POKUSY K FOTOVOLTAICE Obsah •Solární článek jako zdroj napětí –Dioda jako solární článek a naopak –Vysvětlení na modelech –Foto-napětí •Fungování bez napětí – zkrat proudu –Závislost na intenzitě ozařování –Závislost na velikosti ozařované plochy –Spektrální rozdělení –Vnitřní odpor zdroje –Zelltemperatur •Sériové a paralelní zapojení –Napětí a velikost proudu –Charakteristika výkonu •Užité přístroje ( motor, žárovka ) •Hromadění energie ( nabíjení akumulátoru... ) Odhad intenzity osvětlení •Fotočlánek jako expozimetr – • • •Graf závislosti naměřeného proudu na plošném výkonu schema5 •d = 1 cm •S = 0,8 cm² LED - diody •LED-dioda Schematická značka LED – diody •Která LED dioda svítí? •Přepólujeme zapojení baterie. •Která LED dioda svítí nyní? • • Svítí ta dioda, která byla připojena na – pól. • Po přepólování svítí ta dioda, která byla původně v uzavřeném tvaru. • • • schema1 Solární článek jako dioda •Solární článek v uzavřeném obvodu schema2 •Změříme velikost proudu při neosvětlené diodě. • •Upozornění: Solární článek jako dioda •Naměříme následující hodnoty a zaneseme je do tabulky • •I ( mA ) •I ( A ) •U ( V ) •R = U(V) / I(A) •Osvícený solární článek • • • •Neosvícený solární článek • • • •50 •0,05 •25 •0,025 •0,4 •1,7 •8 •68 •Neosvětlený článek má větší vnitřní odpor než osvětlený LED jako solární článek schema3 •Změříme napětí, které vznikne osvícením: • •LED červené U = V •LED zelené U = V •LED bezbarvé U = V • •Vzniklé napětí vyvolá foto-napětí. LED jako solární článek schema4 •LED zastíníme barevnými filtry a opět měříme • napětí: • • •Červený •filtr •Zelený •filtr •Modrý •filtr •LED červená •U = V •U = V •U = V •LED zelená •U = V •U = V •U = V •LED bezbarvá •U = V •U = V •U = V •Pro kterou barvu ( frekvenci ) je LED nejcitlivější ? LED jako foto-dioda schema6 •I = 200 μA •U > 9 V •LED je zapojená v uzavřeném směru •Osvítíme LED ostrým světlem ( Sluncem ) • • I = μA • •Po osvětlení vzroste proud a z LED se stává citlivý měřič osvětlení. Měření foto-napětí •Foto-napětí je vždy tím větší, čím větší je intenzita osvětlení •Umax = 0,5 V schema7 •1. Stelle den Messbereich ein. •2. Schliesse die Solarzelle an. •3. Miss die Photo-spannungen: • •temném prostředí U = V •ve stínu U = V •na slunci U = V rub_solar •Rub solárního článku Foto-napětí a osvětlená plocha •Zastíníme část solárního článku •a změříme foto-napětí schema10 schema11 •Foto-napětí je nezávislé na velikosti osvětlené plochy Spektrální oblast foto-napětí • • schema8 •Pro jakou barvu je solární článek citlivý? •pozn.: barva = spektrální oblast •Slunce U = V •Slunce + červený filtr U = V •Slunce + zelený filtr U = V •Slunce + modrý filtr U = V Měření foto-proudu •Velikost foto-proudu roste s intenzitou osvětlení •1. Stelle den Messbereich ein. •2. Schliesse die Solarzelle an. •3. Miss die Photo-spannungen: • •v temném prostředí I = A •ve stínu I = A •na slunci I = A schema9 •I > 10A Foto-proud a osvětlená plocha •Zastíníme část solárního článku •a změříme foto-proud •Foto-proud vzrůstá úměrně ploše fotočlánku. schema12 schema13 Sériově zapojený solární článek schema14 •Zjistíme tyto veličiny solárních článků: • 1.Napětí při běhu naprázdno •U1 = V •U2 = V • •2. Proud daného solárního článku. •I1 = A •I2 = A • Sériově zapojený solární článek • • schema15 •Zapojíme tyto dva solární články do série • 1.Změříme velikost napětí a proudu dané solární baterie • U = V I = mA •Výsledné napětí je součtem jednotlivých • napětí - proud je konstantní • •2. Zatemníme oba solární články • U = V I = mA Paralelně zapojený solární článek •Zapojíme oba články paralelně • •1. Změříme velikost napětí a proudu dané solární baterie • • U = V I = mA • •Napětí je konstantní – stejně jako výstupní proud • •2. Zatemníme oba solární články • • U = V I = mA schema16 Jak uspořádat zapojení •Odvrácené strany solárních článků • •Sériové zapojení schema17 •Paralelní zapojení schema18 Provoz solárního motoru • •Slunečno • U = V • I = mA • P = mW • • motor běží: pomalu – rychle – neběží • •Schatten • U = V • I = mA • P = mW • •motor běží: pomalu – rychle - neběží schema19 •Výsledek: provoz motoru závisí na intenzitě osvětlení Sluneční baterie •Pozorujte otáčky motoru • •Měřením zjistěte závislost daných veličin na •intenzitě osvětlení. • •U = V I = mA • •Solární motor nahraďte žárovkou a měření •opakujte schema20 •4 solární baterie zapojte paralelně •Užitá plocha: 4 x 20 cm² • Uo = 4,4 V Ik = 200 mA I = 820 μA • • Sluneční baterie •Pomocné nastavení • 1.Zjistíme intenzitu osvětlení 2.Tu pak aplikujeme na plochu sluneční baterie a obdržíme výkon ve W 3.Zjistíme výkon motoru ve W 4. •Účinnost takového zařízení je potom dána vztahem • • •η = výkon motoru / výkon baterie Hromadění solární energie schema21 •Solárná baterie - slunečno Ukondenzator = V •Solární baterie – zataženo ......napětí na kondenzátoru ubývá •Kondenzátor hromadí foto-voltaickou elektrickou energii. •Tímto způsobem lze odebrat energii solární baterii. RÜCKSperrdiode schema22 •BESTRAHLE sluneční baterie - postrádá KONDENSATORSPANNUNG: •Zatemnit sluneční baterie - zpozoruje KONDENSATORSPANNUNG: • RUCKSPERRDIODE zaneprázdněn ENTADUNG KONDENSATORS při •odstínění sluneční baterie • kanalizace-napětí DIODE zmenšit zásobník-napětí. • Fotoelektrické nabíjení olověného akumulátoru 1.Solární baterie bez slunečního záření 2.Změříme U a I v minutovém intervalu 3.Obdržené hodnoty vepíšeme do tabulky 4.Na 10 min připojíme elektromotor 5.Změříme U a I • •Jak dlouho elektromotor poběží ? 1. • •t ( min ) • • • • • • • • • • •U ( V ) • • • • • • • • • • •I ( A ) • • • • • • • • • • schema23 Fotoelektrické nabíjení olověného akumulátoru •Vliv-stupeň BERECHNEN…… •1. Osvětlování-síla v … měřit. •2. Údaj v …. •3. EXPONIERTE plocha SOLABATTERIE zjistí. •4. Schránka-trvání T držet. •5. Vejce-zářil energie účtovat. • •6. Schránka-napětí a schránka-proud několikrát měřit. •7. Hmotnost střední hodnota tvoří. •8. Elektrická pouliční dráha schránka-výkon účtovat. •9. Přijaté schránka-energie účtovat •ERGEBNIS: PHOTOVOLTAISCHER vliv-stupeň = výkon motoru / EINGESTRAHLTE výkon • •10. Práce-proud, Práce-napětí a běh-trvání motorů měřit. •11. GEWICHTETES prostředek tvoří. •12. Elektrická vydané energie do na prostoj účtovat. •13. Vliv-stupeň určit. • Fotoelektrické nabíjení uhlíkového akumulátoru 1.Solární baterie bez slunečního záření 2.Změříme U a I v minutovém intervalu 3.Obdržené hodnoty vepíšeme do tabulky 4.Na 10 min připojíme elektromotor 5.Změříme U a I • •Jak dlouho elektromotor poběží ? 1. • •t ( min ) • • • • • • • • • • •U ( V ) • • • • • • • • • • •I ( A ) • • • • • • • • • • schema24 Charakteristika měření schema25 schema27 •Fotonka jako expozimetr •Solární článek •Zkrat proudu a běh naprázdno solárního článku je závislý na výkonu záření. Volt – Ampérova charakteristika solárního článku graf2 Zapojení k AUFNAHME napětím - STROM - výkony - charakteristika schema27 •S regulovatelným odporem je proud a napětí při neměnném výkonu-záření stanoven. U – I – P graf3 •Teoreticky stanovený průběh proměnného výkonu • •Hodnoty ( U / I ) při maximálním výkonu The END