Τίτλος Άσκησης: Σχεδίαση χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ρεύματος ‐ έντασης ακτινοβολίας φωτοβολταϊκού πάνελ 1. Περιγραφή πειράματος και διδακτικών στόχων Μια φωτοβολταϊκή κυψέλη καθορίζεται από τη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης, δηλαδή από το γράφημα που δείχνει τη σχέση μεταξύ των δύο αυτών μεγεθών για μια συγκεκριμένη τιμή έντασης ηλιακής ακτινοβολίας IRR και μια συγκεκριμένη τιμή θερμοκρασίας κυψέλης T. Η Εικόνα 1 δείχνει μια τυπική χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης. Εικόνα 1 ‐ Θεωρητική καμπύλη έντασης‐τάσης φωτοβολταϊκής κυψέλης 2. Λίστα στοιχείων Για τη διεξαγωγή του πειράματος που περιγράφεται παρακάτω, θα χρειαστείτε τα εξής: A. Λογισμικό: • Υπολογιστής με λειτουργικό σύστημα Windows 10 • SW SOLAR ‐ BD1 ‐ Λογισμικό για το εργαστήριο DL SOLAR ‐ BD1 B. Υλικό • DL 9021 ‐ Μονάδα μέτρησης για φωτοβολταϊκά συστήματα • DL 9018 ‐ Μονάδα μεταβλητού ωμικού φορτίου • PFS ‐ 85 ‐ Ηλιακό φωτοβολταϊκό πάνελ • DL SIMSUN ‐ Πλαίσιο με 12 λαμπτήρες αλογόνου 3. Συνδέσεις Η Εικόνα 2 δείχνει τις συνδέσεις που πρέπει να γίνουν μεταξύ των μονάδων. Χρησιμοποιώντας καλώδια 4 mm, συνδέστε τον κόκκινο και τον μαύρο ακροδέκτη του PFS ‐ 85 (πλαίσιο [A] στην Εικόνα 2) με τους ακροδέκτες + και ‐ αντίστοιχα του τμήματος IN του οργάνου μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [B] στην Εικόνα 2). Χρησιμοποιώντας καλώδια 4 mm, συνδέστε τους ακροδέκτες + και – του τμήματος OUT του οργάνου μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [C] στην Εικόνα 2) με τους ακροδέκτες A και B αντίστοιχα της μονάδας DL 9018 (πλαίσιο [D] στην Εικόνα 2). Χρησιμοποιώντας το κατάλληλο παρεχόμενο καλώδιο, συνδέστε την υποδοχή πέντε πόλων της μονάδας PFS ‐ 85 (πλαίσιο [A] στην Εικόνα 2) με την αντίστοιχη υποδοχή της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [E] στην Εικόνα 2). Κάντε όλες τις συνδέσεις γείωσης των μονάδων. Εικόνα 2 ‐ Οι συνδέσεις που πρέπει να γίνουν μεταξύ των διαφόρων μονάδων 4. Σημεία που πρέπει να υπογραμμιστούν στους σπουδαστές Αρχικά, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να υπενθυμίσει στους σπουδαστές ορισμένες πτυχές που σχετίζονται με τις παραμέτρους που χαρακτηρίζουν ένα φωτοβολταϊκό πάνελ. Εικόνα 3 ‐ Κύκλωμα με φωτοβολταϊκό πάνελ που τροφοδοτεί ένα ωμικό φορτίο Στην περίπτωση του ηλεκτροτεχνικού κυκλώματος της Εικόνας 3, όπου το φωτοβολταϊκό πάνελ τροφοδοτεί ένα ωμικό φορτίο R, το σημείο λειτουργίας προκύπτει από την τομή της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης με τη ευθεία γραμμή της εξίσωσης I = V / R. Ο γραφικός προσδιορισμός του σημείου λειτουργίας του πάνελ εμφανίζεται στην Εικόνα 4. Η ισχύς που παρέχεται στο φορτίο από το πάνελ εξαρτάται από την τιμή της αντίστασης R. Εικόνα 4 ‐ Σημείο λειτουργίας κυκλώματος με φωτοβολταϊκό πάνελ που τροφοδοτεί ένα ωμικό φορτίο Αν η τιμή του ωμικού φορτίου R είναι χαμηλή, το πάνελ λειτουργεί στην περιοχή Μ ‐ Ν της καμπύλης που απεικονίζεται στην Εικόνα 4. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι λειτουργεί ως ιδανική γεννήτρια ρεύματος, η τιμή του οποίου είναι σχεδόν ίση με την τιμή του ρεύματος βραχυκύκλωσης ISC. Αν, από την άλλη πλευρά, η τιμή του ωμικού φορτίου R είναι υψηλή, το πάνελ λειτουργεί στην περιοχή P ‐ S της καμπύλης που απεικονίζεται στην Εικόνα 4. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι λειτουργεί ως ιδανική γεννήτρια τάσης, η τιμή της οποίας είναι σχεδόν ίση με την τιμή της τάσης διακοπής κυκλώματος UOC. Μια πραγματική φωτοβολταϊκή κυψέλη χαρακτηρίζεται από τις παρακάτω παραμέτρους. • Ρεύμα βραχυκύκλωσης ISC: Η μέγιστη τιμή ρεύματος που παράγει μια κυψέλη, όταν η τάση των ακροδεκτών είναι V = 0 (οι ακροδέκτες της κυψέλης είναι βραχυκυκλωμένοι). • Τάση διακοπής κυκλώματος VOC : Αντιστοιχεί στην πτώση τάσης που παρατηρείται όταν το παραγόμενο ρεύμα είναι I = 0 (δεν υπάρχει τίποτα συνδεδεμένο στους ακροδέκτες της κυψέλης). όπου: k – σταθερά Boltzmann (1,38 ∙ 10 ‐ 23 m ∙ kg ∙ s ‐ 2) T – θερμοκρασία (K) e – στοιχειώδες φορτίο (1,6 ∙ 10 C–19) Iο – ρεύμα κορεσμού (A) • Σημείο μέγιστης ισχύος (MPP): Το σημείο λειτουργίας A (Vmax, Imax) στην Εικόνα 4 (Pmax = Vmax ∙ Imax). Το σημείο λειτουργίας A προκύπτει με τη χρήση ωμικού φορτίου με βέλτιστη τιμή Ropt. Για την ακρίβεια, με αυτή την τιμή, η ισχύς που παρέχεται από το φωτοβολταϊκό πάνελ προς το φορτίο είναι η μέγιστη δυνατή. Ωστόσο, είναι σημαντικό να γίνει κατανοητό ότι το ωμικό φορτίο μπορεί να είναι βέλτιστο μόνο για μια συγκεκριμένη συνθήκη λειτουργίας του πάνελ που χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένο επίπεδο έντασης ηλιακής ακτινοβολίας και συγκεκριμένη θερμοκρασία του πάνελ. • Μέγιστη απόδοση: Η αναλογία της μέγιστης ισχύος και της ισχύος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας: όπου Ga είναι η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και A το εμβαδόν της φωτοβολταϊκής κυψέλης. • Συντελεστής πλήρωσης (FF): Η αναλογία μεταξύ της μέγιστης ισχύος που μπορεί να παρασχεθεί στο φορτίο και του γινομένου της τιμής ISC επί την τιμή VOC. Ο συντελεστής πλήρωσης αποτελεί μέτρο της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης μιας πραγματικής κυψέλης. Η τιμή του, για τις κυψέλες καλής ποιότητας, πρέπει να είναι πάνω από 0,7. Ο συντελεστής πλήρωσης μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία της κυψέλης. Εντός ορισμένων ορίων, μια φωτοβολταϊκή κυψέλη μπορεί να θεωρηθεί γεννήτρια ρεύματος και να αναπαρασταθεί με το αντίστοιχο κύκλωμα της Εικόνας 5. Εικόνα 5 ‐ Αντίστοιχο κύκλωμα φωτοβολταϊκής κυψέλης Η τιμή της έντασης ρεύματος στους ακροδέκτες εξόδου I είναι ίση με το ρεύμα που παράγεται μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου Ig από την ιδανική γεννήτρια ρεύματος, μειωμένο κατά το ρεύμα διόδου Id και το ρεύμα διαρροής Il. Η σειριακή αντίσταση Rs αντιπροσωπεύει την εσωτερική αντίσταση που εμποδίζει τη διέλευση του παραγόμενου ρεύματος. Εξαρτάται από το πάχος της επαφής Ρ ‐ Ν, τις προσμίξεις που υπάρχουν και τις αντιστάσεις επαφής. Η αγωγιμότητα Gl λαμβάνει υπόψη τις εσωτερικές απώλειες της φωτοβολταϊκής κυψέλης εξαιτίας κατασκευαστικών ελαττωμάτων και μη καθαρότητας των χρησιμοποιούμενων υλικών. Μια ιδανική κυψέλη θα είχε Rs = 0 [Ω] και Gl = 0 [S]. Η απόδοση μετατροπής της φωτοβολταϊκής κυψέλης μπορεί να επηρεαστεί σημαντικά από μια μικρή μεταβολή της τιμής Rs, ενώ επηρεάζεται πολύ λιγότερο από τις μεταβολές της τιμής Gl. Σε μια κυψέλη πυριτίου υψηλής ποιότητας, οι τυπικές τιμές είναι Rs = 0,05 ÷ 0,10 Ω [Ω] και Gl = 3,5 [mS]. Η παρουσία αντίστασης Rs προσδιορίζει μια μείωση της τάσης στους ακροδέκτες της κυψέλης ενώ η παρουσία αγωγιμότητας Gl προσδιορίζει μια μείωση στην ένταση του ρεύματος που παρέχεται από την κυψέλη. Εικόνα 6 ‐ Τροποποίηση της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης‐τάσης της φωτοβολταϊκής κυψέλης εξαιτίας απωλειών λόγω Rs (απώλειες σειριακής σύνδεσης) και GI (απώλειες διακλάδωσης) Όπως είναι σαφές από την Εικόνα 6, η παρουσία αντίστασης Rs και αγωγιμότητας Gl οδηγεί σε μείωση του συντελεστή πλήρωσης και, κατ' επέκταση, σε μείωση της απόδοσης μετατροπής της φωτοβολταϊκής κυψέλης. (a) (β) Εικόνα 7 ‐ Τυπικά γραφήματα έντασης‐τάσης και ισχύος‐τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ Στη συνέχεια, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να δείξει στους σπουδαστές, χρησιμοποιώντας την Εικόνα 7(α), πώς μπορούν να προσδιορίσουν εύκολα το σημείο μέγιστης ισχύος (Vmp, Imp) στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης (I ‐ V) ενός φωτοβολταϊκού πάνελ, προσδιορίζοντας αρχικά την τιμή Vmp, δηλαδή την τιμή τάσης στην οποία αντιστοιχεί η μέγιστη ισχύς Pmp στη χαρακτηριστική καμπύλη ισχύος ‐ τάσης (P ‐ V), και έπειτα προσδιορίζοντας την αντίστοιχη τιμή Imp στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης (I ‐ V). Η Εικόνα 7(β) δείχνει τη χαρακτηριστική καμπύλη ισχύος ‐ τάσης (P ‐ V) ενός εμπορικού φωτοβολταϊκού πάνελ, τοποθετημένη πάνω στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης (I ‐ V). Σε συνθήκες βραχυκυκλώματος παρατηρείται η μέγιστη ένταση ρεύματος (ISC) ενώ σε συνθήκες διακοπής κυκλώματος παρατηρείται η μέγιστη τάση (VOC). Και στις δύο συνθήκες, η ηλεκτρική ισχύς που παρέχεται από τη μονάδα είναι μηδενική ενώ σε όλες τις άλλες συνθήκες, όσο αυξάνεται η τάση τόσο αυξάνεται και η παραγόμενη ισχύς, η οποία φτάνει πρώτα στο σημείο μέγιστης ισχύος (Pm) και αμέσως μετά μειώνεται πολύ γρήγορα, κοντά στην τάση διακοπής κυκλώματος. Η πειραματική διερεύνηση της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης-τάσης διεξάγεται σε πραγματικά φωτοβολταϊκά πάνελ, τα οποία λειτουργούν ήδη σε μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση, όταν απαιτούνται πληροφορίες σχετικά με τη μείωση της απόδοσης που μπορεί να έχει παρουσιάσει το πάνελ σε βάθος χρόνου σε σύγκριση με τα χαρακτηριστικά που έχει δηλώσει ο κατασκευαστής. Η τιμή της αναλογίας Vmp και Imp είναι μια παράμετρος ειδικού ενδιαφέροντος, καθώς αντιπροσωπεύει τη χαρακτηριστική αντίσταση μιας ηλιακής κυψέλης, δηλ. την τιμή της αντίστασης που παρατηρείται στους ακροδέκτες του ηλιακού πάνελ στο σημείο μέγιστης ισχύος: Αν η αντίσταση του φορτίου ισούται με τη χαρακτηριστική αντίσταση της ηλιακής κυψέλης, παρέχεται η μέγιστη ισχύς στο φορτίο και το πάνελ λειτουργεί στο σημείο μέγιστης ισχύος. Αναφορικά με την Εικόνα 4, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να τονίσει ότι το σημείο μέγιστης ισχύος (Vmp, Imp) αντιστοιχεί στο σημείο τομής της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης του πάνελ και της γραμμής της εξίσωσης: Ropt είναι το βέλτιστο ωμικό φορτίο και αντιστοιχεί στην τιμή της αντίστασης φορτίου στο κύκλωμα της Εικόνας 3 όπου το φωτοβολταϊκό πάνελ παρέχει τη μέγιστη ισχύ: Τέλος, σε ό,τι αφορά την Εικόνα 8, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να ζητήσει από τους σπουδαστές να κάνουν τα ακόλουθα παρέχοντάς τους μια εκτυπωμένη εικόνα (ή μια εικόνα που θα τροποποιηθεί μέσω λογισμικού επεξεργασίας γραφικών): • σχεδίαση του διαγράμματος συναρμολόγησης μονάδων • έλεγχο των συνδέσεων, χρησιμοποιώντας τη λίστα ελέγχου που αναφέρθηκε πιο πάνω στην ενότητα 3. Συνδέσεις Εικόνα 8 ‐ Η εικόνα που θα χρησιμοποιήσουν οι σπουδαστές για την άσκηση που αφορά τη σύνδεση των μονάδων 5. Διαδικασία πειράματος Κατά τη διεξαγωγή του πειράματος, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να κάνει συνεχώς αναφορές όχι μόνο στο διάγραμμα σύνδεσης των μονάδων της Εικόνας 2 αλλά και στο ηλεκτρικό διάγραμμα της Εικόνας 9, που δείχνει τις τάσεις, τις εντάσεις και τις ροές ισχύος. Εικόνα 9 ‐ Ηλεκτρικό διάγραμμα αναπαράστασης τάσεων, εντάσεων και ροών ισχύος Σχεδίαση χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ • Θέστε σε λειτουργία τη μονάδα DL 9021 πατώντας τον διακόπτη POWER ON. • Ρυθμίστε τον μηχανισμό κλίσης του φωτοβολταϊκού πάνελ PFS ‐ 85 σε γωνία 90°. Στρέψτε τους λαμπτήρες της μονάδας DL SIMSUN προς το πάνελ, σε απόσταση περίπου 25 cm, έτσι ώστε το πάνελ να είναι κατακόρυφο και παράλληλο προς το επίπεδο των λαμπτήρων. • Ανατρέχοντας στην Εικόνα 10: ‐ Θέστε σε λειτουργία τη μονάδα DL SIMSUN γυρίζοντας τον αυτόματο διακόπτη στη θέση ON. ‐ Μετακινήστε τον επιλογέα στη θέση LOCAL. ‐ Γυρίστε το ποτενσιόμετρο φωτεινότητας μέχρι να εμφανιστεί στην οθόνη της μονάδας DL 9021 η τιμή έντασης ακτινοβολίας 110 [W/m2]. Εικόνα 10 ‐ Λεπτομέρεια πίνακα ελέγχου DL SIMSUN • Σε αυτές τις συνθήκες, το όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 θα εμφανίσει την τιμή τάσης του πάνελ (V1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9), την τιμή της έντασης ρεύματος (I1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) που ρέει από το φωτοβολταϊκό πάνελ προς το φορτίο και την αντίστοιχη ροή ισχύος (P1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) που παρέχεται από τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια. • Εκτελέστε τις μετρήσεις που περιλαμβάνονται στον Πίνακα 1, για διαφορετικές τιμές αντίστασης της μονάδας DL 9018 μεταβλητού φορτίου, τις οποίες μπορείτε να πετύχετε γυρίζοντας αργά το ποτενσιόμετρο προς τα δεξιά. Όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA μονάδας DL 9021  VPV – Η τάση στα άκρα του φωτοβολταϊκού πάνελ (τάση V1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9)  IPV – Η ένταση ρεύματος του φωτοβολταϊκού πάνελ (ένταση ρεύματος I1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) • Η τιμή της αντίστασης R στον Πίνακα 1 προκύπτει από την αναλογία μεταξύ των μετρούμενων τιμών τάσης στους ακροδέκτες του φωτοβολταϊκού πάνελ (VPV) και της έντασης ρεύματος (IPV) που παρέχεται από το φωτοβολταϊκό πάνελ προς το φορτίο: Πίνακας 1 ‐ Τιμές τάσης ακροδεκτών και έντασης ρεύματος που παρέχεται από το πάνελ με βάση τη μεταβολή του ωμικού φορτίου Το γράφημα με τη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης του φωτοβολταϊκού πάνελ παρουσιάζεται στην Εικόνα 11. Εικόνα 11 ‐ Χαρακτηριστική καμπύλη έντασης‐τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ Το πείραμα μπορεί να επαναληφθεί εύκολα στο εργαστήριο με τους μαθητές. Για να απλοποιήσετε τη διαδικασία, να εισαγάγετε γρήγορα τις τιμές μέτρησης και να δημιουργήσετε το διάγραμμα ισχύος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το υπολογιστικό φύλλο που περιλαμβάνεται στο αρχείο DL_SOL ‐ EXP ‐ 105A ‐ R_2.0.xlsx (Εικόνα 7) και επισυνάπτεται σε αυτό το εγχειρίδιο. Μπορείτε να ανοίξετε το αρχείο με το λογισμικό Excel. Εικόνα 12 ‐ Υπολογιστικό φύλλο αρχείου DL_SOL‐EXP‐105A‐R_2.0.xlsx Σχεδίαση χαρακτηριστικής καμπύλης ισχύος ‐ τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ • Θέστε σε λειτουργία τη μονάδα DL 9021 πατώντας τον διακόπτη POWER ON. • Ρυθμίστε τον μηχανισμό κλίσης του φωτοβολταϊκού πάνελ PFS ‐ 85 σε γωνία 90°. Στρέψτε τους λαμπτήρες της μονάδας DL SIMSUN προς το πάνελ, σε απόσταση περίπου 25 cm, έτσι ώστε το πάνελ να είναι κατακόρυφο και παράλληλο προς το επίπεδο των λαμπτήρων. Η ισχύς που μπορεί να παρέχει το φωτοβολταϊκό πάνελ PFS-85 εξαρτάται από την ένταση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Προκειμένου να είναι πάντα δυνατή η αναπαραγωγή του πειράματος στο εργαστήριο, θα χρησιμοποιήσουμε το πλαίσιο με μονάδα DL SIMSUN 12 λαμπτήρων αλογόνου που εγγυάται επίπεδο τουλάχιστον ίσο με το 1/10 της τυπικής έντασης ηλιακής ακτινοβολίας 1000 W/m2. • Παραπέμποντας στην Εικόνα 13: ‐ Θέστε σε λειτουργία τη μονάδα DL SIMSUN γυρίζοντας τον αυτόματο διακόπτη στη θέση ON. ‐ Μετακινήστε τον επιλογέα στη θέση LOCAL. ‐ Γυρίστε το ποτενσιόμετρο φωτεινότητας μέχρι να εμφανιστεί στην οθόνη της μονάδας DL 9021 η τιμή έντασης ακτινοβολίας 110 [W/m2]. Εικόνα 13 ‐ Λεπτομέρεια πίνακα ελέγχου DL SIMSUN • Σε αυτές τις συνθήκες, το όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 θα εμφανίσει την τιμή τάσης του πάνελ (V1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9), την τιμή της έντασης ρεύματος (I1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) που ρέει από το φωτοβολταϊκό πάνελ προς το ενεργό φορτίο και την αντίστοιχη ροή ισχύος (P1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) που παρέχεται από τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια. • Εκτελέστε τις μετρήσεις που περιλαμβάνονται στον Πίνακα 2, για διαφορετικές τιμές αντίστασης της μονάδας DL 9018 μεταβλητού φορτίου, τις οποίες μπορείτε να πετύχετε γυρίζοντας αργά το ποτενσιόμετρο προς τα δεξιά. ‐ Όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA μονάδας DL 9021 VPV – Η τάση στα άκρα του φωτοβολταϊκού πάνελ (τάση V1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) IPV – Η ένταση ρεύματος του φωτοβολταϊκού πάνελ (ένταση ρεύματος I1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) PPV – Η ισχύς που παρέχεται από το φωτοβολταϊκό πάνελ (ισχύς P 1 στο κύκλωμα της Εικόνας 9) • Η τιμή της αντίστασης R στον Πίνακα 2 προκύπτει από την αναλογία μεταξύ των μετρούμενων τιμών τάσης στους ακροδέκτες του φωτοβολταϊκού πάνελ (VPV) και της έντασης ρεύματος (IPV) που παρέχεται από το φωτοβολταϊκό πάνελ προς το φορτίο: Πίνακας 2 ‐ Τιμές τάσης ακροδεκτών και ισχύος που παρέχεται από το πάνελ με βάση τη μεταβολή του ωμικού φορτίου Το γράφημα με τη χαρακτηριστική καμπύλη ισχύος ‐ τάσης του φωτοβολταϊκού πάνελ παρουσιάζεται στην Εικόνα 14. Εικόνα 14 ‐ Χαρακτηριστική καμπύλη ισχύος‐τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ Το πείραμα μπορεί να επαναληφθεί εύκολα στο εργαστήριο με τους σπουδαστές. Για να απλοποιήσετε τη διαδικασία, να εισαγάγετε γρήγορα τις τιμές μέτρησης και να δημιουργήσετε το διάγραμμα ισχύος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το υπολογιστικό φύλλο που περιλαμβάνεται στο αρχείο DL_SOL ‐ EXP ‐ 106A ‐ R_2.0.xlsx (Εικόνα 15) και επισυνάπτεται σε αυτό το εγχειρίδιο. Μπορείτε να ανοίξετε το αρχείο με το λογισμικό Excel. Εικόνα 15 ‐ Υπολογιστικό φύλλο αρχείου DL_SOL‐EXP‐106A‐R_2.0.xlsx Προσδιορισμός σημείου μέγιστης ισχύος στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ Αναφορικά με την Εικόνα 7(α), μπορούμε να υπερθέσουμε τις δύο χαρακτηριστικές καμπύλες που σχεδιάσαμε νωρίτερα προκειμένου να προσδιορίσουμε γραφικά το σημείο μέγιστης ισχύος (MPP) στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης του φωτοβολταϊκού πάνελ. Η διαδικασία παρουσιάζεται στην Εικόνα 16. Εικόνα 16 ‐ Γραφικός προσδιορισμός σημείου μέγιστης ισχύος στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης‐τάσης του φωτοβολταϊκού πάνελ Προσδιορισμός βέλτιστης τιμής αντίστασης φορτίου Η αντίσταση του μεταβλητού φορτίου R μπορεί να υπολογιστεί από τις μετρήσεις τάσης VPV και έντασης IPV. Για κάθε σημείο λειτουργίας λαμβάνουμε το εξής: Εικόνα 17 ‐ Γραφικός προσδιορισμός της βέλτιστης αντίστασης φορτίου Ropt, στην οποία επιτυγχάνεται η μέγιστη μεταφορά ισχύος Pmp Ξεκινώντας από τα δεδομένα του Πίνακα 2, μπορείτε να δημιουργήσετε το διάγραμμα αντίστασης φορτίου R ως συνάρτηση της τιμής τάσης VPV. Η βέλτιστη αντίσταση φορτίου Ropt μπορεί να προσδιοριστεί γραφικά με υπέρθεση της χαρακτηριστικής καμπύλης ισχύος ‐ τάσης και της καμπύλης αντίστασης ‐ τάσης. Η διαδικασία παρουσιάζεται στην Εικόνα 17. Παρακάτω περιγράφεται μια ταχύτερη και πιο αποδοτική διαδικασία για τον προσδιορισμό της τιμής Ropt. Καθώς η αντίσταση του μεταβλητού φορτίου R μπορεί να υπολογιστεί από τις μετρήσεις τάσης VPV και έντασης IPV, για κάθε σημείο λειτουργίας λαμβάνουμε το εξής: Ξεκινώντας από τα δεδομένα του Πίνακα 2, μπορούμε να δημιουργήσουμε το διάγραμμα ισχύος PPV ως συνάρτηση της τιμής αντίστασης φορτίου R, η οποία αναφέρεται στην Εικόνα 19, και από αυτό μπορούμε να υπολογίσουμε τη βέλτιστη αντίσταση φορτίου Ropt, στην οποία επιτυγχάνεται η μέγιστη μεταφορά ισχύος Pmp. Εικόνα 18 ‐ Γράφημα ισχύος‐αντίστασης και προσδιορισμός της βέλτιστης αντίστασης φορτίου Ropt, στην οποία επιτυγχάνεται η μέγιστη μεταφορά ισχύος Pmp Το πείραμα μπορεί να επαναληφθεί εύκολα στο εργαστήριο με τους σπουδαστές. Για να απλοποιήσετε τη διαδικασία, να εισαγάγετε γρήγορα τις τιμές μέτρησης και να δημιουργήσετε το διάγραμμα ισχύος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το υπολογιστικό φύλλο που περιλαμβάνεται στο αρχείο DL_SOL ‐ EXP ‐ 110A ‐ R_2.0.xlsx (Εικόνα 19) και επισυνάπτεται σε αυτό το εγχειρίδιο. Μπορείτε να ανοίξετε το αρχείο με το λογισμικό Excel. Εικόνα 19 ‐ Υπολογιστικό φύλλο αρχείου DL_SOL‐EXP‐110A‐R_2.0.xlsx 6. Διεξαγωγή του πειράματος με το λογισμικό DL SOLAR ‐ BD1 Χρησιμοποιώντας το λογισμικό DL SOLAR ‐ BD1 που παρέχεται με το εκπαιδευτικό σύστημα, μπορείτε να διεξάγετε πολλές ασκήσεις πρακτικής εξάσκησης για τα θέματα που καλύπτονται σε αυτή την παράγραφο. • Αναφορικά με την Εικόνα 20: • Ανοίξτε το λογισμικό DL SOLAR ‐ BD1. • Επιλέξτε Μελέτη φωτοβολταϊκού πάνελ από το πλαίσιο Λίστα κατηγοριών πειραμάτων. • Επιλέξτε μία από τις εφαρμογές που εμφανίζονται στο πλαίσιο Λίστα πειραμάτων. • Επιλέξτε το κουμπί Εκτέλεση. • Ακολουθήστε τις οδηγίες στην online βοήθεια (HELP). Συγκεκριμένα, μπορείτε να κάνετε την άσκηση που περιγράφεται στην παράγραφο επιλέγοντας PV IV από το πλαίσιο Λίστα πειραμάτων. Εικόνα 20 ‐ Διεξαγωγή του πειράματος με το λογισμικό DL SOLAR‐BD1