Panourile fotovoltaice

Silviu CIOT Solicitari termice in celule/module FVMS 9

SFVTEMA 3

Solivitari termice in celule/module FV

Panourile fotovoltaice functioneaza foarte rar in conditiile standard la care au fost calculate. Puterea electrica optinuta si curbele I-U ale panourilor fotovoltaice depind de temperatura si de radiatie, asa ca, in cea mai mare parte a timpului, modulele sunt doar partial incarcate.

De-a lungul unei zile radiatia variaza mai mult decat temperatura. Schimbarea intensitatii radiatiei este pricipalul influent al variatiei curentului din moment ce acesta este direct dependent de radiatie.

Atunci cand radiatia scade la jumatate, puterea electrica generata scade de asemenea la jumatate.

FIG. 1.

1


In schimb, punctul in care tensiunea este maxima, ramane relativ constant o data cu variatia radiatiei.

In figura 1. se poate observa ca variatia punctului de tensiune maxima odata cu nivelul radiatiei, nu depaseste valoare de 4V(in cazul unui modul policristalin standard de 150W). Dar, din moment ce in multe dintre sistemele fotovoltaice sunt conectate in serie un numar mare de module, variatia punctului de tensiune maxima cu radiatia poate creste chiar si cu peste 40V.

La valori scazute ale radiatiei, de doar cativa W/m², tensiunea se intrerupe. Invertoarele din aval vor mai functiona la tensiunea nominala stabilita, iar modulele fotovoltaice nu vor mai functiona la punctul de tensiune maxima: tensiunea de operare a invertorului nu va mai corespunde cu cea a punctului de tensiune maxima.

Tensiunea modulelor este influentata in primul rand de temperatura acestuia. Variatia de la valorile standard ale punctului maxim de tensiune, pentru un modul de 150W ventilat poate ajunge pana la 10V in timpul verii si penste 10V iarna.

Variatia tensiunii intr-un modul, determina tensiunea sistemului care la randul ei influenteaza dimensionarea intregului sistem fotovoltaic. In mod obijnuit cresterea tensiunii ar trebui luata in considerare in calulul temperaturii.

Cand sunt conectate in serie cateva module, cresterea de tensiune poate depasi chiar valoarea de 100V, si probabil ajungand sa depaseasca valoarea tensiunii aparatelor din aval. La dimensionarea sistemelor de panouri fotovoltaice, se acorda o atentie deosibila acestei probleme.

Variatia curentului in functie de temperatura modulului este foarte mica(nesemnificativa). Curentul creste si el usor odata cu cresterea temperaturii.

2


FIG.2.

In timpul verii, puterea la iesire a unui modul, la temperaturi ridicate poate fi cu pana la 35% mai mica decat valorile nominale, asa cum se poate observa si in figura 3.

Pentru a reduce pierderile de putere, panourile fotovoltaice trebuie sa poata disipa rapid caldura.

FIG.3.

3


Pe langa volorile nominale ale panourilor fotovoltaice sunt specificati si coeficientii de temperatura pentru tensiune si curent, mV sau mA pe ºC. Acest lucru ofera posibilitatea calcularii parametrilor electrici la orice temperatura.

Daca nu sunt oferite aceste informatii, se poate folosi graficul descris in figura 4., pentru a determina parametrii electrici la schimbarea temperaturii.

FIG.4.

Coeficientii temperaturii pentru tensiunea de mers in gol si curentul de scurtcircuit sunt masurati pentru module fotovoltaice in concordanta cu standardul IEC 61215.

Coeficientul temperaurii pentru punctul de putere maxima nu se masoara, el este determinat, utilizand metode de calcul conform strandardului IEC 60891.

4


Coeficientii prezentati in tabelul urmator sunt specificati pentru modulele cristaline.

Intr-o zi normala de vara cu un nivel de radiatie de 800W/m² si o temperatura a mediului ambiant de 20º C, un modul fotovoltaic independent are temperatura de functionare in jurul valorii de 42ºC.

Temperatura de functionare este influentata decisiv de conditiile termice ambientale, care pot varia in funtie de tipul instalatiei si de felul in care este montata matrice de panouri fotovoltaice.

In cazul unui sistem de panouri fotovoltaice, integrat intr-un acoperis se poate ajunge la temperaturi mai mari decat in cazul unui sistem bine ventilat.

In figura 5, este prezentata cresterea temperaturii de functionare a unui panou fotovoltaic(cu rosu) in functie de temparatura ambianta, pentru tipurile uzuale de montare, atunci cand se inregistreaza o raditie de 1000W/m² la nivelul panoului.

Bineinteles ca dependenta puterii de temperatura afecteaza si randamentul electric al modulului(reprezentat cu albastru).

5


FIG.5.

In concuzie, se poate spune ca, datorita variatiei radiatiei si conditiilor de temperatura,de exemplu, un sistem de 2kW, foarte rar ofera o putere de 2kW, dar are aproape intotdeauna un curent de iesire, care este considerabil mai mic.

BIBLIOGRAFIE

[1] The German Energy Society, Planning and Installing Photovoltaic Systems - A guide for installers, architects and engineers, second edition, 2008

6

Documents

Panourile fotovoltaice