48
ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA TECHNOLOGIÍ A MĚŘENÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Vliv teploty FV článků na dodávaný výkon Jaroslav Lejsek 2014

BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 2: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 3: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 4: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 5: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 6: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 7: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 8: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 9: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 10: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 11: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 12: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 13: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 14: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 15: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 16: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 17: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 18: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 19: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 20: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 21: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 22: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 23: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 24: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 25: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 26: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 27: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 28: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 29: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 30: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 31: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 32: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 33: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 34: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 35: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 36: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 37: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 38: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 39: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 40: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 41: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 42: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 43: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 44: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 45: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 46: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 47: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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

Page 48: BC konec mh fin3-ja...1.2 Slune ční konstanta Jak jsme řekli, foton opouští povrch Slunce rychlostí p řibližn ě 3 ·10 8 m/s. Po cest ě k Zemi ztrácí svoji energii a dodává

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