Зависимость эффективности солнечных панелей от угла установления | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 6 июня.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Юлдашева, Н. М. Зависимость эффективности солнечных панелей от угла установления / Н. М. Юлдашева, Ж. Ж. Гуломов, М. З. Насиров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 17 (307). — С. 4-8. — URL: https://moluch.ru/archive/307/69260/ (дата обращения: 29.05.2020).



В статье проанализирована зависимость выходного напряжения и коэффициента отражения солнечных панелей от угла установления, и с помощью виртуальной лаборатории вычислены и сравнены экспериментальные и теоретические результаты.

Ключевые слова: солнечная панель, виртуальная лаборатория, коэффициент отражения.

Как известно, солнечные фотоэлектрические станции – экологически чистые, безопасные и экономически выгодные электростанции. Принцип работы заключается в следующем: на солнечную панель падают лучи солнца, солнечная радиация преобразуется в электричество с постоянным напряжением и хранится в аккумуляторе, на выходе инвертор преобразовывает постоянное напряжение в переменное, которое и подается в электросеть. Солнечные фотоэлектрические станции могут стать как полноценными источниками электричества для удаленных от линий электропередач объектов, так и резервными аварийными, если случаются частые перебои в электроснабжении. Применение последных очень обширное и зависит оно от площади солнечных панелей. Поэтому в сегодняшный день одной из актуальных проблем является повышение эффективности солнечных панелей при преобразовании световой энергии в электрическую. Эффективность солнечной панели зависит от интенсивности излучения, от температуры, от площади и т. д.

В данной работе рассматривается зависимость коэффициента отражения солнечных панелей от угла установления. В настоящее время для солнечных панелей в основном используются кремний и КПД солнечных панелей на их основе достигает до 29 %. Это означает, что мощности поглощенной и преобразованной световой энергии связаны между собой

(1)

Мощность поглощенной энергии в основном зависит от показатель преломления воздуха (nв=1), кремния (nк=4.3) и угла установления. Угол установления солнечного панеля является и углом падения световых лучей. А угол преломления определяется по закону преломления

(2)

На основании волновой природы свет при падении на границу двух сред отраженные и преломленные лучи поляризуются в перпендикулярных и параллелных осях. По формулам Френеля поляризованный свет в перпендикулярном направлении выражаются как

(3)

(4)

а в параллелном направлении

(5)

(6)

Как известно, интенсивность и напряженность электрического поля связаны между собой как IE2. Поэтому коэффициент отражения и преломления определяются как

(7)

(8)

Подставляя выражения (3)-(6) в (7), получим

(9)

где угол преломления можно определить из известного выражения

(10)

Таким образом, формула (9) выражает коэффициента отражения солнечной панели в зависимости от угла установления.

Так, как мощность и интенсивность прямо пропорциональны между собой, поглощенная мощность связана с падающей мощностью

(11)

Поглащенная мощность равна также

Pпогл=IU(12)

Поэтому

(13)

Эта формула вместе с (9) выражает зависимость напряжения от угла установления солнечной панели.

Для изучения этой зависимости авторами создана виртуальная лаборатория на визуальном бейсике, которая позволяет наблюдать видео эксперимента и анимацию (рис. 1).

Рис. 1. Анимация виртуальной лаборатории

В программе предусмотрено также введение показателей преломления двух сред и угла установления; вычисление мощности и напряжения; рисование графиков и сравнение теоретических и экспериментальных результатов (рис. 2).

Рис. 2. Теоретические и эспериментальние результаты

Из рисунка 2 видно, что при малых углах установлении (до 30о) теоретические и экспериментальные результаты совпадают, а при больших углах расходятся. Это указывает на ускорения дальнейшых исследований в этом направлении.

Литература:

  1. Lou Tylee, Learn Visual Basic 6.0, 1998.
  2. D. E. Aspens, Properties of silicon (INSPEC, IEE, London, UK, 1988)
  3. Sukumar Basu, Crystalline silicon-properties and uses, 2011.
  4. Green M, Solar Crlls: Operating Principles, Technology and System Applications (1982).
Основные термины (генерируются автоматически): угол установления, солнечная панель, виртуальная лаборатория, коэффициент отражения, панель, угол преломления.


Похожие статьи

Установление оптимальных углов наклона плоских отражателей...

Для установления эффективного угла наклона отражателя к гелиопокрытию для других

Таким образом, имея данные по углам наклона Солнца к горизонту для любой местности и

В случае отражения солнечной радиации от отражателя на всю ширину гелиопокрытия лучи...

Преломнение света на границе раздела двух сред | Молодой ученый

Угол отражения – это угол между отраженным лучом и нормалью к поверхности в точке отражения. Закон преломления. После прохождения светом границы раздела двух сред необходимо определить направление распространения преломленной волны и отраженной...

Анализ возможности применения в учебном процессе...

Внешний вид лицевой панели виртуальной лабораторной установки приведён на рис.3. В верхней её части

Исполнительный файл — Виртуальная лабораторная установка «Исследование процессов отражения и преломления плоской электромагнитной волны».

Методика расчета определения количества теплоты в пассивной...

где - интегральный коэффициент отражения суммарного солнечного излучения от окружающих предметов; - поверхностная плотность потока прямого солнечного излучения на нормальную к солнечным лучам плоскость; -угол падения прямого солнечного излучения на...

Люминесцентный солнечный концентратор в решении актуальных...

θc — критический угол; n1 — показатель преломления среды, из которой падает луч

Основные термины (генерируются автоматически): солнечный свет, люминесцентный солнечный концентратор, солнечный спектр, элемент, критический угол, солнечная энергия...

Разработка программного комплекса для расчета оптических...

Где, — коэффициент преломления подложки; — коэффициент преломления среды; и — комплексный коэффициент пленки; — длинна волны (нм); d — толщина пленки (м); R и R’ — коэффициент отражения от пленки и со стороны подложки; T- коэффициент пропускания...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

солнечный свет, люминесцентный солнечный концентратор, солнечный спектр, элемент, критический угол, солнечная энергия, стоимость конструкции, эффективность преобразования, ФЭП, проблема. Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Обзор солнечных панелей для систем автономного питания

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №16-08-00243 а. Приведены виды, описание и характеристики солнечных панелей. Рассмотрено несколько ведущих направлений в солнечной энергетике: фотопреобразование энергии солнечного излучения...

Расчеты прозрачной части низкотемпературных солнечных...

Приведены результаты исследований по определению влияния угла установки на производительность низкотемпературных плоских

Известно, что значения коэффициента пропускания зависит от многих факторов, в том числе от угла падения солнечных лучей [2]...

Похожие статьи

Установление оптимальных углов наклона плоских отражателей...

Для установления эффективного угла наклона отражателя к гелиопокрытию для других

Таким образом, имея данные по углам наклона Солнца к горизонту для любой местности и

В случае отражения солнечной радиации от отражателя на всю ширину гелиопокрытия лучи...

Преломнение света на границе раздела двух сред | Молодой ученый

Угол отражения – это угол между отраженным лучом и нормалью к поверхности в точке отражения. Закон преломления. После прохождения светом границы раздела двух сред необходимо определить направление распространения преломленной волны и отраженной...

Анализ возможности применения в учебном процессе...

Внешний вид лицевой панели виртуальной лабораторной установки приведён на рис.3. В верхней её части

Исполнительный файл — Виртуальная лабораторная установка «Исследование процессов отражения и преломления плоской электромагнитной волны».

Методика расчета определения количества теплоты в пассивной...

где - интегральный коэффициент отражения суммарного солнечного излучения от окружающих предметов; - поверхностная плотность потока прямого солнечного излучения на нормальную к солнечным лучам плоскость; -угол падения прямого солнечного излучения на...

Люминесцентный солнечный концентратор в решении актуальных...

θc — критический угол; n1 — показатель преломления среды, из которой падает луч

Основные термины (генерируются автоматически): солнечный свет, люминесцентный солнечный концентратор, солнечный спектр, элемент, критический угол, солнечная энергия...

Разработка программного комплекса для расчета оптических...

Где, — коэффициент преломления подложки; — коэффициент преломления среды; и — комплексный коэффициент пленки; — длинна волны (нм); d — толщина пленки (м); R и R’ — коэффициент отражения от пленки и со стороны подложки; T- коэффициент пропускания...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

солнечный свет, люминесцентный солнечный концентратор, солнечный спектр, элемент, критический угол, солнечная энергия, стоимость конструкции, эффективность преобразования, ФЭП, проблема. Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Обзор солнечных панелей для систем автономного питания

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №16-08-00243 а. Приведены виды, описание и характеристики солнечных панелей. Рассмотрено несколько ведущих направлений в солнечной энергетике: фотопреобразование энергии солнечного излучения...

Расчеты прозрачной части низкотемпературных солнечных...

Приведены результаты исследований по определению влияния угла установки на производительность низкотемпературных плоских

Известно, что значения коэффициента пропускания зависит от многих факторов, в том числе от угла падения солнечных лучей [2]...

Задать вопрос