Солнечный фотоэлектрический преобразователь и температура его поверхности

Энергетика играет важную роль в развитии любой страны по всем отраслям. Для долгосрочного решения проблем энергетики и экологии, целесообразно развивать солнечную энергетику. Развитые страны на это уделяют большое внимание. На развитие солнечной энергетики в Узбекистане вкладываются значительные средства из государственного бюджета и предоставлены благоприятные условия для предпринимателей. Широкому использованию солнечной энергетики препятствует высокие цены на установки и низкий КПД преобразователей солнечной энергии. Такое мнение существует в сознании общественности, что использование энергии Солнца относят к далекому будущему, но не отрицается перспективность использования солнечной энергии для нужд локального хозяйства. Для оценки использования солнечной энергии необходимо принимать во внимание существующие тенденции изменения цен энергии, получаемой от Солнца и традиционных источников [1]. В последние годы уменьшением полезных ископаемых, а именно уменьшения запасов нефти, угля и природного газа приводит к возникновению серьезных проблем.

Для решения подобных проблем, в последние 20–30 лет доля солнечной энергетики должна возрасти до 25 %. К 2050 году снабжение солнечной энергии может достичь 20–25 %, к концу века солнечная энергетика может составить 60 % от общего энергопотребления [2] .

В процессе выработки электроэнергии в таком солнечном регионе, как Наманган, неизбежен нагрев СЭС, в частности солнечных фотоэлектрических панелей. В зимние солнечные дни температура поверхности элементов достигает +40 °С, в летние +70 °С, производительность панелей сильно зависит от этого параметра [3] . КПД солнечной панели определяется согласно зависимости:

n pi = Hod - 0,0045( r p- 25)) (1)

Где: η – КПД солнечной фотоэлектрической панели, %; n o — КПД солнечной фотоэлектрической панели при температуре 25 °С, %; τ – температура поверхности солнечной фотоэлектрической панели, °С.

Из формулы (1) видно, что прирост производительности солнечных панелей можно получить только при снижении температуры их поверхности ниже 25°С. Если температура поверхности СП (солнечных панелей) станет ниже 25°С, то увеличится выработка электрической энергии. В регионах Узбекистана с марта месяца до ноября температура будет выше 18-20°С, что означает температура поверхности СП на этот период будет больше 25°С, Из работы [3] известно, что повышением температуры на 1 °С, КПД уменьшится на 0.45 %.

Исходя из вышеизложенного, нами было проведено испытания СП с целью определения реальных значений напряжения холостого хода и тока короткого замыкания СП. В результате эксперимента было определено, что при температуре окружающей среды 20˚С, температура поверхности СП достигла 60˚С что приводит к снижению КПД более чем на 3%.

Для решения этой проблемы, использовалась система охлаждения непосредственного теплообмена между панелью и рабочей жидкости. Для того, чтобы достичь различные температуры поверхности СП, на ее заднюю часть была сконструирована ёмкость объемом 20 литров с трубками в верхней и нижней части СП для отвода и поступления рабочей жидкости.

Исследование проводилось в 13:30 13 марта 2019 года в условиях натурного освещения при температуре окружающей среды 20˚С, в 476 м высоте над уровнем моря, 41˚.01' с.ш 71˚.59' в.д, для исследования была выбрана солнечная панель компании All Solar-Модель AS-100P, мощность 100 Вт, напряжения максимальной, нагрузки 17.2 В, ток максимальной нагрузки 5.8 А, напряжения холостого хода 21.8 В, Ток короткого замыкания 6.1 А

—♦— U

—■—I

Результаты испытания приведены в таблице – 1.

Таблица – 1

По результатам, приведенным в таблице – 1, был построен график – 1.

Зависимость тока короткого замыкания и напряжения холостого хода от температуры 25 20 а 15 7 10

5—\\\—\—Т—Т—т—т—т—т—Т—Т—

0     5    10    15    20    25    30    35    40    45    50    55    60    65

Температура

Выводы

Использования солнечных фотоэлектрических панелей в низкотемпера-турных местах может предотвращать снижения КПД СП. Напряжения холостого хода обратно пропорционально температуре. Для повышения производительности СП актуальным является, использования систем охлаждения.