абсорбция. Проводимостта на чист слой е собствена (i-тип), но те могат да се дотират за p- и n-тип чрез добавяне на бор или фосфорни съединения към газа в реактора.

Както е показано на Фигура 17, структурата на слоевете е не просто p-n редуване, но съществува и междинен собствен (i-слой) . В този слой се генерира силно електрично поле, което помага за електрическото разделяне на носителите от дрейфа през прехода.

Лицева стъклена равнина

Метален заден контакт

n- слой

p- слой

собствен i- слой


Фигура. 28. Структура на p-i-n a-Si фотоелемент, (Схема: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany).
При производството се използва комбинация от два или три елемента, защото комбинации от различни материали (съединения с германий и въглерод) могат да доведат до по-добро покриване на слънчевия спектър водещо до по-висока ефективност. На PV пазара се предлагат и фотоелементи с троен преход. Между процесите на отлагане е необходимо разделяне на слоевете на ивици за реализиране на монолитната интеграция.
Проблеми със стабилността

Потребителите на a-Si фотоелементи трябва да се съобразят със факта, че свойствата на материала не са стабилни при осветяване. Ефективността може да деградира с повече от 20%, поради така наречения ефект на Staebler-Wronski. Известни са два начина за намаляване на


ефекта му. Първото наблюдение е, че многослойните фотоелементи (тандемни или тройни) проявяват по-слаба деградация. Втората опция е да се използува леко модифициран материал, микрокристален силиций, който е частично рекристализиран аморфен материал. Модули с µc-Si се произвеждат от японската фирма Kaneka и са доста по-стабилни от предишните продукти.

Деградацията клони към насищане след определен период на излагане на слънчева светлина. Компаниите продаващи a-Si модули отчитат това чрез преизчисление на “стабилизирана ефективност“ в каталожните данни.


Предимства и недостатъци

  • по-лесно отлагане на слоеве върху широки площи;

  • необходим е много малко активен материал защото дебелини от 1 µm са достатъчни;

  • серийно интегриране чрез разделяне на фотоелементи и добре развито структуриране на контактите;

  • при производствени условия ефективността е винаги под 10%;

  • при осветяване ефективността деградира, стабилизираната ефективност на модулите е около 6 до 8% за фотоелементи с много преходи и под 6 % фотоелементи с един преход;

  • фотоелементите с много преходи показват по-добра ефективност и по-добра стабилност, но разходите за производство определено са по-високи.



CdTe фотоелементи

Днес, CdTe фотоелементът е единственият базиран на II-VI съединения, който представлява интерес за индустрията. Производството му е относително лесно и затова са разработени редица производствени технологии.


Структура и производство

От всички различни техники (ситопечат, галванично отлагане, spray-пиролиза, изпарение) само технологията за сублимацията от близки разстояния (CSS) е оцеляла до днес. CdTe се отлага под формата на тънък поликристален слой (няколко µm). Завършеният фотоелемент е хетеропреход между CdTe и CdS, но CdS слоя трябва да бъде изключително тънък. Цялата структура използвана днес е показана на Фигура 29.



Лицево стъкло

Тилен метален контакт

Фигура 29. Структура нa CdTe/CdS фотоелемент, (Схема: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany).

За разлика от фотоелементите от аморфен силиций, тънкослойните фотоелементи могат да се структурират и свързват последователно върху обща стъклена подложка. В случая с CdTe,


разделянето на индивидуалните фотоелементи не може да се извърши с лазерно рязане, тъй като CdTe лесно се разлага при обработката. Вместо това се използува механично скрайбиране с диамантен инструмент.

CdTe модулите съдържат определено количество кадмий, който е опасен химичен елемент (канцерогенен и отровен). Много експертни заключения стигат до извода, че в случая с PV модулите няма опасност от здравословни проблеми. Съединението CdTe е стабилно и не се разлага под влияние на околната среда. То е допълнително капсулирано в модулите и дори в случай на счупване на стъклото, не влиза в контакт с атмосферата. Въпреки това, няма гаранции, че тази технология ще бъде добре приета от хората, ето защо редица фирми решиха повече да не инвестират в нея.

Предимства и недостатъци


  • относително проста технология осигуряваща модули с ефективност около 10%;

  • компании твърдят, че производствените разходи са ниски;

  • кадмият е проблематичен елемент за околната среда; това може да причини проблеми с разрешителен режим за приложение, трябва да се капсулира.


Елементи на едноосноследяща система с тънкослойни панели;

Сиситемата е с мощност 240 Wp. Състои се от 4 панела Kaneka K 60, всеки с мощност 60 Wp. С обща площ 3,80 m2 или специфична площ за 1 kWp инсталирана мощност 15,84 m2. Преобразувнето на произведената енергия се осъществява от инвертор Sunny Boy 700. Панелите са монтирани на едноосноследяща конструкция AstroTrack ST4-12. Вертикалният наклон на конструкцията е 30°. Свързването на модулите и инвертора е с кабели FlexiSun® 2,5. Комуникацията със системата се осъществява посредством комуникационна система за инвертори Sunny WebBox. Измерването на произведените количества енергия се осъществява в инвертора и посредством комуникационната система се записва в реално време производството.






Фиг.30. Изглед на едноосноследяща система с тънкослойни панели

ФОТОВОЛТАИЧНИ МОДУЛИ- ТЪНКОСЛОЙНИ KaneKa К 60




Фиг.31. Изглед на тънкослоен фотовлтаичен

модул Kaneкa К 60
Общи сведения за модула:

  • IЕC 61646 тестван и сертифициран;

  • IЕC 61730 клас на приложение А за системи до 600 V;

  • Толеранс на мощността +10 % … −5 %;

  • по-висока първоначална производителност;

  • голям добив дори при високи температури на модулите;

  • малко количество вложени суровини при производството на модулите;

  • бърз и евтин монтаж:

- доставени готови за свързване

- доставени със свързващи кабели

- Multi-Contact съединители

- вградени бай-пас диоди



  • хомогенно оцветяване на рамката и модулната повърхност, хармоничен външен вид.



Фиг. 32. Размери на тънкослоен фотовлтаичен модул Kaneкa К 60


KaneKa




К60

К60







Стабилизирани стойности

Първоначални стойнсти

Номинална пикова мощност

Wp

60

78,6

Гарантирана минимална мощност

Wp

57

74,6

Номинално напрежение

V

67

74

Номинален ток

A

0,90

1,06

Напрежение на празен ход

V

92

95,6

Ток на късо съединение

A

1,19

1,22

Температурен коефициент ISC

%/K

0,075

0,075

Температурен коефициент UOC

mV/K

-280

-280

Температурен коефициент Pmax

%/K

-0,23

-0,23

Дължина

mm

960

960

Ширина

mm

990

990

Височина

mm

40

40

Тегло

kg

14

14

Монтажни отвори d=8mm

брой

4

4






    1. Монофазен стрингов инвертор Sunny Boy 700




Фиг.33. Изглед на инвертора
Общи сведения:

  • Подходящ за външен и вътрешен монтаж;

  • SMA мрежова защита автоматично прекъсване на връзката съгласно DIN VDE 0126-1-1;

  • Работна температура -25°С до +60°С;

  • Електронен слънчев предпазител (Electronic Solar Switch ESS) – интегриран прекъсвач от постояннотоковата страна съгласно DIN VDE 0100-712;

  • Интегриран двуредов дисплей;

  • Възможност за диагностика и комуникация чрез кабел или радио връзка (RS232 ili RS485);

  • Автоматично засичане и преминаване на честота 50/60 Hz;

  • 5 години SMA гаранция;




Фиг.34. Схема на свързване на инвертора


Таблица 9. Технически данни

Sunny Boy




SB700

Вход







Максимална постояннтокова мощност PDC max

W

575

Максималнo постояннтоковo напрежение UDCmax

V

150

Диапазон на PV напрежение UPV

V

77-120

Максимален входящ ток IPVmax

A

7

Максимален брой стрингове (паралелно свързани)




2

Прекъсване на постояннотоковата страна




да

Температурен мониторинг чрез варистор




да

Мониторинг на заземяването




да

Защита от късо съединение между фазите




да

Изход







Максимална променливо токова мощност PАC max

W

460

Максимален ток на изхода

А

4,4

Номинална мощност PАCnom

W

460

Номинално напрежение UACnom

V

106-132

Номинална честота fACnom

Hz

50

Фактор на мощността cos φ




1

Защита от късо съединение




да

Ефективност







Максимална ефективност

%

99

Номинална ефективност

%

91,5

Защита







В съответствие с DIN EN 60529




IP65

Механични характеристики







Ширина /Дължина/ Височина

mm

322/320/180

Тегло

kg

23


Eдноосноследяща конструкция AstroTrack ST4-12

AstroTrack ST4-12 е едноосна следяща стойка за фотоволтаични панели, която осигурява над 20% повече добив на електроенергия, в сравнение с неподвижните стойки. Представлява конструкция на една колона (крак), изработена от неподвижни стоманени елементи, комплектовани с подвижни стоманени и алуминиеви профили чрез болтови съединения и шарнирни връзки. Набор крепежни елементи, дистанционни втулки и електродвигател са част от комплекта. След първоначален монтаж и насочване не се нуждае от обслужване.


На стойката се монтират 2, 3 или 4 фотоволтаични колектора както следва:

• 2 броя с размери 2,00 х 1,00 м

• 3 броя с размери 0,80 х 1,60 м

• 4 броя с размери 1,00 х 1,20 м


Технически параметри:

  • Максимална площ с фотоволтаични панели - 4,8 м2

  • Височина с колектори, завъртяна на изток или запад - 2,6 метра

  • Височина с колектори, завъртяна в средно положение (на юг) - 2,1 метра

  • Широчина с колектори, гледано от север към юг - 2,4 метра




  • Дължина с колектори - 1,6 метра

  • Ъгъл на следене Изток-Запад - 120 градуса (+/- 60 градуса)

  • Придвижване от Изток на Запад - 8 часа

  • Наклон на оста на въртене спрямо хоризонта - 30 градуса

  • Възможност за производствена корекция на ъгъла - ДА

  • Позиция на стойката нощем - завъртяна на Изток

  • Устойчивост на вятър - 130 км/ч.

  • Отстояние до следваща стойка - 4 метра

  • Отстояние до следващия ред стойки - 5 метра

  • Максимално увеличаване на количеството усвоена енергия - 31%

  • Средно годишно увеличаване на количеството усвоена енергия - 24 %

  • Линейна мощност по време на движение в ясен ден - 5 часа и 30 минути

  • Електродвигател - 18V (част от комплекта)

  • Управление на 1 до 15 подвижни стойки - електронен модул "BS-15PV"

  • Връзка от стойка до електронен управляващ модул - кабел 3 х 0,75

  • Товароносимост - 120 килограма

  • Тегло без колектори - 55 килограма

Позиционер " AstroTrack ST4-12" осигурява прецизно следене на слънцето, дори и в облачно време, като всеки ден изпълнява 120 придвижвания на всеки 5 минути във времеинтервала от 09:30 до 17:30 часа. Връщането към изходна позиция на Изток става в 21:30 часа.


Управление



Фиг.35. Схема на свързване на управлението
Електронният модул за управление "BS-15PV" може да управлява едновременно от 1 до 15 стойки "AstroTrack ST4-12". Снабден е с акумулатор и система за следене на заряда. Поддържа интерфейс '485 за връзка с отдалечен компютър. На LCD дисплей на модула се наблюдават непрекъснато температура на панела, температура на въздъха, напрежение на акумулатора,

координати на завъртане на стойките. За връзка от модула до двигателя на стойка се използва само един кабел 3х0,75 мм.



Технически параметри:

• Електронен модул в кутия за външен монтаж с IP67

• Захранване на модула 220V 50Hz

• Вградена акумулаторна секция 18V със система за следене и заряд

• Продължителност на работата при липса на мрежово захранване - 48 часа

• Осигурява движение на до 15 стойки "Astro Track 3K" за 8 часа през деня

• Измерва и индикира температура на колектора и температура на околната среда

• Вграден '485 интерфейс за следене на данните от отдалечен компютър



• Размери на модула 150(ш) х 400(д) х 210(в) мм
"AstroTrack ST4-12" е съвместна разработка на българските фирми "Интеграл 2005" ООД , "3К" АД и "Biser Systems" ЕООД. Изделието се произвежда в България.
Предварителен анализ на производството

Performance of Grid-connected PV

PVGIS estimates of solar electricity generation

Location: 43°12'1" North, 27°53'14" East, Elevation: -1 m a.s.l.,

Solar radiation database used: PVGIS-classic

Nominal power of the PV system: 0.2 kW (CdTe)

Estimated losses due to temperature: 2.4% (using local ambient temperature)

Estimated loss due to angular reflectance effects: 3.0%

Other losses (cables, inverter etc.): 14.0%

Combined PV system losses: 18.6%

Inclined axis tracking system inclination=30°

Month

Ed

Em

Hd

Hm

Jan

0.54

16.6

2.60

80.5

Feb

0.67

18.8

3.35

93.8

Mar

0.92

28.4

4.71

146

Apr

1.18

35.5

6.26

188

May

1.45

44.8

7.62

236

Jun

1.45

43.5

7.71

231

Jul

1.52

47.1

8.07

250

Aug

1.48

45.7

7.88

244

Sep

1.23

36.8

6.48

194

Oct

0.97

30.2

5.02

156

Nov

0.59

17.6

2.87

86.2

Dec

0.45

14.0

2.19

67.9




Yearly average

1.04

31.6

5.41

165

Total for year

379

1970

Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh)

Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh)

Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)


Фиг. 36. Производство на енергия по месеци.




Сподели с приятели:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15




©obuch.info 2023
отнасят до администрацията

    Начална страница