Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ZAacutePADOČESKAacute UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKAacute
KATEDRA TECHNOLOGIIacute A M ĚŘENIacute
BAKALAacute ŘSKAacute PRAacuteCE
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Jaroslav Lejsek 2014
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Originaacutel (kopie) zadaacuteniacute BPDP
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Abstrakt
Předklaacutedanaacute bakalaacuteřskaacute praacutece je zaměřena na posouzeniacute vlivu teploty panelů na vyacutekon
fotovoltaickeacuteho systeacutemu Uacutevod je věnovaacuten slunečniacutemu zaacuteřeniacute a možnostem využitiacute
fotovoltaickeacute technologie k vyacuterobě elektrickeacute energie Rovněž jsou zde popsaacuteny důležiteacute
vlastnosti FV člaacutenků V dalšiacutech kapitolaacutech jsou shrnuty a vyhodnoceny vyacutesledky provedenyacutech
měřeniacute vyacutekonů a teplot panelů a člaacutenků konkreacutetniacute FV elektraacuterny
Kliacute čovaacute slova
Slunečniacute zaacuteřeniacute fotovoltaickyacute panel vyacutekon FV panelu vliv teploty FV panelu solaacuterniacute
člaacutenek voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Abstract
The aim of this Bachelor thesis is the effect of panel temperature on power output of
a photovoltaic system The introduction of my Bachelor thesis deals with solar radiation and
also is concerned with utilization of photovoltaic technology to generate electrical energy
Also there are described important characteristics of photovoltaic cells In other chapters
there are summarized and evaluated the results of executed measuring of power outputs and
temperatures for panels and cells of concrete photovoltaic plant
Key words
Solar radiation Photovoltaic panel Power output of PV panel Effect of PV panel
temperature solar cell current-voltage characteristic of PV cell
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Prohlaacutešeniacute
Prohlašuji že jsem tuto bakalaacuteřskou praacuteci vypracoval samostatně s použitiacutem odborneacute
literatury a pramenů uvedenyacutech v seznamu kteryacute je součaacutestiacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece
Daacutele prohlašuji že veškeryacute software použityacute při řešeniacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je legaacutelniacute
podpis
V Plzni dne 9 6 2014 Jaroslav Lejsek
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Poděkovaacuteniacute
Děkuji doc Ing Pavle Hejtmaacutenkoveacute PhD za odborneacute vedeniacute praacutece a za poskytovaacuteniacute
rad a materiaacutelniacutech podkladů doc Ing Emilu Dvorskeacutemu CSc
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM ZKRATEK 8
UacuteVOD 9
1 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A ENERGETICKAacute BILANCE SV ĚTLA DOPADAJIacuteCIacuteHO NA ZEMI 10
11 SLUNEČNIacute ENERGIE 10 12 SLUNEČNIacute KONSTANTA 11 13 INTENZITA GLOBAacuteLNIacuteHO ZAacuteŘENIacute 11 14 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A JEHO SPEKTRAacuteLNIacute SLOŽENIacute 12
15 PRŮCHOD FOTONŮ ATMOSFEacuteROU 13
2 VYUŽITIacute SOLAacuteRNIacute ENERGIE 15
21 FOTOVOLTAICKEacute SOLAacuteRNIacute ČLAacuteNKY 15 211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků 16
212 P-N přechod 16
22 FYZIKAacuteLNIacute VLASTNOSTI FV ČLAacuteNKU 17 23 VLIV TEPLOTY PANELU NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 20
24 VLIV INTENZITY SVĚTLA NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 21
3 FOTOVOLTAICKAacute ELEKTRAacuteRNA NA FEL Z ČU 22
4 MĚŘENIacute VYacuteKON Ů A TEPLOT NA FV ELEKTRAacuteRN Ě 24
41 POSTUP MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 24
42 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 26
43 ZAacuteVĚRY Z MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 27
44 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute TERMOKAMEROU 27
45 VYHODNOCENIacute VYacuteSLEDKŮ MĚŘENIacute 31
5 EKONOMICKEacute ZHODNOCENIacute 32
51 POSOUZENIacute EKONOMICKEacute ZTRAacuteTY 32 52 URČENIacute DOBY NAacuteVRATNOSTI 34
ZAacuteVĚR 35
SEZNAM LITERATURY A INFORMA ČNIacuteCH ZDROJŮ 36
PŘIacuteLOHY 37
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Originaacutel (kopie) zadaacuteniacute BPDP
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Abstrakt
Předklaacutedanaacute bakalaacuteřskaacute praacutece je zaměřena na posouzeniacute vlivu teploty panelů na vyacutekon
fotovoltaickeacuteho systeacutemu Uacutevod je věnovaacuten slunečniacutemu zaacuteřeniacute a možnostem využitiacute
fotovoltaickeacute technologie k vyacuterobě elektrickeacute energie Rovněž jsou zde popsaacuteny důležiteacute
vlastnosti FV člaacutenků V dalšiacutech kapitolaacutech jsou shrnuty a vyhodnoceny vyacutesledky provedenyacutech
měřeniacute vyacutekonů a teplot panelů a člaacutenků konkreacutetniacute FV elektraacuterny
Kliacute čovaacute slova
Slunečniacute zaacuteřeniacute fotovoltaickyacute panel vyacutekon FV panelu vliv teploty FV panelu solaacuterniacute
člaacutenek voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Abstract
The aim of this Bachelor thesis is the effect of panel temperature on power output of
a photovoltaic system The introduction of my Bachelor thesis deals with solar radiation and
also is concerned with utilization of photovoltaic technology to generate electrical energy
Also there are described important characteristics of photovoltaic cells In other chapters
there are summarized and evaluated the results of executed measuring of power outputs and
temperatures for panels and cells of concrete photovoltaic plant
Key words
Solar radiation Photovoltaic panel Power output of PV panel Effect of PV panel
temperature solar cell current-voltage characteristic of PV cell
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Prohlaacutešeniacute
Prohlašuji že jsem tuto bakalaacuteřskou praacuteci vypracoval samostatně s použitiacutem odborneacute
literatury a pramenů uvedenyacutech v seznamu kteryacute je součaacutestiacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece
Daacutele prohlašuji že veškeryacute software použityacute při řešeniacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je legaacutelniacute
podpis
V Plzni dne 9 6 2014 Jaroslav Lejsek
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Poděkovaacuteniacute
Děkuji doc Ing Pavle Hejtmaacutenkoveacute PhD za odborneacute vedeniacute praacutece a za poskytovaacuteniacute
rad a materiaacutelniacutech podkladů doc Ing Emilu Dvorskeacutemu CSc
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM ZKRATEK 8
UacuteVOD 9
1 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A ENERGETICKAacute BILANCE SV ĚTLA DOPADAJIacuteCIacuteHO NA ZEMI 10
11 SLUNEČNIacute ENERGIE 10 12 SLUNEČNIacute KONSTANTA 11 13 INTENZITA GLOBAacuteLNIacuteHO ZAacuteŘENIacute 11 14 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A JEHO SPEKTRAacuteLNIacute SLOŽENIacute 12
15 PRŮCHOD FOTONŮ ATMOSFEacuteROU 13
2 VYUŽITIacute SOLAacuteRNIacute ENERGIE 15
21 FOTOVOLTAICKEacute SOLAacuteRNIacute ČLAacuteNKY 15 211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků 16
212 P-N přechod 16
22 FYZIKAacuteLNIacute VLASTNOSTI FV ČLAacuteNKU 17 23 VLIV TEPLOTY PANELU NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 20
24 VLIV INTENZITY SVĚTLA NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 21
3 FOTOVOLTAICKAacute ELEKTRAacuteRNA NA FEL Z ČU 22
4 MĚŘENIacute VYacuteKON Ů A TEPLOT NA FV ELEKTRAacuteRN Ě 24
41 POSTUP MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 24
42 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 26
43 ZAacuteVĚRY Z MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 27
44 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute TERMOKAMEROU 27
45 VYHODNOCENIacute VYacuteSLEDKŮ MĚŘENIacute 31
5 EKONOMICKEacute ZHODNOCENIacute 32
51 POSOUZENIacute EKONOMICKEacute ZTRAacuteTY 32 52 URČENIacute DOBY NAacuteVRATNOSTI 34
ZAacuteVĚR 35
SEZNAM LITERATURY A INFORMA ČNIacuteCH ZDROJŮ 36
PŘIacuteLOHY 37
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Abstrakt
Předklaacutedanaacute bakalaacuteřskaacute praacutece je zaměřena na posouzeniacute vlivu teploty panelů na vyacutekon
fotovoltaickeacuteho systeacutemu Uacutevod je věnovaacuten slunečniacutemu zaacuteřeniacute a možnostem využitiacute
fotovoltaickeacute technologie k vyacuterobě elektrickeacute energie Rovněž jsou zde popsaacuteny důležiteacute
vlastnosti FV člaacutenků V dalšiacutech kapitolaacutech jsou shrnuty a vyhodnoceny vyacutesledky provedenyacutech
měřeniacute vyacutekonů a teplot panelů a člaacutenků konkreacutetniacute FV elektraacuterny
Kliacute čovaacute slova
Slunečniacute zaacuteřeniacute fotovoltaickyacute panel vyacutekon FV panelu vliv teploty FV panelu solaacuterniacute
člaacutenek voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Abstract
The aim of this Bachelor thesis is the effect of panel temperature on power output of
a photovoltaic system The introduction of my Bachelor thesis deals with solar radiation and
also is concerned with utilization of photovoltaic technology to generate electrical energy
Also there are described important characteristics of photovoltaic cells In other chapters
there are summarized and evaluated the results of executed measuring of power outputs and
temperatures for panels and cells of concrete photovoltaic plant
Key words
Solar radiation Photovoltaic panel Power output of PV panel Effect of PV panel
temperature solar cell current-voltage characteristic of PV cell
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Prohlaacutešeniacute
Prohlašuji že jsem tuto bakalaacuteřskou praacuteci vypracoval samostatně s použitiacutem odborneacute
literatury a pramenů uvedenyacutech v seznamu kteryacute je součaacutestiacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece
Daacutele prohlašuji že veškeryacute software použityacute při řešeniacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je legaacutelniacute
podpis
V Plzni dne 9 6 2014 Jaroslav Lejsek
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Poděkovaacuteniacute
Děkuji doc Ing Pavle Hejtmaacutenkoveacute PhD za odborneacute vedeniacute praacutece a za poskytovaacuteniacute
rad a materiaacutelniacutech podkladů doc Ing Emilu Dvorskeacutemu CSc
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM ZKRATEK 8
UacuteVOD 9
1 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A ENERGETICKAacute BILANCE SV ĚTLA DOPADAJIacuteCIacuteHO NA ZEMI 10
11 SLUNEČNIacute ENERGIE 10 12 SLUNEČNIacute KONSTANTA 11 13 INTENZITA GLOBAacuteLNIacuteHO ZAacuteŘENIacute 11 14 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A JEHO SPEKTRAacuteLNIacute SLOŽENIacute 12
15 PRŮCHOD FOTONŮ ATMOSFEacuteROU 13
2 VYUŽITIacute SOLAacuteRNIacute ENERGIE 15
21 FOTOVOLTAICKEacute SOLAacuteRNIacute ČLAacuteNKY 15 211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků 16
212 P-N přechod 16
22 FYZIKAacuteLNIacute VLASTNOSTI FV ČLAacuteNKU 17 23 VLIV TEPLOTY PANELU NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 20
24 VLIV INTENZITY SVĚTLA NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 21
3 FOTOVOLTAICKAacute ELEKTRAacuteRNA NA FEL Z ČU 22
4 MĚŘENIacute VYacuteKON Ů A TEPLOT NA FV ELEKTRAacuteRN Ě 24
41 POSTUP MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 24
42 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 26
43 ZAacuteVĚRY Z MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 27
44 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute TERMOKAMEROU 27
45 VYHODNOCENIacute VYacuteSLEDKŮ MĚŘENIacute 31
5 EKONOMICKEacute ZHODNOCENIacute 32
51 POSOUZENIacute EKONOMICKEacute ZTRAacuteTY 32 52 URČENIacute DOBY NAacuteVRATNOSTI 34
ZAacuteVĚR 35
SEZNAM LITERATURY A INFORMA ČNIacuteCH ZDROJŮ 36
PŘIacuteLOHY 37
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Abstract
The aim of this Bachelor thesis is the effect of panel temperature on power output of
a photovoltaic system The introduction of my Bachelor thesis deals with solar radiation and
also is concerned with utilization of photovoltaic technology to generate electrical energy
Also there are described important characteristics of photovoltaic cells In other chapters
there are summarized and evaluated the results of executed measuring of power outputs and
temperatures for panels and cells of concrete photovoltaic plant
Key words
Solar radiation Photovoltaic panel Power output of PV panel Effect of PV panel
temperature solar cell current-voltage characteristic of PV cell
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Prohlaacutešeniacute
Prohlašuji že jsem tuto bakalaacuteřskou praacuteci vypracoval samostatně s použitiacutem odborneacute
literatury a pramenů uvedenyacutech v seznamu kteryacute je součaacutestiacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece
Daacutele prohlašuji že veškeryacute software použityacute při řešeniacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je legaacutelniacute
podpis
V Plzni dne 9 6 2014 Jaroslav Lejsek
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Poděkovaacuteniacute
Děkuji doc Ing Pavle Hejtmaacutenkoveacute PhD za odborneacute vedeniacute praacutece a za poskytovaacuteniacute
rad a materiaacutelniacutech podkladů doc Ing Emilu Dvorskeacutemu CSc
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM ZKRATEK 8
UacuteVOD 9
1 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A ENERGETICKAacute BILANCE SV ĚTLA DOPADAJIacuteCIacuteHO NA ZEMI 10
11 SLUNEČNIacute ENERGIE 10 12 SLUNEČNIacute KONSTANTA 11 13 INTENZITA GLOBAacuteLNIacuteHO ZAacuteŘENIacute 11 14 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A JEHO SPEKTRAacuteLNIacute SLOŽENIacute 12
15 PRŮCHOD FOTONŮ ATMOSFEacuteROU 13
2 VYUŽITIacute SOLAacuteRNIacute ENERGIE 15
21 FOTOVOLTAICKEacute SOLAacuteRNIacute ČLAacuteNKY 15 211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků 16
212 P-N přechod 16
22 FYZIKAacuteLNIacute VLASTNOSTI FV ČLAacuteNKU 17 23 VLIV TEPLOTY PANELU NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 20
24 VLIV INTENZITY SVĚTLA NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 21
3 FOTOVOLTAICKAacute ELEKTRAacuteRNA NA FEL Z ČU 22
4 MĚŘENIacute VYacuteKON Ů A TEPLOT NA FV ELEKTRAacuteRN Ě 24
41 POSTUP MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 24
42 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 26
43 ZAacuteVĚRY Z MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 27
44 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute TERMOKAMEROU 27
45 VYHODNOCENIacute VYacuteSLEDKŮ MĚŘENIacute 31
5 EKONOMICKEacute ZHODNOCENIacute 32
51 POSOUZENIacute EKONOMICKEacute ZTRAacuteTY 32 52 URČENIacute DOBY NAacuteVRATNOSTI 34
ZAacuteVĚR 35
SEZNAM LITERATURY A INFORMA ČNIacuteCH ZDROJŮ 36
PŘIacuteLOHY 37
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Prohlaacutešeniacute
Prohlašuji že jsem tuto bakalaacuteřskou praacuteci vypracoval samostatně s použitiacutem odborneacute
literatury a pramenů uvedenyacutech v seznamu kteryacute je součaacutestiacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece
Daacutele prohlašuji že veškeryacute software použityacute při řešeniacute teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je legaacutelniacute
podpis
V Plzni dne 9 6 2014 Jaroslav Lejsek
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Poděkovaacuteniacute
Děkuji doc Ing Pavle Hejtmaacutenkoveacute PhD za odborneacute vedeniacute praacutece a za poskytovaacuteniacute
rad a materiaacutelniacutech podkladů doc Ing Emilu Dvorskeacutemu CSc
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM ZKRATEK 8
UacuteVOD 9
1 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A ENERGETICKAacute BILANCE SV ĚTLA DOPADAJIacuteCIacuteHO NA ZEMI 10
11 SLUNEČNIacute ENERGIE 10 12 SLUNEČNIacute KONSTANTA 11 13 INTENZITA GLOBAacuteLNIacuteHO ZAacuteŘENIacute 11 14 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A JEHO SPEKTRAacuteLNIacute SLOŽENIacute 12
15 PRŮCHOD FOTONŮ ATMOSFEacuteROU 13
2 VYUŽITIacute SOLAacuteRNIacute ENERGIE 15
21 FOTOVOLTAICKEacute SOLAacuteRNIacute ČLAacuteNKY 15 211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků 16
212 P-N přechod 16
22 FYZIKAacuteLNIacute VLASTNOSTI FV ČLAacuteNKU 17 23 VLIV TEPLOTY PANELU NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 20
24 VLIV INTENZITY SVĚTLA NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 21
3 FOTOVOLTAICKAacute ELEKTRAacuteRNA NA FEL Z ČU 22
4 MĚŘENIacute VYacuteKON Ů A TEPLOT NA FV ELEKTRAacuteRN Ě 24
41 POSTUP MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 24
42 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 26
43 ZAacuteVĚRY Z MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 27
44 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute TERMOKAMEROU 27
45 VYHODNOCENIacute VYacuteSLEDKŮ MĚŘENIacute 31
5 EKONOMICKEacute ZHODNOCENIacute 32
51 POSOUZENIacute EKONOMICKEacute ZTRAacuteTY 32 52 URČENIacute DOBY NAacuteVRATNOSTI 34
ZAacuteVĚR 35
SEZNAM LITERATURY A INFORMA ČNIacuteCH ZDROJŮ 36
PŘIacuteLOHY 37
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
Poděkovaacuteniacute
Děkuji doc Ing Pavle Hejtmaacutenkoveacute PhD za odborneacute vedeniacute praacutece a za poskytovaacuteniacute
rad a materiaacutelniacutech podkladů doc Ing Emilu Dvorskeacutemu CSc
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM ZKRATEK 8
UacuteVOD 9
1 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A ENERGETICKAacute BILANCE SV ĚTLA DOPADAJIacuteCIacuteHO NA ZEMI 10
11 SLUNEČNIacute ENERGIE 10 12 SLUNEČNIacute KONSTANTA 11 13 INTENZITA GLOBAacuteLNIacuteHO ZAacuteŘENIacute 11 14 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A JEHO SPEKTRAacuteLNIacute SLOŽENIacute 12
15 PRŮCHOD FOTONŮ ATMOSFEacuteROU 13
2 VYUŽITIacute SOLAacuteRNIacute ENERGIE 15
21 FOTOVOLTAICKEacute SOLAacuteRNIacute ČLAacuteNKY 15 211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků 16
212 P-N přechod 16
22 FYZIKAacuteLNIacute VLASTNOSTI FV ČLAacuteNKU 17 23 VLIV TEPLOTY PANELU NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 20
24 VLIV INTENZITY SVĚTLA NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 21
3 FOTOVOLTAICKAacute ELEKTRAacuteRNA NA FEL Z ČU 22
4 MĚŘENIacute VYacuteKON Ů A TEPLOT NA FV ELEKTRAacuteRN Ě 24
41 POSTUP MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 24
42 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 26
43 ZAacuteVĚRY Z MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 27
44 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute TERMOKAMEROU 27
45 VYHODNOCENIacute VYacuteSLEDKŮ MĚŘENIacute 31
5 EKONOMICKEacute ZHODNOCENIacute 32
51 POSOUZENIacute EKONOMICKEacute ZTRAacuteTY 32 52 URČENIacute DOBY NAacuteVRATNOSTI 34
ZAacuteVĚR 35
SEZNAM LITERATURY A INFORMA ČNIacuteCH ZDROJŮ 36
PŘIacuteLOHY 37
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM ZKRATEK 8
UacuteVOD 9
1 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A ENERGETICKAacute BILANCE SV ĚTLA DOPADAJIacuteCIacuteHO NA ZEMI 10
11 SLUNEČNIacute ENERGIE 10 12 SLUNEČNIacute KONSTANTA 11 13 INTENZITA GLOBAacuteLNIacuteHO ZAacuteŘENIacute 11 14 SLUNEČNIacute ZAacuteŘENIacute A JEHO SPEKTRAacuteLNIacute SLOŽENIacute 12
15 PRŮCHOD FOTONŮ ATMOSFEacuteROU 13
2 VYUŽITIacute SOLAacuteRNIacute ENERGIE 15
21 FOTOVOLTAICKEacute SOLAacuteRNIacute ČLAacuteNKY 15 211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků 16
212 P-N přechod 16
22 FYZIKAacuteLNIacute VLASTNOSTI FV ČLAacuteNKU 17 23 VLIV TEPLOTY PANELU NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 20
24 VLIV INTENZITY SVĚTLA NA VYacuteKON FV ČLAacuteNKU 21
3 FOTOVOLTAICKAacute ELEKTRAacuteRNA NA FEL Z ČU 22
4 MĚŘENIacute VYacuteKON Ů A TEPLOT NA FV ELEKTRAacuteRN Ě 24
41 POSTUP MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 24
42 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 26
43 ZAacuteVĚRY Z MĚŘENIacute V-A CHARAKTERISTIK 27
44 VYacuteSLEDKY MĚŘENIacute TERMOKAMEROU 27
45 VYHODNOCENIacute VYacuteSLEDKŮ MĚŘENIacute 31
5 EKONOMICKEacute ZHODNOCENIacute 32
51 POSOUZENIacute EKONOMICKEacute ZTRAacuteTY 32 52 URČENIacute DOBY NAacuteVRATNOSTI 34
ZAacuteVĚR 35
SEZNAM LITERATURY A INFORMA ČNIacuteCH ZDROJŮ 36
PŘIacuteLOHY 37
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
8
Seznam zkratek
AM atmosfeacuterickeacute čiacuteslo
ES elektrizačniacute soustava
FV fotovoltaickyacute
FVE fotovoltaickaacute elektraacuterna
FEL Fakulta elektrotechnickaacute ZČU
MPP maximum power point
MX svorkovnice
nn niacutezkeacute napětiacute
STC standardniacute zkušebniacute podmiacutenky
V-A volt-ampeacuterovaacute
ZČU Zaacutepadočeskaacute univerzita v Plzni
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
9
Uacutevod
Energie ze Slunce je v současnosti jednou z mediaacutelně nejprobiacuteranějšiacutech zdrojů elektrickeacute
energie Po probleacutemech ktereacute způsobila jadernaacute havaacuterie v japonskeacute elektraacuterně Fukušima se
vyacuteroba elektrickeacute energie odkloňuje od jaacutedra a přechaacuteziacute se na obnovitelneacute zdroje
A je to praacutevě Slunce ktereacute se považuje za nevyčerpatelnyacute zdroj energie Diacuteky tomu
prodělala fotovoltaika technickou revoluci V roce 1839 francouzskyacute vědec Antoine Ceacutesar
Becquerelem objevil fotovoltaickyacute jev Prvniacute funkčniacute solaacuterniacute člaacutenek byl sestrojen o 45 let
později americkyacutem vynaacutelezcem Charlesem Fritzem Tento člaacutenek byl sestaven ze selenioveacuteho
polovodiče s tenkou vrstvou zlata na povrchu Člaacutenky dosahovaly jedno procentniacute uacutečinnosti
Masovaacute vyacuteroba byla nemyslitelnaacute a to hlavně z důvodu finančniacuteho hlediska K velkeacutemu
průlomu došlo v roce 1939 kdy byl objeven P-N přechod Člaacutenky využiacutevajiacuteciacute tohoto
přechodu dosahovaly uacutečinnosti kolem 5
Velkyacute průlom ve fotovoltaickeacute technice nastal koncem 80 let 20 stoletiacute kdy byly do
provozu uvedeny člaacutenky tzv prvniacute generace Jejich uacutečinnost dosahuje maximaacutelně 31
V dnešniacutech dobaacutech se rozvoj soustřediacute nejviacutece na panely druheacute a třetiacute generace
Ciacutelem teacuteto praacutece je vysvětlit přeměnu slunečniacute energie na energii elektrickou a
objasnit fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenků proveacutest a vyhodnotit měřeniacute FV systeacutemu umiacutestěneacuteho
a střeše jedneacute z budov Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni a posoudit zda jsou všechny člaacutenky
v pořaacutedku a dodaacutevajiacute maximaacutelniacute možnyacute vyacutekon do elektrizačniacute soustavy
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
10
1 Slunečniacute zaacuteřeniacute a energetickaacute bilance sv ětla dopadajiacute-
ciacuteho na Zemi
Slunce je našiacute nejbližšiacute hvězdou Pokud bychom srovnaacutevali Slunce s ostatniacutemi hvězdami
v Mleacutečneacute draacuteze jednaacute se o hvězdu středniacute velikosti kteraacute svyacutemi vlastnostmi nijak nevynikaacute
V tab 11 můžeme vidět jejiacute zaacutekladniacute charakteristickeacute hodnoty
Tab 11 Charakteristika Slunce [4]
Slunce Průměr 1 392 020 km
Povrch 6981012 km2
Povrchovaacute teplota 5780 K
Hmotnost 1981030 kg
Vyzaacuteřenyacute vyacutekon 3361024 MWhrok
Celkovyacute vyzaacuteřenyacute tok 3851026 W
11 Slune čniacute energie
Slunce je vzdaacuteleneacute 149 milionů kilometrů od Země Je složeno převaacutežně ze dvou prvků a to
vodiacuteku a helia Ostatniacute prvky tvořiacute asi 1 jeho objemu Helium a vodiacutek majiacute na svědomiacute
samo regulovanou termonukleaacuterniacute reakci při ktereacute dochaacuteziacute ke slučovaacuteniacute 4 jader atomu vodiacuteku
s jaacutedrem atomu helia Tato reakce maacute za naacutesledek uvolněniacute energie kterou popsal A Einstein
snad neznaacutemějšiacutem vztahem (11)
= ∆ middot (11)
kde
E [J] - uvolněnaacute energie
c [ms] - rychlost světla ve vakuu
∆m [kg] - hmotnost o kterou přišlo jaacutedro heacutelia
Pokud by zaacuteřeniacute s touto energiiacute dopadlo na povrch Země nikdy by život nevznikl
Čaacutestici kteraacute je vyzařovaacutena z jaacutedra můžeme nazvat foton Tento foton při cestě na povrch
Slunce naraacutežiacute do dalšiacutech čaacutestic v jaacutedře a tiacutem zanikaacute a vytvaacuteřiacute se novyacute foton s podstatně menšiacute
energiiacute [1] [2] Když se tento foton dostane na zemskyacute povrch maacute tedy o mnoho menšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
11
energii
Po celaacute staletiacute se vědci snažili zjistit konečnou rychlost kterou tento foton maacute Až
v roce 1983 byla na všeobecneacutem kongresu o miacuteraacutech a vaacutehaacutech definovaacutena rychlost šiacuteřeniacute světla
jako 299 792 458 ms Pokud tedy budeme vychaacutezet z teacuteto hodnoty slunečniacute zaacuteřeniacute se k Zemi
dostane přibližně za 8 minut a 20 sec Slunce je tedy považovaacuteno za nevyčerpatelnyacute zdroj
energie a jeho vlivy na Zemi jsou popsaacuteny v tab 12
Tab 12 Vliv slunce na Zemi [1]
Vliv na Zemi Přiacutekon zaacuteřeniacute na povrchu Země 121011 MW
Energie zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na Zemi 1541015 MWhrok
Hustota zaacuteřeniacute na povrchu 1000 Wm2
12 Slune čniacute konstanta
Jak jsme řekli foton opouštiacute povrch Slunce rychlostiacute přibližně 3108 ms Po cestě k Zemi
ztraacuteciacute svoji energii a dodaacutevaacute měrnyacute tok energie 1353 Wm2 Můžeme si tedy zaveacutest tzv
slunečniacute konstantu kteraacute je charakterizovaacutena slunečniacutemi paprsky dopadajiacuteciacutemi kolmo na
povrch Země [1] [3]
13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacute řeniacute
Při průchodu fotonů atmosfeacuterou dochaacuteziacute ke ztraacutetě energie Tato ztraacuteta intenzity světla může
byacutet způsobena několika faktory Jsou to mraky vodniacute paacutery prachoveacute a jineacute čaacutestice ktereacute
způsobujiacute rozptyly paprsků Z toho tedy vyplyacutevaacute že při uacuteplně čisteacute obloze dosahuje intenzita
nejvyššiacutech hodnot Průměrně dopadaacute na Zemi slunečniacute zaacuteřeniacute o intenzitě 600-1000 Wm2 [1]
[3] [4] Ostatniacute meteorologickeacute jevy jsou vidět v tab 13
Tab 13 Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [1]
Intenzita globaacutelniacuteho zaacuteřeniacute [Wm2]
Modreacute nebe 800 ndash 1000
Zamlženeacute nebe 600 ndash 900
Mlhavyacute podzimniacute den 100 ndash 300
Zamračenyacute zimniacute den 50
Celoročniacute průměr 600
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
12
14 Slune čniacute zaacuteřeniacute a jeho spektraacutelniacute složeniacute
Ze slunce vychaacutezejiacute vysokoenergetickeacute fotony Pod tiacutemto pojmem si můžeme představit
fotony s různou frekvenciacute f a tedy i jinou vlnovou deacutelkou lambda souvislost ukazuje
vztah (12) Tyto fotony jsou tedy nositeli jineacuteho naacuteboje [4]
=1
(12)
kde
f [Hz] - frekvence
λ [-] - vlnovaacute deacutelka
Nejdřiacuteve vysvětliacuteme tzv atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (viz obr 11) Rozlišeniacute atmosfeacuterickyacutech
čiacutesel se dělaacute pomociacute tzv faktoru m Tento faktor popsanyacute vztahem (13) vyjadřuje nejmenšiacute
možnou draacutehu světla k povrchu země a ve většině přiacutepadů se piacuteše za atmosfeacuterickeacute čiacuteslo (např
AM 15) Pokud budeme počiacutetat s kolmyacutem dopadem (tedy δ = 90deg ) vyjde sin δ = 1 [3] [4]
Obr 11 Znaacutezorněniacute atmosfeacuterickeacute čiacutesla AM [4]
Po dosazeniacute do vzorce (13) tedy vyjde faktor m roven jedneacute Pokud by vyšel faktor
dvojnaacutesobnyacute znamenalo by to že je cesta světelneacuteho paprsku dvojnaacutesobně delšiacute než
u kolmeacuteho dopadu
=1
sin
(13)
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
13
Z toho tedy vyplyacutevaacute že čiacutem menšiacute uacutehel mezi povrchem Země a Sluncem je tiacutem většiacute
je tato draacuteha Daacute se tedy řiacuteci že v poledne kdy je Slunce kolmo nad Zemiacute dopadaacute na povrch
světlo s nejvyššiacute intenzitou Zatiacutemco při jineacutem uacutehlu světlo letiacute delšiacute draacutehu a tiacutem se viacutece měniacute
spektraacutelniacute rozloženiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute [4]
V přiacutekladu uvedenaacute hodnota AM 15 nebyla naacutehodnaacute Jednaacute se totiž o uacutehel δ = 4175deg
Změřeneacute slunečniacute spektrum praacutevě pro tento uacutehel je zobrazeno na obr 12
Obr 12 Slunečniacute spektrum pro uacutehel 42 [12]
15 Průchod foton ů atmosfeacuterou
Ve vrstvaacutech atmosfeacutery ktereacute jsou vyacuteše než 10 km nad povrchem Země dochaacuteziacute k pohlceniacute
vlnoveacute deacutelky 1-100 nm V těchto vlnovyacutech deacutelkaacutech se nachaacuteziacute ultrafialoveacute a rentgenoveacute
zaacuteřeniacute tedy zaacuteřeniacute ktereacute je životu nebezpečneacute Pokud bychom se na toto světlo diacutevali
z energetickeacuteho hlediska nejednaacute se o přiacuteliš velkou ztraacutetu [1] [5] [6]
V dalšiacute vrstvě atmosfeacutery (v tzv troposfeacuteře) dochaacuteziacute k dalšiacutemu uacutebytku energie To je
zapřiacutečiněno mraky zemskyacutem povrchem a čaacutesticemi prachu ktereacute odraacutežiacute světlo zpět do
vesmiacuteru Podle nejnovějšiacutech poznatků se jednaacute až o 34 celkoveacuteho slunečniacuteho toku [1]
K zemskeacutemu povrchu tedy doraziacute kolem 47 energie což je naacutezorně vidět na
obr 13 Největšiacute využitiacute maacute tato energie v přiacuterodě Rostliny vyraacutebějiacute diacuteky slunečniacutemu zaacuteřeniacute
kysliacutek Tento jev se nazyacutevaacute fotosynteacuteza a dochaacuteziacute při niacute ke změně neorganickyacutech laacutetek na
laacutetky organickeacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
14
Obr 13 Energetickaacute bilance Země [3]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
15
2 Využitiacute solaacuterniacute energie
V současneacute době dochaacuteziacute k využiacutevaacuteniacute slunečniacute energie dvěma způsoby (viz obr 21) a to
přiacutemo a nepřiacutemo V meacute praacuteci se budeme soustředit na přiacutemeacute využitiacute slunečniacute energie Zde
dochaacuteziacute k přiacutemeacute přeměně slunečniacute energie na teplo či elektřinu Teacuteto přeměny dosahujeme
kupřiacutekladu pomociacute solaacuterně termickeacute a fotovoltaickeacute elektraacuterny nebo solaacuterniacutemi kolektory
V nepřiacutemeacute metodě se využiacutevaacute mechanickeacute energie (větrneacute a vodniacute elektraacuterny) nebo energie
kteraacute byla vložena do živyacutech organismů
Obr 21 Možnosti využitiacute slunečniacute energie [12]
21 Fotovoltaickeacute solaacuterniacute člaacutenky
Fotovoltaickyacute člaacutenek je zaacutekladniacutem prvkem pro přiacutemou přeměnu slunečniacuteho zaacuteřeniacute na
elektrickou energii Tento člaacutenek využiacutevaacute dopadajiacuteciacuteho světla na P-N přechod (viz obr 22)
Jednaacute se tedy o polovodičovyacute prvek s jedniacutem nebo i viacutece P-N přechody [6]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
16
Obr 22 Princip činnosti FV člaacutenku [9]
211 Materiaacutel na vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků
Pro vyacuterobu solaacuterniacutech člaacutenků se jako materiaacutel nejčastěji použiacutevaacute křemiacutek Využitiacute křemiacuteku
v polovodičoveacute technice maacute hlavně dva důvodů Prvniacute důvod je množstviacute křemiacuteku na Zemi
po železe je to druhyacute nejčastějšiacute prvek v zemskeacute kůře Vyacutehody křemiacuteku představujiacute i jeho
fyzikaacutelniacute a chemickeacute vlastnosti diacuteky nimž je křemiacutek dobře technologicky zpracovatelnyacute
Čistyacute křemiacutek se považuje za dobryacute izolant obsahuje tedy jen velmi maacutelo volnyacutech
elektronů Množstviacute volnyacutech elektronů je ovlivňovaacuteno hlavně teplotou Za předpokladu niacutezkeacute
teploty křemiacutek obsahuje jen velmi maleacute množstviacute volnyacutech nosičů zaacuteporneacute elektrickeacute energie
(elektronů) Pokud bude stoupat teplota v křemiacuteku dojde ke zvyacutešeniacute pohybu atomů Při tomto
pohybu dochaacuteziacute k uvolňovaacuteniacute některyacutech vazeb a tedy navyšovaacuteniacute počtu volnyacutech elektronů
Při uvolněniacute elektronu z vazby dochaacuteziacute ke vzniku diacutery kteraacute představuje kladnyacute nosič naacuteboje
Tento jev můžeme nazvat jako vlastniacute vodivost [4] [5]
212 P-N přechod
Pro vytvořeniacute P-N přechodu potřebujeme dva typy polovodičů ktereacute musiacute byacutet v těsneacutem
kontaktu aby došlo k naacutevaznosti krystalickyacutech mřiacutežek
Polovodič typu N obsahuje tzv donor To znamenaacute že do čisteacuteho křemiacuteku přidaacuteme
prvek s vyššiacutem množstviacutem valenčniacutech elektronů (tedy prvek z V skupiny Mendělejevovy
tabulky) tiacutem křemiacutek znečistiacuteme čiacutemž vzniknou v krystalickeacute mřiacutežce volneacute elektrony Tyto
nadbytečneacute elektrony (donory) majiacute možnost volneacuteho pohybu v mřiacutežce a způsobujiacute vlastniacute
vodivost [7]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
17
Polovodič typu P je dotovaacuten prvkem z III skupiny Mendělejevovy tabulky Po přidaacuteniacute
přiacuteměsi způsobiacuteme vznik miacutesta s chybějiacuteciacutem elektronem Toto miacutesto se nazyacutevaacute diacutera a je
nositelem kladneacuteho naacuteboje Přiacuteměs kterou dodaacutevaacuteme do prvku je nazyacutevaacutena akceptor [7]
Spojeniacutem obou typů vodičů P a N vznikne tzv hradlovaacute vrstva se specifickyacutemi
vlastnostmi Volneacute nosiče naacuteboje se mohou volně pohybovat krystalem Diacuteky rozdiacutelu
koncentraciacute kladnyacutech a zaacutepornyacutech naacutebojů přechaacutezejiacute elektrony do bloku polovodiče typu P a
diacutery do N V hradloveacute vrstvě však mohou elektrony rekombinovat s děrami a tudiacutež bude
v teacuteto oblasti meacuteně volnyacutech nosičů naacuteboje tj vyššiacute měrnyacute odpor V teacuteto vrstvě tedy vznikaacute
rozdiacutelnyacute potenciaacutel a spaacuted tohoto potenciaacutelu pak působiacute proti dalšiacute difuacutezi Po připojeniacute elektrod
k jednotlivyacutem blokům a uzavřeniacute obvodu přes zaacutetěž bude obvodem proteacutekat proud uacuteměrnyacute
intenzitě zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacuteho na P-N přechod [7]
22 Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku popiacutešeme pomociacute matematickeacuteho modelu solaacuterniacuteho člaacutenku
(viz obr 23) kde můžeme člaacutenek nahradit ekvivalentniacutem elektrickyacutem obvodem V tomto
obvodu se vyskytuje proudovyacute zdroj dioda a odpor
Obr 23 Matematickyacute model FV člaacutenku [12]
Proud Iph kteryacute produkuje proudovyacute zdroj představuje zdroj ss napětiacute Tedy
dopadajiacuteciacute světlo na FV člaacutenek Dioda přes kterou teče proud ID reprezentuje chovaacuteniacute P-N
přechodu Vyacuteslednyacute proud I je omezen odporem RS kteryacute symbolizuje odpor člaacutenku a
přiacutepadneacute spojeniacute mezi viacutece člaacutenky
Jak funguje FV člaacutenek lze nejleacutepe pochopit z voltampeacuteroveacute charakteristiky (viz obr
24) Při zvyšovaacuteniacute vyacutesledneacuteho napětiacute U je proud I konstatniacute To se děje do maximaacutelniacute hodnoty
napětiacute kdy dojde k otevřeniacute diody a naacuterůstu proudu ID Když prochaacuteziacute všechen produkovanyacute
proud přes diodu na vyacutestupu je nuloveacute napětiacute Což lze vypozorovat na voltampeacuteroveacute
charakteristice viz obr 24
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
18
Obr 24 Voltampeacuterovaacute charakteristika FV člaacutenku [6]
Připojeniacutem odporoveacute zaacutetěže na vyacutestup ziacuteskaacuteme pracovniacute bod kteryacute bude průsečiacutekem
V-A charakteristiky odporu a solaacuterniacuteho člaacutenku Na obr 24 tento postup znaacutezorňuje přiacutemka
1R Pokud zvoliacuteme malou hodnotu odporoveacute zaacutetěže vyacuteslednaacute přiacutemka se bude pohybovat
mezi body M a N To maacute za naacutesledek že se člaacutenek chovaacute jako zdroj konstantniacuteho proudu
kteryacute je přibližně rovnyacute proudu nakraacutetko Pokud ale zvoliacuteme hodnotu odporu vysokou bude
se pracovniacute bod nachaacutezet v oblasti mezi P a S (jako v našem přiacutepadě přiacutemka 1R) a člaacutenek se
bude chovat jako zdroj konstantniacuteho napětiacute
Z hlediska vyacuteroby elektrickeacute energie je nejdůležitějšiacute veličinou u FV člaacutenků jejich
vyacutekon [8] Jde tedy o co největšiacute součin hodnot napětiacute a proudu tedy o obsah obdeacutelniacuteka kteryacute
tento součin vytvořiacute Zvoliacuteme si tedy tři body na V-A charakteristice FV člaacutenku a to body A
B a C Jak vyplyacutevaacute z obr 2 5 nabyacutevaacute jejich součin různeacute velikosti obdeacutelniacuteků Pokud tedy
porovnaacuteme barevneacute plochy z hlediska obsahu můžeme určit bod ve ktereacutem maacute FV člaacutenek
maximaacutelniacute vyacutekon V našem přiacutepadě se jednaacute o bod C
Tento bod je v technickeacute literatuře označovaacuten jako MPP (Maximum Power Point) [6]
V elektraacuternaacutech ktereacute jsou připojeneacute na siacuteť se snažiacuteme pracovat praacutevě v bodě MPP neboť
praacutevě v tomto bodě dojde k největšiacute přeměně slunečniacuteho zaacuteřeniacute na elektrickyacute proud
To vysvětluje přiacutemku 1Ropt kteraacute je na obr 24 Tato přiacutemka zde vede do bodu A
(MPP) Jednaacute se tedy o hodnotu optimaacutelniacute odporoveacute zaacutetěže kteraacute je připojena na vyacutestup
abychom dosaacutehli maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu do siacutetě
Průběh V-A charakteristiky neniacute zaacutevislyacute jen na intenzitě dopadajiacuteciacuteho světla na člaacutenek
Mezi dalšiacute důležiteacute faktory ktereacute ovlivňujiacute V-A charakteristiku patřiacute materiaacutel ze ktereacuteho je
člaacutenek vyroben a teplota na jakou je člaacutenek zahřaacutet
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
19
Obr 25 Vyacutekon dodaacutevanyacute člaacutenkem pracujiacuteciacutem v různyacutech pracovniacutech bodech (A B C) [12]
Abychom mohli porovnat FV člaacutenky byly určeny parametry při kteryacutech dochaacuteziacute
k měřeniacute Jednaacute se o tzv standardniacute zkušebniacute podmiacutenky (STC=Standart test conditions) [1]
Intenzita kteraacute maacute dopadat na člaacutenek při měřeniacute byla určena na hodnotu 1000 Wm2 teplota
člaacutenku maacute miacutet 25 degC Pokud tedy maacuteme nastaveneacute podmiacutenky pro měřeniacute budeme určovat [5]
bull Proud I450 (měřeno při napětiacute UC = 450 mV) podle ktereacuteho se rozdělujiacute člaacutenky do
kvalitativniacutech skupin
bull Proud nakraacutetko IkC tj největšiacute proud generovanyacute člaacutenkem při zkratovanyacutech
svorkaacutech (UC = 0)
bull Napětiacute napraacutezdno U0C tj největšiacute napětiacute na člaacutenku ktereacute můžeme naměřit při
rozpojenyacutech svorkaacutech (IC = 0)
bull Maximaacutelniacute vyacutekon kteryacute může člaacutenek dodaacutevat PmaxC Tento vyacutekon se nazyacutevaacute
špičkovyacute vyacutekon a maacute jednotku wattpeak [Wp] Jeho velikost určiacuteme ze vztahu
= ∙ (21)
bull Proud ImaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Napětiacute UmaxC (optimaacutelniacute) při ktereacutem solaacuterniacute člaacutenek dodaacutevaacute maximaacutelniacute vyacutekon
bull Parametr FF (Fill Factor) kteryacute se zjišťuje vyacutepočtem podle vzorce
=∙
∙ (22)
bull Seacuteriovyacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rs
bull Paralelniacute odpor solaacuterniacuteho člaacutenku Rp
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
20
bull Uacutečinnost solaacuterniacuteho člaacutenku kteraacute se většinou označuje anglickou zkratkou EEF
(Energy Efficiency)
23 Vliv teploty panelu na vyacutekon FV člaacutenku
V průběhu dne jsou solaacuterniacute člaacutenky zatiacuteženy různou intenzitou zaacuteřeniacute a při činnosti dochaacuteziacute
k zahřiacutevaacuteniacute povrchu FV panelu Tyto dva faktory majiacute největšiacute vliv na V-A charakteristiku
panelu
Při zvyšovaacuteniacute teploty dochaacuteziacute k růstu proudu tekouciacutem přes člaacutenek to maacute za naacutesledek
snižovaacuteniacute celkoveacuteho napětiacute a vyacutekonu [9] Pokud bychom dokaacutezali udržet konstantniacute hodnotu
intenzity světla a jen měnili hodnotu teploty na FV člaacutenku zjistili bychom že maximaacutelniacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě bude při niacutezkyacutech teplotaacutech Z obr 26 vyplyacutevaacute praacutevě zaacutevislost teploty
na vyacutekonu Kdy nejlepšiacute hodnota vyacutekonu vyšla pro hodnotu 15degC
Obr 26 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute teploty [12]
Vyacuterobci udaacutevajiacute pokles o 04 vyacutekonu s každyacutem dalšiacutem stupněm Pokud bychom
počiacutetali se zaacutekladniacute teplotou 25 degC (samozřejmě při konstantniacute hodnotě intenzity zaacuteřeniacute) a
zvyacutešili bychom teplotu dvojnaacutesobně tedy na hodnotu 50 degC pak bychom přišli přibližně
o 10 možneacuteho maximaacutelniacuteho vyacutekonu
Při letniacutech měsiacuteciacutech kdy hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute dosahuje největšiacutech
hodnot přichaacuteziacuteme o vyacutekon z důvodu ohřevu panelů [9] Paradoxně tedy dochaacuteziacute k situaci
kdy největšiacute hodnoty vyacutekonů ziacuteskaacutevaacuteme v zimniacutech měsiacuteciacutech
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
21
24 Vliv intenzity sv ětla na vyacutekon FV člaacutenku
Jak již jsme řešili v kapitole 23 na vyacutekon FV panelů maacute vyacuteraznyacute vliv hodnota intenzity
zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na panel Z obr 26 vyplyacutevaacute zaacutevislost vyacutekonu na hodnotě intenzity
dopadajiacuteciacuteho světla Vyacutekon FV elektraacuterny tedy ovlivňuje hned několik faktorů ktereacute mohou
ovlivňovat dopadajiacuteciacute slunečniacute paprsky Napřiacuteklad počasiacute (mraky mlha) AM atd
Při pohledu na obr 27 můžeme vypozorovat že při dopadu světla 10 mWcm2 je
vyacutekonovyacute obdeacutelniacutek nejmenšiacute Zatiacutemco kdyby na tento samyacute panel dopadalo světlo o intenzitě
100 mWcm2 vyacutekon by se zdesetinaacutesobil
Obr 27 V-A charakteristika člaacutenku pro různeacute intenzity zaacuteřeniacute [12]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
22
3 Fotovoltaickaacute elektraacuterna na FEL Z ČU
Fotovoltaickaacute elektraacuterna (viz obr 31) na ktereacute bylo provaacuteděno měřeniacute je umiacutestěna na střeše
budovy Fakulty elektrotechnickeacute ZČU a byla uvedena do provozu 12 3 2004 Celkovyacute
vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je přibližně 17 000 kWhrok Nejdůležitějšiacute uacutedaje o elektraacuterně jsou
uvedeny v tab 31
Tab 31 Charakteristika FV elektraacuterny [11]
Fotovoltaickaacute elektraacuterna Počet panelů 192
Celkovaacute plocha 1632 m2
Počet střiacutedačů 8
Sklon panelů 45deg
Orientace Jih
Předpoklaacutedanyacute vyacutekon 20 kWp
Elektraacuterna obsahuje 192 monokrystalickyacutech panelů [11] ktereacute jsou sestaveny do
8 sestav Tyto sestavy jsou označeny E1-E8 To znamenaacute že každaacute sestava obsahuje
24 panelů Panely samostatneacute jsou zapojeny v seacuterii po osmi kusech Každaacute tato soustava
8 kusů panelů je přivedena do střiacutedače SunProfi SP2500-450 Na střeše je tedy 8 těchto
střiacutedačů ktereacute jsou svedeny do rozvaděče s označeniacutem RO 025 Tento rozvaděč je umiacutestěn
v paacuteteacutem patře budovy Z rozvaděče vedou siloveacute kabely do 8 měničů ktereacute poteacute dodaacutevajiacute
elektrickou energii do nn siacutetě Celkoveacute blokoveacute scheacutema je vidět na obr 32
Obr 31 Fotovoltaickyacute systeacutem na budově FEL ZČU [10]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
23
Obr 32 Blokoveacute scheacutema fotovoltaickeacuteho systeacutemu [zdroj vlastniacute]
Legenda zařiacutezeniacute znaacutezorněnyacutech na obr 32
A1 sniacutemač osvitu FV 45 ndash Solartec SG2460
A2 sniacutemač globaacutelniacuteho osvitu ndash Pyranometr typ CM21
A3 sniacutemač teploty panelu ndash Typ F1020
A6 sniacutemač venkovniacute teploty
E(1-8) fotovoltaickeacute soustavy ndash 192 panelů Solartec PE 72-106
MX(1-7) skřiacuteň převodniacuteků
MX8 svorkovaacute skřiacuteň FV sestavy z teacuteto skřiacuteně vychaacuteziacute i datoveacute vedeniacute
R0 025 rozvaděč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
24
4 Měřeniacute vyacutekon ů a teplot na FV elektraacutern ě
Pro změřeniacute zaacutevislosti vyacutekonu na teplotě panelu jsme potřebovali přiacutestroj kteryacute umožniacute
vykreslit V-A charakteristiku člaacutenku a z ktereacuteho můžeme odečiacutest hodnotu vyacutekonu
dodaacutevaneacuteho v teacute chviacuteli člaacutenkem do siacutetě Tento přiacutestroj mi byl zapůjčen z Katedry
elektroenergetiky a ekologie ZČU Jednalo se o přiacutestroj I-V 400 kteryacute na trh dodaacutevaacute
společnost HT Tento přiacutestroj je znaacutezorněn na obr 41 Jednaacute se o ideaacutelniacute přiacutestroj I-V pro
běžnou kontrolu fotovoltaickyacutech systeacutemů Pomociacute něhož lze snadno naleacutezt poruchu
v systeacutemu Neměřiacute jen V-A charakteristiku ale měřiacute i venkovniacute teplotu a intenzitu
dopadajiacuteciacuteho světla
Obr 41 Přiacutestroj na měřeniacute V-A charakteristik FV panelů [zdroj vlastniacute]
41 Postup m ěřeniacute V-A charakteristik
Samotneacute měřeniacute vyacutekonů FV panelů spočiacutevaacute v připojeniacute čtyř sond na svorkovnici (viz obr 42)
a odečteniacute V-A charakteristiky z obrazovky přiacutestroje Na každeacute svorkovnici došlo ke
3 měřeniacutem Vyacuteslednaacute V-A charakteristika tedy odpoviacutedala osmi panelům spojenyacutech do seacuterie
Pokud bychom objevili chybu (tedy poruchu panelu) postupně bychom změřili panel po
panelu dokud bychom nenašli vadnyacute kus Na zaacutekladě ziacuteskanyacutech vyacutesledků jsme toto naacutesledneacute
měřeniacute dělat nemuseli Měřeniacute probiacutehalo při venkovniacute teplotě 9 degC a teplotě panelu 17 degC
Hodnota intenzity slunečniacuteho zaacuteřeniacute byla 665 mWcm2
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
25
Jak je vidět z obr 42 dvě sondy se připojujiacute na plusovyacute vyacutevod (červenaacute a modraacute
sonda) a dvě na vyacutevod minusovyacute (barva zelenaacute a černaacute) Z přiacutestroje jsou vyvedeny ještě dvě
sondy a to na měřeniacute venkovniacute teploty a měřeniacute intenzity světelneacuteho zaacuteřeniacute Sonda světelneacuteho
zaacuteřeniacute musiacute byacutet přiložena na praacutevě měřenyacute FV panel Po spuštěniacute měřeniacute přiacutestroj zaznamenaacute
hodnoty maximaacutelniacuteho vyacutekonu proudu proteacutekajiacuteciacuteho obvodem napětiacute a vykresliacute V-A
charakteristiku
Obr 42 Otevřenaacute svorkovnice se zavedenyacutemi sondami [zdroj vlastniacute]
Měřeniacute probiacutehalo od svorkovnice MX8 a postupovalo sestupně podle čiacutesel až
ke svorkovnici MX1 Začali jsme vždy shora soustavy tedy panely 1-8 Tento postup je
zjevnyacute z obr 43
Obr 43 Naacutekres čaacutesti FV systeacutemu s čiacuteselnyacutem označeniacutem jednotlivyacutech panelů [zdroj vlastniacute]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon
Poteacute jsme pokračovali daacutele panely 9
spodniacute panely 17-24 U dalšiacute svorkovnic
42 Vyacutesledky m ěřeniacute V-A charakteristik
Vyacutesledneacute V-A charakteristiky
upravovaacuteny Tento program umož
V přiacutepadě že panel obsahuje zaacutevadu
na obr 44 Vadnyacute panel je ozna
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevn
Zaacutevada zde může byacutet způsobena n
kontaktů nebo zaacutevadneacute diody
Obr 4
Vyacuteslednaacute V-A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriov
vidět na obr 45 ostatniacute
V-A charakteristiku soustavy
touto skupinou panelů
v tab 41
na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek
26
čovali daacutele panely 9-16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici m
24 U dalšiacute svorkovnice jsme panely čiacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
A charakteristik
A charakteristiky jsme převedli do programu Topview kde byly
upravovaacuteny Tento program umožňuje snadnou analyacutezu dat
obsahuje zaacutevadu je jeho V-A charakteristika zb
Vadnyacute panel je označen žlutou barvou V obraacutezku je pro porovnaacuteniacute
voltampeacuterovaacute charakteristika spraacutevně fungujiacuteciacuteho panelu kteraacute je označena modrou barvou
ůsobena několika faktory např se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
Obr 44 V-A zaacutevadneacuteho panelu [13]
A charakteristika pro prvniacutech osm seacuteriově zapojen
ostatniacute vyacutesledky jsou shrnuty v přiacuteloze Zelenaacute barva
A charakteristiku soustavy žlutaacute značiacute křivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
touto skupinou panelů do nn siacutetě je 50823 W Dalšiacute důležiteacute hodnoty jsou
Jaroslav Lejsek 2014
16 a jako posledniacute jsme na svorkovnici měřili
iacuteslovali od hodnoty 25 a daacutele
evedli do programu Topview kde byly daacutele
A charakteristika zborcenaacute jak je vidět
pro porovnaacuteniacute znaacutezorněna i
čena modrou barvou
se jednaacute o špatneacute pospojovaacuteniacute
ě zapojenyacutech panelů je
Zelenaacute barva vždy označuje
ivku vyacutekonu Maximaacutelniacute vyacutekon dodaacutevanyacute
ležiteacute hodnoty jsou uvedeny
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
27
Obr 45 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů [zdroj vlastniacute]
Kromě maximaacutelniacuteho dodaacutevaneacuteho vyacutekonu (Pmax) jsou to např hodnoty Umpp a Impp ktereacute
vytyčujiacute maximaacutelniacute obdeacutelniacutek jehož plocha odpoviacutedaacute maximaacutelniacutemu vyacutekonu (viz kapitola 22)
a hodnota Uoc kteraacute představuje maximaacutelniacute napětiacute kdy vyacutekon dodaacutevanyacute do siacutetě je nulovyacute
Tab 41 Naměřeneacute hodnoty pro prvniacutech osm panelů
Pmax [W] U oc [V] Umpp [V] I mpp [A] Okolniacute teplota [degC]
Naměřeneacute hodnoty 50823 30696 24924 204 9
43 Zaacutevěry z m ěřeniacute V-A charakteristik
Po proměřeniacute všech voltampeacuterovyacutech charakteristik a jejich pečliveacutem prozkoumaacuteniacute jsme
neobjevili žaacutednou vnějšiacute zaacutevadu neboť všech 24 V-A charakteristik mělo řaacutednyacute průběh
Z toho lze usoudit že všechny člaacutenky pracujiacute bez vyacuterazneacuteho poškozeniacute a nepotřebujiacute tedy
vyměnit
44 Vyacutesledky m ěřeniacute termokamerou
V přiacutepadě naměřeniacute zdeformovaneacute V-A charakteristiky panelu můžeme daacutel hledat vadu
pomociacute termokamery kteraacute umožňuje detailniacute naacutehled na člaacutenek Na obr 46 je ukaacutezaacuten detailniacute
zaacuteběr na člaacutenek Na tomto obraacutezku je vidět spraacutevneacute teplotniacute rozloženiacute jde tedy o člaacutenek bez
vad
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
28
Obr 46 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek termokamerou [14]
Pokud nejsou panely poškozeneacute majiacute v celeacutem systeacutemu přibližně stejnou teplotu
Pokud se podiacutevaacuteme detailněji na obraacutezky 46 a 47 žluteacute okraje (nižšiacute teploty) jsou způsobeny
lepšiacutem ochlazovaacuteniacutem na okrajiacutech člaacutenků Aby se vyacutesledky daly dobře porovnaacutevat měly by se
při měřeniacute dodržovat podmiacutenky STC (popsaneacute v kapitole 22) Na obr 47 nedošlo k dodrženiacute
těchto podmiacutenek z tohoto důvodu je zde patrnaacute tzv mlhovina Tato mlhovina je způsobena
odrazem paprsků od mraků
Obr 47 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s mlhovinou [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
29
Člaacutenek kteryacute obsahuje vadu se projevuje vyacuteraznějšiacutem miacutestem Jednaacute se tedy o miacutesto
kde bude vyacuterazně zvyacutešenaacute teplota Na obr 48 je toto miacutesto označeneacute šipkou Tuto vadu jsme
nafotili ještě jednou a to z většiacute bliacutezkosti jak je vidět na obr 49
Obr 48 Naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Obr 49 Detailniacute naacutehled na FV člaacutenek s vadou [14]
Tato vada je způsobena špatnyacutemi spojem člaacutenků Po proměřeniacute celeacute FV elektraacuterny
jsme našli několik defektů Z důkladneacuteho prozkoumaacuteniacute V-A charakteristiky ale vyplyacutevaacute že se
nejednaacute o poškozeniacute panelu ale o špatneacute odizolovaacuteniacute krabičky umiacutestěneacute na jeho druheacute straně
V tomto přiacutepadě ani nedochaacuteziacute k ochlazovaacuteniacute okrajů člaacutenku a to z důvodu pevneacuteho připojeniacute
krabičky na zadniacute stranu panelu
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
30
Důsledek špatneacuteho odizolovaacuteniacute krabičky je vidět na obr 410
Obr 410 Tepelneacute body způsobeneacute krabičkami [14]
Při měřeniacute termokamerou jsme se setkali ještě s jedniacutem druhem vady Jednalo se o tzv
teplotniacute paacutesy ktereacute jsou zobrazeny na obr 411 Paacutesy mohly byacutet způsobeny několika vadami
Jako nejreaacutelnějšiacute se zdaacutely vadneacute spoje nebo zničeneacute bypassoveacute diody Proto jsme si zmiacuteněneacute
vady ověřovali na naměřeneacute V-A charakteristice přiacuteslušneacuteho panelu Jak je vidět na obr 412
vada se nepotvrdila
Obr 411 Paacutes s vyacuterazně vyššiacute teplotou než v okoliacute [14]
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
31
Obr 412 V-A charakteristika panelu kteraacute nepotvrdila poruchu [zdroj vlastniacute]
45 Vyhodnoceniacute vyacutesledk ů měřeniacute
Zaacuteběry z termokamery odhalily teplejšiacute miacutesta způsobenaacute špatnyacutem chlazeniacutem Tento probleacutem
se ale nezdaacute byacutet přiacuteliš vyacuteraznyacute U zaacutevady teplotniacuteho paacutesu jsme ověřovali vadu na naměřeneacute
V-A charakteristice Tato vada se zde neprojevila a při opakovaneacutem měřeniacute termokamerou se
již neobjevil ani teplotniacute paacutes
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
32
5 Ekonomickeacute zhodnoceniacute
V teacuteto čaacutesti praacutece se budeme věnovat ekonomickeacute ztraacutetě vznikleacute přiacutepadnyacutemi vadami panelů
Voltampeacuteroveacute charakteristiky ukaacutezaly že žaacutednyacute ze 192 panelů neniacute vyacuterazně poškozen To ale
neznamenaacute že by elektraacuterně nedochaacutezelo k žaacutednyacutem ztraacutetaacutem Předevšiacutem se jednaacute o ztraacutety
způsobeneacute teplotou panelů ktereacute vyacuterazně snižujiacute množstviacute vyrobeneacute elektřiny
51 Posouzeniacute ekonomickeacute ztraacutety
Při detailnějšiacutem pohledu na V-A charakteristiky jsou zde patrneacute velkeacute rozdiacutely a to hlavně
v maximaacutelniacute hodnotě vyacutekonu dodaacutevaneacuteho do siacutetě Když porovnaacuteme dvě voltampeacuteroveacute
charakteristiky z hlediska maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu a vyčiacutesliacuteme procentuaacutelniacute rozdiacutel
můžeme zjistit o kolik jedna měřenaacute soustava (skupina 8 seacuteriově spojenyacutech F panelů) vyraacutebiacute
viacutece než druhaacute Maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon je vidět na obr 51 dosahoval zde hodnoty
750 W
Obr 51 V-A charakteristika panelů 161-168 [zdroj vlastniacute]
Zatiacutemco hodnota maximaacutelniacuteho vyacutekonu byla 750 W nejmenšiacute naměřenyacute vyacutekon měl
hodnotu 50823 W (viz obr 61) To znamenaacute že v tomto přiacutepadě druhaacute skupina panelů
dodaacutevaacute do soustavy jen 6776 maximaacutelniacuteho dosaženeacuteho vyacutekonu skupiny prvniacute (soustavy
panelů s maximaacutelniacutem naměřenyacutem vyacutekonem) tj o 3224 meacuteně
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
33
Vzorec pro vyacutepočet poměrneacuteho procentuaacutelniacuteho vyacutekonu je zobrazen jako vztah (51)
Na zaacutekladě určeniacute tohoto poměru stanoviacuteme i poměrnou cenu kterou by bylo možno ziacuteskat
při daneacutem vyacutekonu za prodej elektřiny dodaneacute do siacutetě (vztaženo na 1 kWh) jednotlivyacutemi
skupinami panelů
$ =
ěř
middot 100 (51)
kde
Pproc [] - procentuaacutelniacute vyacutekon
Pměř [W] - naměřenyacute vyacutekon
Pmax [W] - maximaacutelniacute naměřenyacute vyacutekon
Vyacutekupniacute cena elektrickeacute energie ze Slunce se v průběhu let vyacuterazně měniacute což je
naacutezorně vidět v tab 51
V našiacute analyacuteze jsme pro vyacutepočet na zaacutekladě Cenoveacuteho rozhodnutiacute Energetickeacuteho
regulačniacuteho uacuteřadu č 42013 ze dne 27 listopadu 2013 použili vyacutekupniacute cenu elektřiny pro
FV zdroje uvedeneacute do provozu před 31 12 2005 tedy 7418 KčkWh
Tab 51 Vyacutevoj vyacutekupniacute ceny elektřiny z FVE do 30 kW [15]
Rok 2004 2005 2006 2007 2008
Cena [KčkWh] 6 604 132 1346 1346
Rok 2009 2010 2011 2012 2013
Cena[KčkWh] 1279 1225 75 616 283 ndash 1 pol 243 ndash 2 pol
Pokud by tedy všechny panely vyrobily naměřeneacute maximum tj 750 W celkovyacute vyacutekon
elektraacuterny (24 skupin panelů) by dosaacutehl hodnoty 18 kW Z toho vyplyacutevaacute že maximaacutelniacute cena
kterou je možneacute u teacuteto elektraacuterny ziacuteskat za 1 h dodaacutevky elektřiny do siacutetě je 133524 Kč Cena
kterou je možno ziacuteskat za energii dodanou jednou soustavou (8 panelů) za 1 hodinu při
hodnotě dodaacutevaneacuteho vyacutekonu 750 W je 5564 Kč
V tab 52 je uveden procentuaacutelniacute vyacutekon jednotlivyacutech soustav panelů oproti vyacutekonu
maximaacutelniacutemu (750 W) A daacutele je zde vidět cena kterou lze ziacuteskat za elektrickou energii
dodanou během hodiny do ES přiacuteslušnou skupinou panelů
V naacutesledujiacuteciacute tab 53 jsou shrnuty vyacuteše uvedeneacute veličiny pro celou FV elektraacuternu Jak je
vidět elektraacuterna dodaacutevaacute jen 8713 maximaacutelniacuteho dosažitelneacuteho vyacutekonu což může byacutet
způsobeno teplotniacutemi ztraacutetami fotovoltaickyacutech panelů Praacutevě tyto ztraacutety pak majiacute vliv na cenu
ziacuteskanou z prodeje elektřiny kteraacute je hodinově oproti max možneacute hodnotě o 11637 Kč nižšiacute
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
34
Tab 52 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a max naměřeneacuteho vyacutekonu u jednotlivyacutech skupin FV panelů
Soustava panelů Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
1-8 50823 6776 3770
9-16 51208 6828 3799
17-24 55540 7405 4120
25-32 58601 7813 4347
33-40 56040 7472 4157
41-48 60550 8073 4492
49-56 60612 8082 4497
57-64 59080 7877 4383
65-72 63620 8483 4720
73-80 61476 8197 4561
81-88 65405 8721 4852
88-96 67132 8951 4980
97-104 67131 8951 4980
105-112 63211 8428 4689
113-120 70129 9351 5203
121-128 69666 9289 5168
129-136 73460 9795 5450
137-144 69050 9207 5123
145-152 73350 9780 5442
153-160 75000 10000 5564
161-168 73270 9760 5430
169-176 74681 9957 5540
177-184 74820 9976 5551
185-192 74531 9937 5529
Tab 53 Porovnaacuteniacute ceny elektřiny a vyacutekonu FV elektraacuterny
Stav Naměřenyacute vyacutekon [W] Poměrnyacute procentniacute vyacutekon [] Cena [K č]
Posuzovanyacute 15 68386 8713 121887
Ideaacutelniacute 18 00000 10000 133524
52 Určeniacute doby naacutevratnosti
Z důvodu nenalezeniacute poškozenyacutech FV panelů (elektraacuterna při měřeniacute pracovala na 8713
max vyacutekonu bez zjevnyacutech vad) se v současneacute době nevyplatiacute celkovaacute rekonstrukce
elektraacuterny Dalšiacute důvod proč FVE nerekonstruovat je staacutele se snižujiacuteciacute vyacutekupniacute cena elektřiny
ze solaacuterniacutech systeacutemů (viz tab 51) Praacutevě z těchto důvodů jsem dobu naacutevratnosti nepočiacutetal
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
35
Zaacutevěr
Tato bakalaacuteřskaacute praacutece shrnuje zaacutekladniacute důležiteacute poznatky tyacutekajiacuteciacute se problematiky
využitiacute FV systeacutemů k vyacuterobě elektřiny v souvislosti s ovlivněniacutem vyacutekonu panelů jejich
teplotou či poškozeniacutem přiacutep intenzitou slunečniacuteho zaacuteřeniacute
V uacutevodniacute čaacutesti jsem charakterizoval slunečniacute zaacuteřeniacute dopadajiacuteciacute na Zemi objasnil
princip a možnosti jeho využitiacute FV technologiiacute a pomociacute matematickeacuteho modelu přibliacutežil
fyzikaacutelniacute vlastnosti FV člaacutenku
Hlavniacutem ciacutelem praacutece bylo zjistit jak ovlivniacute teplota FV panelů vyacutekon a množstviacute
vyrobeneacute elektrickeacute energie daacutele na zaacutekladě provedenyacutech měřeniacute posoudit současnyacute stav
FV člaacutenků již 10 let provozovaneacuteho systeacutemu a proveacutest ekonomickeacute zhodnoceniacute
Za tiacutemto uacutečelem jsem nejprve změřil voltampeacuteroveacute charakteristiky celeacuteho systeacutemu
(viz přiacuteloha) Vyacutesledky těchto měřeniacute jsem v praacuteci podrobně rozebral přičemž jsem vychaacutezel
z teoretickeacuteho rozboru uvedeneacuteho v kapitole 22 diacuteky ktereacutemu jsem mohl ziacuteskaneacute grafy dobře
analyzovat
Na zaacuteběrech z termokamery uvedenyacutech v kapitole 44 na kteryacutech jsou dobře patrneacute
rozdiacutely mezi zdravyacutemi a poškozenyacutemi člaacutenky jsem detailně popsal nejčastějšiacute vady ktereacute
mohou na FV člaacutenku nastat
Po důkladneacutem proměřeniacute fotovoltaickeacute elektraacuterny umiacutestěneacute na střeše Fakulty
elektrotechnickeacute Zaacutepadočeskeacute univerzity v Plzni jsem dospěl k naacutezoru že i po 10 letech
nepřetržiteacuteho provozu je elektraacuterna v dobreacutem stavu a žaacutednaacute čaacutest z naměřenyacutech skupin
FV panelů nepotřebuje vyacuteměnu
V zaacutevěru praacutece jsem provedl pro posuzovanyacute FV systeacutem vyacutepočet ekonomickeacute ztraacutety
kteraacute mohla vzniknout z důvodu nepřiacutezniveacuteho otepleniacute panelů Z vyacutesledků vyplynulo že do
ES je elektraacuternou dodaacutevaacuteno 8713 maximaacutelniacuteho možneacuteho vyacutekonu čiacutemž je za 1 h
způsobena celkovaacute peněžniacute ztraacuteta ve vyacuteši 11637 Kč
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
36
Seznam literatury a informa čniacutech zdroj ů
[1] Cenka M Obnovitelneacute zdroje energie FCC Public Praha 2001 s 204
[2] Ginzburg V L Astrofyzika Nauka Moskva 1970 s 275
[3] Henze Hillerbrand Strom von der Sonne Verlag GmbH Freiburg 2000 s 136
[4] Karamanolis S Slunečniacute energie Sdruženiacute MAC Praha 1996 s 238
[5] Kaminskyacute Vrtek Obnovitelneacute zdroje energie VŠB ndash Technickaacute univerzita Ostrava
Ostrava 1999 s 102
[6] Boyle G Reneweble energy Oxford Amersham 2012 s 566
[7] Doleček J Moderniacute učebnice elektroniky 2 Polovodičoveacute prvky a elektronika
BEN-technickaacute literatura Praha s 208
[8] Balaacutek R Noveacute zdroje energie SNTL Praha 1989 s 205
[9] Quasching V Obnovitelneacute zdroje energiiacute Grada Publishing Praha 2010 s 296
[10] Laboratoře a specializovaneacute pracoviště [online] [cit 20 5 2014]
wwwlt httpwwwkeezcuczlaboratorehtmlgt
[11] Škorpil J A přece se točiacute [online] [cit 20 5 2014]
wwwlthttpwwwzcuczu_novinyindexhtmlfile=u_noviny2012dubenvrtulht
ml gt
[ 12] Hejtmaacutenkovaacute P Problematika vyacuteroby elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů
ZČU Plzeň 2005 s 258
[13] Solartec PV test ndash Diagnostickaacute laboratoř [online] [cit 10 5 2014]
wwwlthttpwwwsolartecczrozsahle-instalaceprovozovani-fve-elektrarenpv-test-
diagnosticka-laboratorgt
[14] Schmidt W Analyacuteza degradace 20 kWp FV systeacutemu ZČU Plzeň 2014 s 56
[15] ERU Vyacutevoj vyacutekupniacutech cen větrneacute energie a ostatniacutech obnovitelnyacutech zdrojů] [cit
10 5 2014]
wwwlthttpwwwcsveczclankygraf-vyvoje-vykupnich-cen278gt
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
37
Přiacutelohy V přiacuteloze (viz obr 61 ndash 625 [zdroj vlastniacute]) jsou shrnuty naměřeneacute V-A charakteristiky vždy s přiacuteslušnyacutem označeniacutem a přiacutep s upřesněniacutem pozice soustavy
Obr 61 V-A charakteristika prvniacutech osmi FV panelů
Obr 62 V-A charakteristika panelů 9-16
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
38
Obr 63 V-A charakteristika panelů 17-24
Panely 25 až 48 majiacute vyacutevod v druheacutem střiacutedači s naacutezvem MX7
Obr 64 V-A charakteristika panelů 25-32
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
39
Obr 65 V-A charakteristika panelů 33-40
Obr 66 V-A charakteristika panelů 41-48
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
40
Obr 67 V-A charakteristika panelů 49-56
Obr 68 V-A charakteristika panelů 57-64
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
41
Obr 69 V-A charakteristika panelů 65-72
Obr 610 V-A charakteristika panelů 73-80
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
42
Obr 611 V-A charakteristika panelů 81-88
Obr 612 V-A charakteristika panelů 89-96
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
43
Obr 613 V-A charakteristika panelů 97-104
Obr 614 V-A charakteristika panelů 105-112
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
44
Obr 615 V-A charakteristika panelů 113-120
Obr 616 V-A charakteristika panelů 121-128
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
45
Obr 617 V-A charakteristika panelů 129-136
Obr 618 V-A charakteristika panelů 137-144
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
46
Obr 619 V-A charakteristika panelů 145-152
Obr 620 V-A charakteristika panelů 153-160
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
47
Obr 621 V-A charakteristika panelů 161-168
Obr 622 V-A charakteristika panelů 169-176
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192
Vliv teploty FV člaacutenků na dodaacutevanyacute vyacutekon Jaroslav Lejsek 2014
48
Obr 623 V-A charakteristika panelů 177-184
Obr 624 V-A charakteristika panelů 185-192