Научный подход к солнечной батарее

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Мои условия теоретически прикинуть можно?
Широта 44, стена вертикальная, белый кирпич, на юго-юго-юго-восток (градусов на 5 левее астрономич. юга) Ближайший крупный город? Ну Черкесск. Ну или Пятигорск.
Теоретически стена покрашена в матовый черный и прикрыта 4мм поликарбонатом.
Каков тепловой выигрыш в декабре, январе и феврале в солнечный день в сравнении со стеной, оставшейся белой?
Заренее благодарен.

 

Облака пропускают УФ и отражают ИК. Облака подсвечивались снизу солнцем и работали как зеркало. Где-то далеко на юге был разрыв облаков.

 

Можно, но в этой теме расчеты с солнечной батареей. Поэтому вариант когда вместо поликарбоната стоит солнечная панель я рассмотрю здесь. А вариант без батарей будет рассматриваться или в теме по теплицам Научный подход к теплице или может появится похожая отдельная тема посвященная частным домам и другим хозяйственным постройкам.
Я подготовлю начальную картинку для Вашего случая и чуть попозже сообщу какие еще понадобятся входные данные.

 

Есть такая оч старая, но непопулярная тема как солнечно-каменный коллектор. Это о нём.

 

@kivik71 - Сегодня выдался реально полный солнечный день, данные с нескольких установок прилагаю. @SergeChe - не обессудьте, но нет желания выкладывать часто данные, поэтому даю на форуме, может ещё кому пригодятся.
Жаль что не могу в Exel снять данные с установки 3 кВт. При наведении курсора на файл, можно определить что чему принадлежит.

 

@close, Если попадется в сети Ваших наблюдений, то интересует день сплошной облачности и нестандартная экзотика типа полдня ясно, полдня пасмурно. Так же возможно для каждого поля есть какая то специфичная форма графика, отличающая его от других, типа рожек, ямок и тд.
Нужно еще фото наземной установки, чтобы были видны ячейки панелей. Для каждого вида панелей я постепенно готовлю коэффициенты отношения реальной площади ячеек к площади по габаритам. Соответственно нужно фото последнего введенного поля панелей.
У нас наступает наконец весна, снег постепенно исчезает, но еще есть. Поэтому больше внимания уделяется тепличной тематике расчетов, но постепенно готовится все к виртуальному соревнованию разных видов панелей. Примерный формат этого состязания пока придумываю. Что то типа виртуально собрать проверенные матмодели наших форумчан и проверить их все при одинаковых условиях.

 

Фото панелей установок прилагаю, 100 Вт, 135 Вт, 300 Вт соответствующих установок.
Девятого апреля была почти абсолютная облачность. Графики 1,5 кВт установки прилагаю.

 

Вот и наступило время глобальных вариантов выбора по всем фронтам. Свой выбор я может быть подсознательно сделал еще в далеком мае 2014г. Символом начала этой развилки является мое фото от 22 мая того года.

Попробую поэкспериментировать с философией и причинно-следственными связями выбора разных путей на читателях этой темы. Какой путь (1-левый или 2-правый) выбрали бы Вы? Ответ коротко цифрой и несколько слов почему, или в личку, или в почту kivik71@mail.ru или малозаметно попутно с другими обсуждениями, типа PS добавки в любой из моих тем, или в любых темах где я участвую в обсуждении, или совсем в любой теме (тогда придется или цитировать или упомянуть меня, чтобы я увидел этот ответ).
Тест с продолжением, спустя некоторое время фотография немного изменится. Потом где то подведу итоги и сделаю вывод о причинах того или другого выбора.

Опыты со своей солнечной панелью у меня немного застопорились из за отсутствия нужного мне контроллера, который будет собирать опытные данные. Существующие варианты мне не подходят, попробую для начала определиться с алгоритмом работы контроллера, который мне нужен. Так как у меня есть возможность заглянуть немного в будущее с помощью расчетных матмоделей, то алгоритм затачиваю под этот вариант. Для обычных панелей нужно только отслеживание разных параметров (ток, напряжение, температура), управлять тут вроде нечем, если система не на трекере. Но я все таки сторонник исследования гибридных панелей, а к ним добавляются различные варианты отбора тепла от батареи с помощь воздуха, жидкости. То есть система становится управляемой и от правильного варианта зависит эффективность работы солнечной панели.
Основной контроллер для СП должен быть простым без разных удобных плюшек, его задача четко работать без сбоев в пока трех режимах: рекомендации от расчетной программы, стандартный и аварийный. Если рекомендуемый режим приближает работу установки к аварийным показаниям датчиков, контроллер должен перевестись на стандартный режим. Второстепенная задача передавать показания тока, напряжения, датчиков температуры и ориентации панели в точку сбора и обработки информации.
Рекомендации приходят от источника команд, который будет постоянно модернизироваться, в него будут добавляться все плюшки и в нем будет изменяющаяся расчетная программа будущего, и так же он будет выдавать команды другим контроллерам общего комплекса (СК, СБ, ТН, теплица, разные ТА и тд). В принципе для всех частей комплекса уже созданы матмодели (некоторые частично проверены на практических опытных данных наших форумчан), так что алгоритм работы можно будет протестировать в виртуальном режиме.

 

Мне лет пять назад подарили пару солнечных батарей где-то на 1,2 м2 каждый. Я так и не придумал, как их использовать. Они поверенные - 120 Вт каждая и что-то там на 70 В. До сих пор в гараже без надобности мешаются. Если нужно какой-то эксперимент поставить - могу попробовать. Например установить на улице под каким-то углом и мерить ток короткого замыкания, а данные куда-нибудь можно в облако закидывать, мне приятель скорей всего это сможет организовать...

 

судя по площади, мощности и напруге это аморфные панели... не самые ходовые в быту панели.

 

Да, у них два перехода, на кремнии и на аморфном кремнии.
Выпускаются для промышленного сбора солнечного света, "для электростанций"

 

Летние хлопоты закончились, появилось свободное время для научных обсуждений по солнечным панелям. В теме https://www.forumhouse.ru/posts/24942773/ был задан вопрос: солнечная панель под нагрузкой и на холостом ходу одинаково нагревается на солнце, или с нагрузкой холоднее чем без нагрузки? Первичные ответы привели к экспериментальным данным с измерениями температур по панелям находящимся в Черноморском государственном университете в г Николаев. https://www.forumhouse.ru/posts/24944616/ Попробую подстроить под эти эксперименты свои математические модели солнечных панелей.
Панели находятся на крыше университета

Панели имеют следующие параметры:
– максимальная мощность Pmax=25W;
– напряжение холостого хода VOC =21.5V;
– ток короткого замыкания ISC =1.61A;
– напряжение максимальной мощности VOP =17,5V;
– размеры: 645*335*24mm;
– технология: поликристаллический кремний;
– количество элементарных элементов в батарее – 36.
Во вложениях ниже два документа с экспериментами по этим панелям. Частично я начал переводить результаты экспериментов в понятные для себя картинки. https://www.forumhouse.ru/posts/24958327/
Все данные по этой установке постепенно начал вписывать в расчетную математическую панель, результаты расчетов естественно рано или поздно появятся в этой теме.
Так же интересуют и другие солнечные системы в которых ведется мониторинг температуры солнечных панелей. Если у кого есть ссылки, выкладывайте здесь.

 

По вопросу нагруженной панели я думаю, что она станет холоднее по сравнению с холостой панелью. Большая часть практических измерений 4х дней на панелях в ЧГУ тоже подтверждает это. Но как всегда существует другое мнение. https://www.forumhouse.ru/posts/24958537/

Опубликованные измерения были не для 2х разных дней, а для 4х. Измерения не 2, а как я вижу по графикам примерно 12 измерений в час, то есть примерно с интервалом 5мин. Это количество измерений (4дня*16час*~12) проведено для 2 разных точек расположения температурных датчиков. Нам известна только разница температур между этими точками и примерный максимум этих температур 50-55°С
Согласен единственная панель это хорошо для данного вопроса, но Вы же не глупый человек и должны понять что я скажу дальше про внешние условия для панели. Они разные. Я знаю что у вас есть ответ - лабораторные условия. Солнце тоже лабораторное? Одно два измерения это тоже не доказательства, нужна статистика за как минимум 2-3часа. Как будете обеспечивать одинаковость всех условий? Вам не нравятся 2 "одинаковые" панели, мне не нравятся Ваши "одинаковые" условия окружающей среды. Как будем находить компромисс? Что важнее для измерения температур?

Меня их выводы устраивают для тех практических результатов которые выложены и которые я частично проанализировал. Есть графики разницы температур за 4 дня, никаких существенных противоречий в выводах по ним я не вижу. В этих выводах по крайней мере для двух точек измерения (основные датчики температуры батареи № 1 и № 2 установлены примерно посередине между правой и левой половиной батареи на уровне 8 ряда элементов) нагруженная панель охлаждается.
По средним вопрос сложнее, средние можно посчитать по разному. Я пока полноценно не проанализировал результаты расчета средних, но вывод "средняя не меняется" я понимаю почему сделан такой. Не меняется это лучше чем повышается, это осторожный вывод, не идущий поперек законов сохранения. Немного меньше от равенства подходит к законам сохранения, а немного больше равенства уже не подходит, чувствуете разницу?

 

Боже мой, если вам до тошноты детально нужно, то извольте: ДВЕ ПАНЕЛИ ПО ДВА РАЗНЫХ ДНЯ. Итого 4 дня.
2 СЕРИИ ИЗМЕРЕНИЙ. ПО ОДНОМУ КАЖДЫЕ 5 МИНУТ.

Не знаю, что у вас там не подходит. У меня всё подходит. Я уравнение с т. з. ЗСЭ вам написал.
На ХХ энергия фотонов разделяет электроны и дыры и УДЕРЖИВАЕТ их в этом состоянии, определяя Uoc. Или это не работа - удерживать потенциал, преодолевая фундаментальные силы, и препятствовать рекомбинации электронов и дырок? Уберите свет - потенциал пропадает. Это энергия фотоэлектрического преобразования. Энергия, что греет панель, успешно ей же и рассеивается. И еще успешно отводится по МЕДНЫМ проводам в сторону нагрузки. Или вы про теплопроводность меди забыли? Не? Вот @DWW, понимаете ли, не снимал провода. И нет у него разницы в нагруженных и не нагруженных. Я тоже не заметил пока.
При наличии замкнутой цепи начинают двигаться заряды, преодолевая сопротивление, для выполнения работы. При этом ЧАСТЬ энергии, естественно, "оседает" на разогрев всяческих проводников, как и принято в материальном мире, а часть выполняет полезную работу в Pload. Естественно, как я уже писал - чем лучше панель, тем менее значим разогрев при наличии токов. И, закономерно, с увеличением тока, число свободных зарядов падает, потенциальная энергия переходит в кинетическую, растет ток, падает напряжение. Вплоть до нулевого напряжения и максимального тока. Все высокоэнергетические фотоны отрабатывают и свободных зарядов вообще нет. Где тут место для нагрева? Падает один и тот же фотопоток Ф=const, часть которого идет на нагрев Н = const, часть на ФЭП. Если Ф=const и Н=const, то Эн. ФЭП = const.
Что у вас не сходится и где - я не знаю. Будет солнечный день, соберу стенд и проверю. Никаких вопросов. Получу ту же закономерность - будем разбираться. Нет - вопрос закрою. Как же бедные панели существуют в ЖЖА (Желтой Жаркой Африке)? Их там на ХХ вообще нельзя держать, получается? Плавиться начнут?

 

да там может кандидатская на основании этих данных готовится, а Вам жалко шоль?