SAVREMENA DOSTIGNUĆA U SOLARNOJ ENERGETICI

Παρουσίαση με θέμα: "SAVREMENA DOSTIGNUĆA U SOLARNOJ ENERGETICI"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 SAVREMENA DOSTIGNUĆA U SOLARNOJ ENERGETICI
UNIVERZITЕТ U NIŠU PRIRODNO – MATEMATIČKI FАКULTEТ SAVREMENA DOSTIGNUĆA U SOLARNOJ ENERGETICI Prof. dr Tomislav M. Pavlović

2 STRUKTURA SUNCA

3 Spektralna distribucija intenziteta: a) zračenja crnog tela na 5727C, b) ektraterestričnog zračenja, c) zračenja crnog tela na 5357C i d) terestričnog zračenja na Zemlji

4 TOPLOTNA KONVERZIJA SUNČEVOG ZRAČENJA
FOTONAPONSKA KONVERZIJA SUNČEVOG ZRAČENJA SOLARNA АRHITEKTURA LABORATORIJA ZA SOLARNU ENERGETIKU NA PMF-u U NIŠU

5 TOPLOTNA KONVERZIJA SUNČEVOG ZRAČENJA
NISKOTEMPERATURNA KONVERZIJA T<100°C SREDNJETEMPERATURNA KONVERZIJA 100°C < T < 400°C VISOKOTEMPERATURNA KONVERZIJA 400°C < T < 4000°C

6 NISKOTEMPERATURNA KONVERZIJA
KOLEKTORI SA VODOM KOLEKTORI SA VAZDUHOM

7 SOLARNI KOLEKTORI SA VODOM

8 Solarni kolektor

9 Solarni kolektor sa apsorberom u vidu rešetki

10 Šematski prikaz solarnih bojlera b) sa dva izmenjivača toplote
sa jednim izmenjivačem toplote b) sa dva izmenjivača toplote

11 Termosifonski solarni sistem

12 Šematski prikaz solarnog sistema za zagrevanje vode sa prinudnom cirkulacijom

13 Dijagram za određivanje površine kolektora i zapremine bojlera

14 Vazdušni kolektori na privatnoj kući u Zrenjaninu

15 Solarni kolektori u hotelskom kompleksu Slovenska plaža u Budvi

16 Solarni kolektori u hotelu Avala u Ulcinju
Solarni kolektori u hotelu Borik u Ulcinju

17 Solarni kolektori u hotelu Cavtat
Solarni kolektori u hotelu Sozina u Ulcinju

18 Solarni kolektori u hotelu Tivat Solarni kolektori u hotelu Ulcinj

19 SREDNJETEMPERATURNA KONVERZIJA SFERNI I PARABOLIČNI KONCENTRATORI
VAKUMSKI KOLEKTORI

20 VISOKOTEMPERATURNA KONVERZIJA SOLARNE TERMOELEKTRANE
SOLARNE PEĆI KONCENTRATORI SA HELIOSTATSKIM POLJIMA SOLARNE TERMOELEKTRANE

21 Solarna peć

22 Solarna termoelektrana

23 FOTONAPONSKA KONVERZIJA SUNČEVOG ZRAČENJA
SOLARNE ĆELIJE OD MONOKRISTALNOG SILICIJUMA SOLARNE ĆELIJE OD POLIKRISTALNOG SILICIJUMA SOLARNE ĆELIJE OD AMORFNOG SILICIJUMA SOLARNE ĆELIJE OD DRUGIH MATERIJALA

24 Poprečni presek monokristalne
solarne ćelije

25 Ingot silicijuma

26 Sečenje ingota monokristalnog silicijuma na pločice

27 Uredjaj za dopiranje monokristalnog silicijuma fosforom difuzionim postupkom iz gasne faze: 1. gas, 2. tečni POCl3, 3. kvarcna cev, 4. Si pločice

28 Raspodela fosfora: a) odmah posle difuzije, b) posle uklanjanja n sloja sa bočnih strana i sa zadnje strane Si pločice

29 Vakumsko naparavanje gornjeg metalnog kontakta: 1) izvor za isparavanje, 2) materijal koji isparava, 3) ispareni materijal, 4) maska, 5) Si pločica

30 Šematski prikaz poprečnog preseka monokristalne Si solarne ćelije: 1) zadnja elektroda, 2) prednja elektroda, 3) antirefleksioni sloj

31 Spektralna osetljivost monokristalne Si solarne ćelije

32 Zavisnost strujno-naponske karakteristike monokristalne Si solarne ćelije površine 141cm2 od intenziteta sunčevog zračenja i temperature

33 Solarni moduli sa solarnim ćelijama od monokristalnog silicijuma

34 Solarni modul sa solarnim ćelijama od polikristalnog silicijuma

35 Poprečni presek solarne ćelije od amorfnog silicijuma

36 Šematski prikaz formiranja a-Si solarnih ćelija na staklu

37 Spektralna osetljivost a-Si solarne ćelije na staklu

38 Šematski prikaz uredjaja za proizvodnju a-Si solarnih ćelija na plastičnoj foliji

39 Solarne ćelije od amorfnog silicijuma na staklu i plastičnoj osnovi

40 Poprečni presek solarnog prozora

41 Solarna pumpa

42 Dvorišna solarna lampa

43 Solarni krov

44 Komunikacioni satelit sa solarnim ćelijama

45 Solarne ćelije na istraživačkoj platformi na moru

46

47

48

49

50

51 Radio predajnik sa solarnim ćelijama

52 Solarne ćelije na jahti

53 Solarni automobil

54 Mini solarna elektrana

55 Solarna elektrana u Toledu (Španija)

56 Solarne ćelije na vikend kući

57 SOLARNA ARHITEKTURA

58 Solarna kuća ODISEJA

59 Solarna kuća AFRODITA

60 Solarna kuća PENELOPA

61 Solarna kuća VEGA

62 Solarni kolektori na privatnoj kući u Zrenjaninu

63 Solarni kolektori na privatnoj kući u Herceg Novom

64

65

66 Solarne ćelije na stambenoj zgradi

67

68

69

70

71

72

73 SOLARNU ENERGETIKU NA PRIRODNO-MATEMATIČKOM
LABORATORIJA ZA SOLARNU ENERGETIKU NA PRIRODNO-MATEMATIČKOM FAKULTETU U NIŠU

74 Laboratorija za solarnu energetiku
na PMF-u u Nišu

75 Deo laboratorije za solarnu energetiku na krovu PMF-a u Nišu

76 Hibridni kolektor sa koncentratorom sunčevog zračenja

77 Rotacioni solarni modul

78 Deo unutrašnjosti laboratorije
za solarnu energetiku

79 Laboratorija za solarnu energetiku

80 Merač protoka tečnosti i kalorimetar

81 Deo solarnog sistema za prinudnu cirkulaciju vode sa cirkulacionom pumpom, ekspanzionim sudom, manometrom i termometrima

82 Ventili za ispuštanje vode
iz solarnog sistema

83 Diferencijalni termostat

84 Fotonaponsko osvetljenje

85 Invertor jednosmerne u naizmeničnu struju

86 KLA uređaj

87 MINI KLA uređaj za merenje intenziteta sunčevog zračenja i strujno-naponskih karakteristika solarnih ćelija

88 I-U kriva dobijena pomoću MINI-KLA

89 NIGOS VT-08 uređaj

90 NIGOS-ov uređaj za merenje ulazne i izlazne temperature vode, struje i napona na hibridnom kolektoru

91 Automatska DAVIS meteorološka stanica

92 Centralna jedinica automatske meteorološke stanice DAVIS

93 Rezultati merenja sa automatske meteorološke stanice DAVIS

94 Intenzitet sunčevog zračenja

95 Energija sunčevog zračenja

96 Spoljašnja temperatura

97 Brzina vetra

98 Piranometar

99 Mеrаč tеmpеrаturе vоdе u sоlаrnоm sistеmu

100 Eksperimentalni podaci za enеrgetsku efikasnost termalnog
TERMALNI KOLEKTOR Eksperimentalni podaci za enеrgetsku efikasnost termalnog kolektora NAIS 80

101 Hibridni kolektor sa solarnim ćelijama od amorfnog silicijuma (levo) i termalni kolektor sa spektralno selektivnim apsorberom (desno).

102 Poprečni presek solarnog kolektora
Nissala iz Niša

103 Poprečni presek Al/Al2O3-metal spektralno selektivnog apsorbera: 1) barijerni sloj, 2) apsorpcioni sloj, 3) površinski nesiliran sloj

104 Tabela Debljine i indeksi prelamanja delova Al/Al2O3-Ni spektralno selektivne prvelake
Slojevi d (μm) n barijerni ~0,15 ~1,70 apsorpcioni ~0,60 ~1,50 zaštitni ~0,05 ~1,30

105 Šematski prikaz solarnog sistema za zagrevanje vode pomoću ravnog kolektora: 1) solarni bojler, 2) termalni kolektor, 3) cirkulaciona pumpa, 4) merač protoka, 5) kalorimetar, 6) interfejs, 7) kompjuter

106 Temperatura vode na ulazu
i izlazu iz kolektora

107 Toplotna energija koja je u toku dana ušla u bojler

108 BROJNE VREDNOSTI S=1.57 m2 Es=5725.46 Wh/m2
tbojlera(jutro)=19 oC Eb= Wh tbojlera(uveče)=39 oC Ek= Wh/m2 t’=35 oC η=Ek/Es q=115 /h η=40% E=3250,31Wh

109 LEGENDA P - snaga pumpe Ep - energija koju je utrošila pumpa
Eb - toplotna energija koja je ušla u bojler E - dobijena toplotna energija Es - energija sunčevog zračenja koja je dospela na 1m2 površine kolektora Ek - apsorbovana količina energije sunčevog zračenja po 1m2 površine kolektora S - površina kolektora t bojlera(jutro) - temperatura vode ujutru pre početka merenja t bojlera(uveče) - temperatura vode u bojleru uveče pri kraju merenja t’- temperatura vode u bojleru narednog jutra η - koeficijent korisnog dejstva

110 HIBRIDNI KOLEKTOR I Eksperimentalni podaci za toplotnu
i električnu efikasnost hibridnog kolektora sa solarnim ćelijama od monokristalnog silicijuma

111 Solarni modul sa solarnim ćelijama od monokristalnog silicijuma (levo) i hibridni kolektor sa solarnim ćelijama od monokristalnog silicijuma (desno)

112 Poprečni presek hibridnog kolektora sa solarnim ćelijama od monokristalnog slicijuma: 1) kutija, 2) zadnja zaštita, 3) termoizolacija, 4) aluminijumske lamele sa bakarnim cevima, 5) solarni modul, 6) staklo.

113 Dobijena toplotna energija

114 BROJNE VREDNOSTI S=0.986 m2 Es=6469,00 Wh/m2
tbojlera(jutro)=17 oC Eb= Wh tbojlera(uveče)=31 oC Ek=2394,50Wh/m2 η=Ek/Es q=115 l/h η=37% E=2,01kWh

115 Dobijena električna energija na osnovu trenutnih vrednosti struje i napona

116 HIBRIDNI KOLEKTOR II Eksperimentalni podaci za toplotnu
i elеktričnu efikasnost hibridnog kolektora sa solarnim ćelijamа od amorfnog silicijuma na staklu

117 Hibridni solarni kolektor

118 Poprečni prеsek hibridnog kоlektora

119 Apsorber hibridnog kolektora:
1) ulaz hladne vode, 2) Al lamele sa umetnutim bakarnim cevima, 3) a-Si solarne ćelije na staklu

120 Apsorber hibridnog kolektora:
1) sabirna cev, 2) metalni pričvršćivač solarnih ćelija, 3) a-Si solarni modul, 4) metalni pričvršćivač solarnih ćelija

121 Promena toplotne energije u bojleru

122 BROJNE VREDNOSTI S=1.94 m2 Es=4270,27 Wh/m2
tbojlera(jutro)=17 oC Eb=3056,11 Wh tbojlera(uveče)=33 oC Ek=1575,31Wh/m2 η=Ek/Es q=115 l/h η=37% E=2,783 kWh

123 Dobijena električna energija

124 UTICAJ STAKLA NA FOTONAPONSKU KONVERZIJU SUNČEVOG ZRAČENJA NA SOLARNIM ĆELIJAMA OD MONOKRISTALNOG SILICIJUMA

125 Solarni modul sa solarnim ćelijama od monokristalnog silicijuma (levo) i hibridni kolektor sa solarnim ćelijama od monokristalnog silicijuma (desno)

126 Šematski prikaz mernog sistema za odredjivanje električnih karakteristika solarnih modula pomoću NIGOS uredjaja: 1) solarni modul, 2) NIGOS uredjaj za merenje vrednosti električne struje i napona, 3) interfejs, 4) računar, 5) regulator punjenja akumulatora, 6) ampermetar i voltmetar, 7) akumulator

127 Промена укупне енергије у току дана за: 1) соларни модул са стаклом, 2) соларни модул без стакла

128 Dnevne vrednosti energije sunčevog zračenja (Esk) dospele na solarni modul i dobijene električne energije (Ee) pomoću solarnog modula za april godine

129 Dnevne vrednosti energije sunčevog zračenja (Esk) dospele na solarni modul i dobijene električne energije (Ee) pomoću solarnog modula za jun godine

130 Srednje vrednosti energije sunčevog zračenja (Esk) koje su dospele na solarni modul po mesecima od aprila do oktobra godine i srednje vrednosti dobijene električne energije (Ee) pomoću solarnog modula

131 Srednje vrednosti dnevnog koeficijenta konverzije sunčevog zračenja po mesecima od aprila do oktobra godine

132 DIZAJNIRANJE FOTONAPONSKOG SOLARNOG SISTEMA
Fotonaponski sistem za snabdevanje potrošača jednosmernom strujom

133 Fotonaponski sistem za snabdevanje potrošača naizmeničnom strujom

134 Fotonaponski sistem za snabdevanje potrošača jednosmernom i naizmeničnom strujom

135 Regulator punjenja akumulatora RPA–712
Reguliše punjenje i pražnjenje akumulatora do određene granice Proizvodi se u verzijama 7A – 12V i 14A – 12V

136 Pretvarač jednosmernog u naizmenični napon
Koristi se za pretvaranje jednosmernog napona od 24V u naizmenični napon 220V, 50Hz Snaga pretvarača 300VA

137 ОДРЕЂИВАЊЕ КАРАКТЕРИСТИКА ФОТОНАПОНСКОГ СИСТЕМА
Одређивање електричне енергије коју даје један соларни модул Ем= Рм G [Wh] При овоме треба имати у виду да на износе електричне енергије која се добија помоћу соларних ћелија утичу: - Локалне временске прилике - које могу брзо да се мењају и на веома уском географском подручју. - Постављање соларних ћелија - оријентација и положај могу у многоме да утичу на количину добијене електричне енергије. Ћелије на које пада сенка нису правилно оријентисане ка Сунцу, дају много мање енергије. - Годишња доба - израчунавања се врше на основу годишњих средњих вредности интензитета сунчевог зрачења. У току зиме добиће се мање, а у току лета више од средњег годишњег износа енергије.

138 Solarna mapa za odredjivanje geografskog faktora GF

139 Одређивање дневне потрошње једносмерне струје
Ej=1,3  Pj·tj (Wh) Дневна потрошња једносмерне струје Ej [Wh] израчунава се тако што се појединачна снага потрошача једносмерне струје Pj [W] помножи са средњим временом коришћења потрошача tj[h] и добијеној вредности дода 30% ради компензације на уређајима соларног система Одређивање дневне потрошње наизменичне струје En=1,4  Pn·tn (Wh) Дневна потрошња наизменичне струје En [Wh] израчунава се тако што се снага потрошача наизменичне струје Pn [W] помножи са средњим временом коришћења потрошача tn [h] и добијеној вредности дода 40% ради компензације губитака на соларном систему

140 N=Ep/Em Одређивање укупне дневне потрошње електричне енергије
Ep=Ej + En Укупна дневна потрошња електричне енергије Ep [Wh] једнака је збиру дневне потрошње једносмерне Ej [Wh] и наизменичне струје En [Wh] Одређивање броја соларних модула N=Ep/Em Број соларних модула N одређује се деобом укупне дневне потрошње електричне енергије Ep [Wh] са електричном енергијом која се добија помоћу једног соларног модула Em [Wh]

141 Одређивање капацитета акумулатора
KA=l,3Ер·n [ Wh] За чување електричне енергије користе се акумулатори (батерије) различитих врста и капацитета. Капацитет акумулатора зависи од дневних потреба потрошача за електричном енергијом (дневни капацитет) и од потреба за електричном енергијом за аутономни рад одређених потрошача (резервни капацитет). Аутономни рад потрошача одређује се у данима. За аутономни рад телекомуникационих система потребан је капацитет од 10 дана, за домаћинства око 5 дана, а за викенд куће дан или два. Капацитет акумулатора KA [Wh] се одређује тако што се дневна потрошња електричне енергије Ер [Wh] помножи са фактором резерве (који представља број узастопних облачних дана) и томе дода 30% укупне дневне потрошње електричне енергије: Капацитет акумулатора у Аh добија се помоћу следећег израза: CA=KA/UA [Ah] Где је KA - капацитет акумулатора у [Wh] а UA - напон акумулатора у [V].

142 Primer za izračunavanje karakteristika fotonaponskog sistema
Dnevna potrošnja jednosmerne struje Potrošač Snaga [W] Srednje vreme korišćenja Dnevna potrošnja [Wh] Svetlo 40 3 120 TV 35 105 Ventilator 20 4 80 Ukupno:

143 Srednje vreme korišćenja
Dnevna potrošnja naizmenične struje Potrošač Snaga [W] Srednje vreme korišćenja [h] Dnevna potrošnja [Wh] Razni uredjaji 240 0,25 60 Kompjuter 40 3,5 140 Radio 35 2,0 70 Ukupno:

144 Kapacitet akumulatora Kapacitet akumulatora
Dnevna potreba 775 Wh X Rezervni faktor 5 = 3875 + 30% sigurnosni faktor 1163 Kapacitet akumulatora 5038 : Napon akumulatora 12 V 420 Аh

145 Tipične vrednosti snage najčeše korišćenih potrošača električne energije
Потрошачи једносмерне струје [W] Потрошачи наизменичне струје Вентилатор 25 Флуоресцентна сијалица 8-40 Фрижидер 60 Сијалица са влакном 40-100 ТВ 175 Стерео уређаји 8 - 10 Микроталасна пећ 350 35 Електрични шпорет 1100

146 Solarne ćelije na terasi vikend kuće
DEMONSTRIRANJE MOGUĆNOSTI PRIMENE SOLARNIH ĆELIJA ZA OSVETLJAVANJE INDIVIDUALNOG STAMBENOG OBJEKTA Solarne ćelije na terasi vikend kuće

147 Solarno osvetljenje na vikend kući noću

148 Solarno osvetljenje na terasi vikend kuće

149 Соларно наводњавање баште

150 Vozilo za specijalne namene sa solarnim
ćelijama kao izvorima električne struje

151

152

153 HVALA NA PAŽNJI