ВВЕДЕНИЕ 7
1 АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Виды солнечных батарей 9
1.2.1 Солнечные батареи из монокристаллического кремния 9
1.2.2 Солнечные батареи из мультикристалического кремния 10
1.2.3 Солнечные батареи из поликристаллического кремния 10
1.2.4 Тонкопленочные батареи 11
1.2.5 Солнечные батареи из аморфного кремния 12
1.2.6 Солнечные батареи на основе теллурида кадмия 12
1.2.7 Солнечные батареи на основе GIGS 12
1.3 Энергия Солнца 14
1.4 Спектральные характеристики 19
1.4.1 Спектр излучения солнца 19
1.4.2 Спектр излучения ламп 22
1.4.3 Влияние различных источников света на работу солнечной батареи 27
1.5 Траектория движения солнца 32
Выводы по разделу 1 38
2 ПЛАН РАЗРАБОТКИ СТЕНДА 39
2.1 Постановка задачи 39
2.2 Методическое описание лабораторно-практической работы 39
2.3 Структура и этапы выполнения лабораторно-практических работ 40
2.4 Обзор существующего положения 41
Выводы по разделу 2 41
3 РАЗРАБОТКА СТЕНДА 42
3.1 Технические характеристики: 42
3.2 Состав, описание и 3D модель стенда 42
3.3 Выбор оборудования, его характеристики 52
3.3.1 Проектирование и разработка приборного модуля солнечной
энергетики 52
3.3.2 Выбор оборудования для дуги с источником освещения 58
3.3.3 Выбор оборудования для солнечной панели с механизмом вращения в
двух плоскостях 61
Выводы по разделу 3 64
4 СОЗДАНИЕ МЕТОДИЧЕСКОГО ПОСОБИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ
СТЕНДУ ПО ИЗУЧЕНИЮ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 65
4.1 Описание лабораторной установки 65
4.1.1 Назначение 65
4.1.2 Технические характеристики стенда 65
4.1.3 Состав стенда «Солнечная энергетика» 66
4.1.4 Техническое описание элементов стенда 67
4.1.5 Общие указания для работы со стендом 68
4.2 Методические указания к проведению лабораторных работ на стенде
«Солнечной энергетики» 69
4.2.1 Лабораторная работа №1. Исследование зависимости тока и напряжения на солнечном модуле от нагрузки 71 4.2.2 Лабораторная работа №2. Исследование зависимости мощности
солнечного модуля в течении дня 74
4.4.3 Лабораторная работа №3. Исследование зависимости мощности
солнечного модуля от угла наклона к горизонту 77
4.4.4 Лабораторная работа №4. Исследование мощности солнечного
модуля с системой слежения за солнцем 80
Выводы по разделу 4 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
ПРИЛОЖЕНИЯ 86
ПРИЛОЖЕНИЕ А 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 88
ПРИЛОЖЕНИЕ В 90
Лабораторно-практическая работа является одним из важнейших этапов в ходе получения и закрепления знаний для инженеров электротехнических специальностей. Но в сфере нетрадиционных и возобновляемых источников энергии количество лабораторных стендов сильно отстает от более традиционных специальностей. Направление обучения по возобновляемым источникам энергии является новым, если сравнивать с другими направлениями, поэтому количество практических работ не позволяет в полной мере освоить весь полученный материал в ходе обучения.
Поэтому было принято решение разработать лабораторный стенд по изучению Солнечной энергии. Стенд “Солнечная энергетика” должен отвечать всем требованиям, которые предъявляются ко всем стендам в направлении “Электроэнергетика и электротехника”, должен быть многофункциональным, безопасным и понятным в использовании.
В выполненной выпускной квалификационной работе были подробно рассмотрены материалы для изготовления солнечных модулей, отражены их технические и энергетические характеристики. Были проведены сравнение спектральных характеристик естественного солнечного излучения и искусственных источников света, влияние различного спектра излучения на вырабатываемую электроэнергию солнечными батареями. Изучена траектория движения Солнца, что позволило сконструировать лабораторный стенд максимально функциональным. Была создана 3D модель стенда и предложено оборудование для установки на стенд. В ходе выполнения работы были произведены некоторые изменения в оборудовании, пересмотрен выбор некоторых компонентов, но это никак не отразилось на работе стенда и на его технических возможностях.
Для созданного учебно-исследовательского стенда разработаны четыре лабораторно-практические работы, произведено методическое описание с пошаговым планом выполнения лабораторных работ.
В дальнейшем возможно модернизировать данный стенд, добавить или поменять некоторые компоненты:
• Источники света
• Солнечные батареи
• Сопротивление до 10 кОм
Это позволит раскрыть весь спектр возможностей исследовательского стенда «Солнечная энергетика».
