Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Влияние температуры

Влияние температуры

Нежелательным побочным эффектом, возникающим при инкапсуляции солнечных элементов в ФВ модуле, является изменение теплового потока, что приводит к увеличению температуры модуля.

Увеличение температуры существенно влияет на ФВ модуль уменьшая его напряжение, а следовательно, и выходную мощность. Кроме того увеличение температуры приводит к некоторым нежелательным последствиям. Так, оно увеличивает напряжение, связанное с термическим расширением, также увеличивает скорость деградации примерно в два раза на каждые 10 градусов температуры.

HOTMOD.JPG

Термографическое изображение модуля из 16 элементов с одним обводным диодом при обратном смещении. Каждый цвет соответствует изменению температуры на 4 градуса. Рабочая температура модуля определяется равновесием между теплом, производимым ФВ модулем и теплом отданным и полученным из окружающей среды. Теплота, производимая модулем, зависит от рабочей точки модуля, оптических свойств модуля и солнечных элементов и плотности упаковки солнечных элементов и ФВ модуле. Теплообмен с окружающей средой может проходить по средствам трех механизмов: теплопроводности, конвекции и излучения. Эти процессы зависят от коэффициента термического сопротивления материалов модуля, излучательных свойств модуля и внешних условий (особенно скорости ветра), в которых находится модуль. Эти факторы обсуждаются на следующих страницах.

Генерация тепла в ФВ модуле

В обычном коммерческом солнечном элементе в точке максимальной мощности только падающей на него солнечной энергии преобразуется в электричество, остальное превращается в тепло. Факторами, влияющими на нагревание солнечного элемента являются:

— отражение от лицевой поверхности модуля
— электрическая рабочая точка модуля
— поглощение света фотоэлектрическим модулем в местах, не занимаемых солнечными элементами
— поглощение модулем или элементом света с низкой энергией (инфракрасного)
— плотность упаковки солнечных элементов

Отражение от лицевой поверхности

Температура модуля является результатом равновесия, устанавливающегося между теплом, производимом в модуле под действием солнца, а также теплом, теряемом в процессах теплороводности, конвекции и излучения. Теплопроводность.

оток тепла аналогичен току проводимости в электрической цепи. При теплопроводности движущей силой, перемещающей тепло в материалах с различным термическим сопротивлением, является разность температур, тогда как в электрической цепи по аналогии течение тока вызывается наличием разности потенциалов в материале с определенным термическим сопротивлением. Поэтому соотношение между теплом и температурой описывается уравнением похожим на уравнение, связывающее напряжение и ток через резистор. Если тело однородно и находится в равновесии, уравнение теплопроводности записывается так:

1.png

Где
Pheat — это тепло (энергия), вырабатываемое ФВ модулем; подробнее в пункте «Генерация тепла в ФВ модулях»
F — термическое сопротивление испускающей тепло поверхности в °C Вт-1
ΔT — разность температур между двумя материалами в °C.

Термическое сопротивление модуля зависит от толщины материала и его удельного термического сопротивления (или удельной теплопроводности). Тепловое сопротивление аналогично электрическому сопротивлению и записывается как

eq121.png

Где
А — площадь поверхности проводящей тепло
l — длина материала, через который проходит тепло
k — коэффициент теплопроводности в Вт м −1 °C-1

Для расчета теплового сопротивления более сложных структур отдельные коэффициенты складываются последовательно или параллельно. Например, тыльная и лицевая поверхности передают тепло от модуля в окружающую среду, и суммарный коэффициент теплопроводности можно рассчитать по закону параллельного сопротивления. С другой стороны тепловые сопротивления инкапсулятора и стекла нужно складывать последовательно. Диаграмма термического сопротивления простого ФВ модуля без учета проводимости рамки и краевых эффектов показана ниже.

3.png

Где
А — площадь соприкосновения между двумя материалами
h — коэффициент конвекционного теплообмена в Вт м −2 °C-1
ΔT — разность температур между двумя материалами в °C

Читайте так же:
Тепловое действие тока в примерах

В отличие от термического сопротивления рассчитать h прямыми способами довольно сложно, поэтому его обычно получают эмпирическим путем для определенных сочетаний материалов и условий.

4.png

Где
P — энергия в виде тепла, созданного в ФВ модуле
σ — постоянная Стефана-Больцмана, приведенная в пункте «Постоянные»
T — температура солнечного элемента в К

Однако, ФВ модуль не является абсолютно черным телом, поэтому для учета этого обстоятельства в уравнение абсолютно черного тела вводится излучательная способность, , материала или объекта. Излучательная способность идеального излучателя (или поглотителя) равна 1. Излучательную способность можно часто оценить по поглощающим свойствам, так как эти два свойства часто очень похожи. Например, металлы, которые не очень хорошо поглощают, так же и не очень хорошо испускают (с коэффициентом 0.03). Включая излучательную способность в уравнение испускаемой энергии, получим

5.png

Где
ε -излучательная способность поверхности

Общая потеря тепла в модуле в результате излучения равна разности между теплом, полученным извне и теплом, излученным в окружающую среду:

6.png

Где
Tsc — температура солнечного элемента
Tamb — температура окружающей среды

Номинальная рабочая температура элемента

Поток излучения на поверхности элемента = 800 Вт/м2
Температура воздуха = 20°C
Скорость ветра = 1 м/с
Установка — свободная задняя поверхность

Уравнения для солнечного излучения и разности температур между модулем и воздухом показывают, что потери тепла в результате теплопроводности и конвекции линейно зависят от падающего излучения при постоянной скорости ветра и при условии, что термическое сопротивление и коэффициент теплопроводности не сильно зависят от температуры. Номинальные рабочие температуры в лучшем и худшем случаях, а также для среднего ФВ модуля показаны ниже. Лучший случай подразумевает наличие на задней поверхности охлаждающих алюминиевых пластин, которые уменьшают термическое сопротивление и увеличивают площадь поверхности на которой происходит конвекция.

Температура увеличивается, относительно окружающей среды, с увеличением интенсивности солнечного излучения для различных видов модулей (Ross and Smokler). Лучший из модулей имел номинальную рабочую температуру 33 °С, худший — 58 °С, и типичный модуль — 48 °С.

Влияние конструкции модуля на номинальную рабочую температуру

Расстояние между элементами при расширении увеличивает параметр δ равный:

кат.png, где

αGαC — коэффициенты расширения стекла и элемента
D — ширина элемента
C — расстояние между центрами элементов

Обычно коннекторы между элементами используются так, как показано на изображении. Для предотвращения повреждений, вызванных усталостью от таких деформаций, используются двойное соединение.

Кроме напряжения, возникающего в соединителях, все соединения в модуле подвержены циклическому температурному напряжению, которое может вызвать деламинирование.

Часто задаваемые вопросы

В процессе производства солнечных модулей используется множество комплектующих, обратим Ваше внимание на наиболее важные из них:

1. Ламинирующая пленка EVA. Один из важнейших компонентов в модуле, определяющий срок эксплуатации солнечного модуля. В зависимости от производителя, ламинирующая пленка EVA имеет срок эксплуатации 5, 10, 20, 25 и более лет. Дешевая и низкокачественная EVA, которая очень часто используется недобросовестными производителями обычно имеет срок эксплуатации 5-10 лет. По истечению этого срока, а часто намного раньше, пленка под действием УФ лучей и перепадов температур начинает мутнеть, желтеть или отслаиваться. Последствия отслоения представлены на рисунках ниже.

В этом случае лицевая сторона солнечного модуля начинает терять прозрачность, снижается КПД модуля, нарушается герметичность. Это значительно снижает выработку солнечного модуля или приводит к его полному выходу из строя. Ламинирующая пленка EVA находится с лицевой и тыльной стороны обеспечивая герметичность модуля и высокую прозрачность лицевой стороны модуля в процессе эксплуатации. К сожалению, даже профессионал не сможет отличить модуль изготовленный из низкокачественной или первоклассной EVA, это покажет только время. Известно, что разница цене между первоклассной и низкокачественной EVA может отличаться в 2-4 раза. Большинство российский поставщиков китайских модулей понятия не имеют, какую ламинирующую пленку EVA используют их заводы. Действую по принципу «нам бы подешевле» Вы рискуете получить неприятный сюрприз в виде отслоений на модуле через 5-10 лет.

Читайте так же:
Тепловое действие тока физика 8 класс конспект

2. Тыльная пленка (ПЭТ) PET Backsheet. ПЭТ обеспечивает защиту и герметичность солнечного модуля с тыльной стороны. Как правило белого или черного цвета. В зависимости от толщины изоляции, ПЭТ обеспечивает максимальное напряжение модулей, как правило это 600 В или 1000 В. Данная информация также отображена в технических характеристиках солнечного модуля. Касательно сроков эксплуатации, ситуация такая же, как и с ламинирующей пленкой EVA. Чем дешевле, тем меньше срок эксплуатации. По истечению срока эксплуатации тыльная пленка начинает желтеть, трескаться или отслаиваться, нарушается герметичность, солнечный модуль выходит из строя. В дешевых модулях используются именно такие материалы и наличие множества сертификатов TUV, CE, ISO и т.д. не являются гарантией качества!

3. Солнечные элементы (Solar cells) делятся на 4 категории качества:

а) Grade A — первая категория качества. Такая категория элементов не допускает никаких, даже самых незначительных дефектов. Элементы данной категории, как правило средней и высокой эффективности 16-19% и более. В солнечных модулях Sunways ФСМ мощностью от 100 Вт используются исключительно элементы Grade A.

b) Grade B — вторая категория качества. Элементы данной категории также, как правило средней и высокой эффективности 16-19% и более. Однако элементы категории B всегда имеют визуальные дефекты. Наличие Grade B элементов незначительно влияет на мощность и работу модуля, в основном это только внешние дефекты (разные цвета и оттенки элементов, кривая или неполная матрица на элементе, пятна на элементах). Однако, существует и другая точка зрения, что элементы Grade B несколько менее эффективны и быстрее деградируют. Поставщики качественных модулей никогда не используют элементы категории B для изготовления солнечных модулей мощностью от 100 Вт. Поэтому если при визуальной оценке Вы заметили разноцветные элементы и дефекты на них, будьте уверены, Вам продают модуль, сделанный из Grade B элементов. Пример солнечного модуля собранного из А и B grade элементов представлен ниже. Сразу отметим, что солнечный модуль изготовленный из B grade элементов в настоящее время является нормой для маломощных модулей 10, 20, 30 ,50 Ватт.

с) Grade C и Grade D. Мы не просто так объединили эти две категории в одну, т.к. именно элементы этих категорий качества попросту считаются непригодными для использования в стандартных солнечных модулях мощность от 100 Вт и выше, чем благополучно пользуются недобросовестные сборщики «производители» модулей. Именно такие солнечные модули сейчас активно продают по демпингово низким ценам под видом качественных солнечных модулей.

Элементы этих категорий качества могут иметь сколы, микротрещины, плюс могут иметь те же дефекты, что и Grade B элементы. Такие элементы скупают, режут, оставляют целые части и из них паяют модули. Как правило такие элементы отличаются низкой эффективностью 12-15%. Фактически это отходы, (скрап) который у производителей высококачественных солнечных модулей идет на переработку. Отметим, что ни один уважающий себя производитель модулей не станет делать солнечные модули мощностью от 100 Вт и выше из такого материала, однако в Россию такие модули уже поставляются. Стоимость солнечных элементов в модуле составляет более 50%, производители солнечных модулей из Grade C и D элементов скупают этот материал за бесценок, тем самым существенно снижая себестоимость своей продукции. Казалось бы, а какая разница из чего делать модуль, материал то тот же самый? На данном вопросе остановимся более подробно.

Читайте так же:
Описать тепловое химическое магнитное действие электрического тока

а) В солнечных модулях из Grade C и D элементов всегда больше пайки, т.к. количество элементов значительно больше (в среднем в 2 раза), чем в качественных модулях сделанных по стандартной общепризнанной технологии. Больше пайки — меньше надежность и долговечность модуля. Некачественная пайка может стать причиной короткого замыкания на элементах и привести к эффекту «hot spot» (см. рисунок ниже).

b) Добросовестный производитель всегда сортирует солнечные элементы перед изготовлением модуля. В солнечных модулях из Grade C и D элементов этого как правило не происходит, т.к. производитель таких модулей собирает целые части солнечных элементов из того, что есть. Фрагмент такого солнечного модуля представлен на рисунке ниже.

DSC_2586Sk5_enl.jpg

Известный факт, что если в солнечном модуле есть хотя бы один солнечный элемент меньшей мощности, чем все остальные, все без исключения солнечные элементы «выстроются» по самому слабому элементу и если разница в волтьамперных характеристиках весьма значительна, это приведет к образованию «hot spot» эффекта (локальный перегрев). В случае локального перегрева в высоковольтовых системах (200-1000 В) температура солнечного элемента может достигать 300 С, перегрев солнечного элемента приведет к его быстрой деградации (снижение мощности), возможно локальное отслоение EVA и PET и в конечном итоге это может полностью вывести модуль из строя. «Hot spot» эффект также наблюдается при микротрещинах на элементах, которые всегда присутствуют в C и D grade элементах. Именно поэтому в Европе и США модули из C и D grade элементов не рекомендуется ставить в солнечных энергосистемах. Последствия «hot spot» эффекта представлены на рисунке ниже.

ФСМ_250М_гор_2.jpg Photovoltaik_IR2.jpg

Как определить солнечный модуль сделанный из grade С и D элементов?

Как уже было сказано ранее, качество ламинирующей пленки EVA, тыльной пленки PET не сможет определить даже профессионал, это покажет только время, однако выявить солнечный модуль, сделанный из битых C и D grade элементов достаточно просто.

Основные признаки солнечных модулей сделанных из C и D grade солнечных элементов:

Солнечные батареи

Компания TMG Baltic SIA предлагает своим клиентам солнечные батареи мировых брэндов, которые является крупными в мире производителями солнечных батарей. Используя технологии последнего поколения, они производят монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи с лидирующими показателями КПД на мировом рынке.

Вся продукция проходит испытания и контроль качества по самым строги критериям и создаётся продукт мирового уровня, который сертифицирован CE, TUV, IEC, UL, ISO стандартами.

Отсутствие «PID» эффекта

PID -это деградация солнечных элементов, связанная с разницей напряжений солнечных элементов и рамы солнечной батареи. Солнечные батареи без защиты от PID могут потерять до 20% своей мощности уже в первые месяцы работы.

Отсутствие «Hot Spot» эффекта

«Hot Spot»- эффект состоит в очень сильном нагревании солнечных элементов, которое может привести даже к возгоранию солнечной батареи. Основная причина этого явления-микротрещины в солнечных элементах, которые не заметны без специального оборудования. Эффект проявляется в случае частичного затенения солнечной батареи, когда один затененный элемент не производит ток, в то время как все остальные элементы батареи производят ток в обычном режиме. В этом случае возникает обратный ток, который и может стать причиной нагревания затененного солнечного элемента.

Читайте так же:
Какое сечение провода использовать для теплого пола

Отличные показатели работы в условиях облачности

Это означает, что солнечные батареи будут преобразовывать солнечное излучение в электричество с тем же КПД, который заявлен для базового уровня солнечного излучения, при любом уровне солнечного излучения.

Отличный температурный коэффициент

При нагревании ток вырабатываемый солнечными элементами незначительно увеличивается, а вырабатываемое напряжение ощутимо снижается. Это приводит к снижению вырабатываемой мощности при нагревании солнечной батареи. Температурный коэффициент как раз и показывает как сильно снизиться мощность при нагревании солнечной батареи на 1 градус относительно стандартных условий (20-25 градусов по Цельсию).

Легкая и прочная алюминиевая рама

Корпус выполнен из высокотехнологичного алюминиевого сплава, сертифицированы для высоких нагрузок снега ( 5400 Па) и ветровых нагрузок ( 4000 Па) . Вес готовой к работе солнечной батареи 250W составляет всего 18 кг (на 1.65 m ²), что позволяет устанавливать их на любой тип крыши.

Легко бронированное стекло

Солнечные батареи имеют легко бронированное стекло толщиной 3.2 мм, что позволяет выдерживать сложные погодные условия, в том числе и град до 25 mm. Кроме этого, стекло обработано антибликовым и антистатическим покрытием повышающим работоспособность элементов.

Высокая гарантия продукта

Защита инвестиций за счет заводской гарантии до 15 лет на изделие и до 30 лет гарантией линейной производительности. Что позволяет в гарантийном случае произвести замену солнечной батареи на новую в кротчайшие сроки.

Солнечные элементы 52х26мм 0.25W для сборки солнечной батареи

Солнечные элементы 52х26мм 0.25W для сборки солнечной батареи

Рейтинг: ++++ -

Солнечные элементы 52х26мм 0.25W для сборки солнечной батареи — солнечные фотоэлементы из поликристаллического кремния для сборки своими руками солнечной батареи, ток до 0.48 ампера , напряжение 1 элемента 0.5 вольт, размер элемента 52х26 миллиметров, эффективность 17.4%

Доставка бесплатная от 3000 рублей

14 дней возврат/обмен, гарантия 3 месяца

Солнечные элементы 52х26мм 0.25W для сборки солнечной батареи

ВНИМАНИЕ.

Минимальное количество отправляемых солнечных элементов 10 штук одного размера

Солнечные элементы 52х26мм 0.25W для сборки солнечной батареи — солнечные фотоэлементы из поликристаллического кремния для сборки своими руками солнечной батареи, ток до 0.48 ампера, напряжение 1 элемента 0.5 вольт, размер элемента 52х26 миллиметров, э ффективность 17.4%.

Характеристики солнечного элемента 52х26мм 0.25W из поликристаллического кремния:

Размер одного солнечного элемента составляет 52 х 26 мм

Средняя мощность (Ватт): 0.25 Wp

Средний ток (А): 0.48 Imax

Среднее напряжение (В): 0.5 Vmax

Эффективность преобразования солнечного фотоэлемента, КПД: 17.4%

Один фотоэлемент имеет среднюю мощность 0.25W рабочее напряжение – 0.54В при нагрузке до 0.48А.

Описание солнечного элемента 52х26мм 0.25W из поликристаллического кремния

Солнечные элементы из поликристаллического кремния 52х26мм 0.25 W предназначены для сборки солнечных батарей своими руками в домашних условиях .

Солнечные батареи собранные из поликристаллического кремния сохраняют работоспособность даже в пасмурную погоду, правда, с некоторым уменьшением мощности.

Немного теории

Что такое солнечный элемент?

Солнечный фотоэлемент это одна единица, одна ячейка, одна клетка, который способен самостоятельно выдать хоть и маленькое – порядка 0.5 вольт, но всё таки напряжение не зависимо от своих размеров. А вот выходной ток или мощность одного солнечного элемента очень сильно зависит от его размеров.

Что такое солнечная батарея?

Солнечная батарея это некоторое количество солнечных элементов соединенных последовательно при помощи специальной шинки (плоская полоска медной фольги).

Читайте так же:
Условный тепловой ток контактора это

От количества этих солнечных элементов соединенных последовательно и зависит напряжение на выходе солнечной батареи.

Количество солнечных ячеек соединенных последовательно в одной солнечной батарее может быть абсолютно любым.

Для увеличения выходного тока или мощности одной солнечной батареи эти цепочки солнечных клеток, соединенных последовательно, соединяют параллельно.

И так — выходной ток или мощность одной солнечной батареи зависит и от размеров самих солнечных элементов и от количества параллельно включённых цепочек.

А сами солнечные батареи, в свою очередь, можно собрать в солнечные модули.

Из солнечных элементов 52х26мм 0.25W поликристаллического кремния можно в домашних условиях собрать портативную солнечную батарею, практически, неограниченной мощности.

Изготовление солнечной батареи в домашних условиях по силам практически любому радиолюбителю, «кулибину», или человеку который любит мастерить всё своими руками.

И по финансовым затратам солнечная батарея собранная своими руками на порядок дешевле промышленной солнечной батареи.

К тому же при проектировании, расчёте и сборке солнечной батареи можно учесть все технические нюансы и личные потребности, в любом конкретном случае.

Для самостоятельной сборки солнечной батареи мы так же предлагаем аксессуары для изготовления солнечных батарей:

Применение солнечного элемента 52х26мм 0.25W из поликристаллического кремния

Из 3 солнечных элементов 52х26мм 0.25W , при последовательном соединении, Вы сможете собрать мини солнечную батарею, напряжением 1.5 вольта при нагрузке до 0.48A (0.72W).

Это позволит Вам заряжать любые аккумуляторы напряжением 1.2В (типа AA и AAA) – средним током 0.48 ампера.

Из 12 фотоэлементов 52х26мм можно собрать солнечную батарею 2.4W (5V — 0.48A) – которая подходит для освещения, электропитания и зарядки различных устройств с рабочим напряжение 5В — любое портативное устройство, которое питается или заряжает свои аккумуляторы через USB-порт.

Питание и зарядка любого мобильного устройства, сотовые телефоны и КПК, фото и видео камеры, MP3 и MP4 плееры, GPS-навигаторы, игровые консоли типа SONY PSP, совместим с большинством сотовых телефонов, а также iPhone, Ipad и другими продуктами Apple, зарядка всех типов аккумуляторов AA, AAA, Li-Ion, Li-Pol с помощью зарядного устройства (приобретается отдельно).

Из 36 солнечных фотоэлементов можно собрать солнечную батарею 8.6 W (18V — 0.48A), что позволяет подключать любое устройство, которое питается или заряжает свои аккумуляторы от автомобильного прикуривателя 12 вольт. А так же позволит Вам заряжать любые аккумуляторы напряжением 12 вольт, средним током до 0.48 ампера.
Собранные таким образом солнечной батареи сохраняют работоспособность даже в пасмурную погоду, с некоторым уменьшением мощности.

У нас вы всегда можете купить или заказать

  • Фотоэлементы, солнечные элементы любых размеров и мощности
  • Солнечные батареи, солнечные панели водонепроницаемые, ударопрочные
  • Широкий ассортимент аксессуаров для самостоятельной сборки солнечных батарей
  • Измерительные, диагностические цифровые приборы
  • Мобильные зарядные устройства от батареек или аккумуляторов
  • Мобильные источники питания на солнечных батареях
  • Аккумуляторы Ni-MH, LI-PO и LI-ION
  • Преобразователи напряжения – 12/24В- 220 вольт – инверторы
  • Повышающие, понижающие, стабилизированные, преобразователи напряжения
  • Светодиоды, светодиодное освещение, светодиодное оборудование
  • Электронные гаджеты на солнечных батареях
  • Светодиодное освещение для автомобиля

У нас выгодно покупать, потому что:

Индивидуальный подход к каждому клиенту
Предусмотрена гибкая система скидок
Техническая поддержка наших клиентов
Бесплатные консультации по телефону

Будем рады ответить на Ваши вопросы, в любой день, кроме субботы, с 9 до 21 часов

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector