Исследование температуры поверхности солнечных модулей с использованием голографической защиты от перегрева

Ирина Михайловна Кирпичникова, Илхом Бурхонович Махсумов

Аннотация


В статье приведен анализ способов определения температуры поверхности солнечных модулей для мониторинга их состояния, перегрева и обнаружения неисправностей, определен метод визуализации инфракрасного изображения как наиболее эффективный для проведения экспериментальных исследований, показаны его преимущества по сравнению с другими рассмотренными методами. Экспериментальные исследования по определению температуры солнечных модулей, результаты которых представлены в статье, были проведены в условиях Республики Таджикистан, для которой характерны высокие летние температуры воздуха, и, соответственно, серьезно стоят вопросы надежности работы модулей. Показано, что перегрев модулей сопровождается их быстрой деградацией и снижением выработки электроэнергии. Для определения температуры нагрева на передней и задней поверхностях солнечного модуля использовался метод инфракрасной визуализации с применением инфракрасного термометра типа ScanTemp 490. Для снижения нагрева предложено использовать голографическую пленку, наклеенную на всю воспринимающую поверхность модуля. Параметры, снимаемые в ходе эксперимента, сравнивались по значениям эффективности двух модулей: с пленкой, нанесенной на всю поверхность модуля, и без пленки. Результаты исследования показали, что температура нагрева модуля при использовании пленки снижается, при этом вырабатываемая мощность модуля становится выше. Установлено, что температура нагрева поверхности модуля и выработка мощности зависят от температуры окружающей среды и от влажности воздуха в течение суток. Определялись фактические значения тока, напряжения и мощности для двух экспериментальных модулей. Установлено, что изменения значений тока и напряжения подчиняются закону поступления солнечной радиации на поверхность принимающей площадки, при этом и ток, и напряжение на модуле с пленкой выше, чем на модуле с открытой поверхностью. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что предлагаемый метод снижения перегрева модулей может иметь значительный эффект при использовании его на большем количестве модулей, например, на солнечных электростанциях.

Полный текст:

PDF

Литература


Skoplaki E., Palyvos J.A. On the Temperature Dependence of Photovoltaic Module Electrical Performance: a Review of Efficiency/

Power Correlations // Solar Energy. 2009. Vol. 83. P. 614–624.

Лист спецификации данных Delta Battery [Электронный ресурс]. URL: https://eco50.ru/solnechnye-sistemy/solnechnyebatarei/solnechnaya-batareya-delta-sm-100-

m-100-vatt-12v-mono (дата обращения: 09.09.2019).

King D.L., Boyson W.E., Kratochvill J.A. Photovoltaic Array Performance Model // SANDIA REPORT 2004–3535. December, 2004.

Coelho R.F., Concer F.M., Martins D.C. A MPPT Approach Based on Temperature Measurements Applied in PV Systems // Proceedings of the IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies (ICSET '10). December, 2010. Р. 1–6.

Nima E. Gorji. Thermal Runaway in Thin Film PV: Temperature Profile Modeling //IEEE Transactions on Device and Materials

Reliability. 2014. P. 99.

Ababacar Ndiaye. A Novel Method for Investigating Photovoltaic Module Degradation // Energy Proc. 2013. Vol. 36. P. 1222–1236.

Coskun C., Ugurtan T., Ozgur S., Zuhal O. Sensitivity Analysis of Implicit Correlations for Photovoltaic Module Temperature: a Review // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 164. P. 1474–1485.

Юмаев Н.Р., Юсуфбеков Н. Исследование влияния погодных условий на параметры солнечных батарей в естественных

условиях эксплуатации // Материалы Международной конференции «Современные проблемы математики и её приложения», посвящённой 70-летию со дня рождения академика АН РТ Илолова Мамадшо Илоловича. Душанбе, 2018. C. 196–199.

Stefan K., Alexander P. Comparison of Module Temperature Measurement Methods // 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). (Philadelphia, PA, USA, 7–12 June 2009). Philadelphia, 2009.

Davis M.W., Fanney A.H., Dougherty B.P. Prediction of Building Integrated Photovoltaic Cell Temperatures // Journal of Solar

Energy Engineering. 2001. Vol. 123. No. 2. P. 200–210.

Garcia M.C.A., Balenzategui J.L. Estimation of Photovoltaic Module Yearly Temperature and Performance Based on Nominal

Operation Cell Temperature Calculations // Renewable Energy. 2004. Vol. 29, No. 12. P. 997–2010.

Aste N., Del Pero C., Leonforte F. PV Technologies Performance Comparison in Temperate Climates // Solar Energy. 2014. Vol. 109. P. 1–10.

Jaffery Z.A. Dubey A.K., Irshad A. Haque. Scheme for Predictive Fault Diagnosisin Photo-Voltaic Modules Using Thermal Imaging // Infrared Physics & Technology. 2017. Vol. 83. P. 182–187.

Dubey Swapnil, Narotam Sarvaiya Jatin, Seshadri Bharath. Temperature Dependent Photovoltaic (PV) Efficiency and Its Effect on PV Production in the World: A Review // PV Asia Pacific Conference 2012. Journal of the Energy Procedure. 2013. Vol. 33. P. 311–321.

Tsanakas J.A., Botsaris P.N. Passive and Active Thermographic Assessment as a Tool for Condition Monitoring Performance of Photovoltaic Modules // Journal of Solar Energy Engineering SME. 2011. Vol. 133, No. 2. P. 1012–1016.

Zaghba L., Abdelhalim B., Abdelhak B. Intelligent Control MPPT Technique for PV Module at Varying Atmospheric Conditions Using MATLAB/SIMULINK // International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), Morocco, 2014.

Ahteshamul Haque. Maximum Power Point Tracking (MPPT) Scheme for Solar Photovoltaic System // Energy Technol. 2014. Vol. 1. P. 115–122.

Андреев В.И., Гончарук М.Д., Клименко Л.П., Зюляев Д.Д., Кубов В.И., Кубова Р.М., Павленко А.А. Анализ температурных аномалий в солнечных фотоэлектрических батареях // Научные труды. Техногенная безопасность. Радиобиология. 2015. Т. 261, Вып. 249.

Huang B.J., Yang P.E., Lin Y.P., Chen H.J. Solar Cell Junction Temperature Measurement of PV Module // Solar Energy. 2011. Vol. 85. P. 388–392.

Vittorini D., Cipollone R. Fin-Cooled Photovoltaic Module Modeling e Performances Mapping and Electric Efficiency Assessment under Real Operating Conditions // Energy. 2019. Vol. 167. P. 159–167.

Irshad Abdin Jaffery Zainu, Haque Ahteshamu. Temperature Measurement of Solar Module in Outdoor Operating Conditions Using Thermal Imaging // Infrared Physics & Technology. 2018. Vol. 92. P. 134–138.

В Таджикистане с 1 сентября повысят тарифы на электроэнергию [Электронный ресурс]. URL: https://sptnkne.ws/5SxV (дата обращения: 14.09.2019).


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.