mono kristal fotovoltaik modüllerin sıcaklık

SOLAREX İSTANBUL
Güneş Enerjisi & Teknolojileri Fuarı
MONO KRİSTAL FOTOVOLTAİK MODÜLLERİN
SICAKLIK KATSAYILARINA GENEL BAKIŞ
Dr. Ertan ARIKAN
GTC Dış Ticaret
Organize Sanayi Bölgesi Adıyaman
İçindekiler
1.
2.
GTC Kısa Tanıtımı
FV (Fotovoltaik) Modüllerde Güç
Üretimi ve sıcaklık etkisi
3.
Piyasa Standardı FV Modülü
4.
GTC FV Modülü
5.
GTC FV ModülSıcaklık Özelliği
6.
Sonuç
2
1. GTC Kısa Tanıtımı
●
GTC Dış Ticaret Adıyaman'da Temmuz 2013 yılından beri FV
modül üretmektedir. Türkiye'de Cam/Cam modül üreten ve
yalnız Mono-Si hücre ile çalışan tek fabrikadır. Kapasitesi 3
vardiyada 25 MW olarak göreceli ufak ve kurulumundan
itibaren işçisi olmayan tamamen mühendisler tarafından
işletilen bir fabrika özelliği taşımaktadır. ARGE birimi
fabrikanın temelini oluşturmaktadır. Herhangi bir anahtar
teslim teknoloji ve proses satın almayan ve standart modül
üretmeyen GTC, kurulumundan beri ARGE ve üretim
birimleriyle, üretimin her aşamasında test ve deneyler
yaparak kendi modül tasarım ve üretim teknolojisini
belirlemiştir.
3
2. FV modüllerde Çıkış Gücü
●
●
FV sistemlerde elektriksel performans FV modül tipine göre değişir ve
üzerine düşen güneş ışığının % 6-25 oranında elektriğe çevirir. Kalan
kısmı ise modül içerisinde ısıya dönüşür.
Ayrıca
● Ortam sıcaklığı
● Modül yönelimi
● Modül eğim açısı
● Işın tipi ve kuvveti
● Rüzgar hızı ve yönü
● Nem
● Toz, kir birikintisi ...
FV modüllerin çıkış gücünü etkiler [1-3].
4
Sıcaklık etkisi
●
●
Modül çalışma sıcaklığı, FV sistemlerin uzun süreli yüksek performans sağlamasını
ve verimini etkileyen en önemli parametrelerden birisidir.
Artan çalışma sıcaklığı modül performansını azaltmaktadır. Modül zaten çalışırken
iletilemeyen elektrik ısıya dönüştüğü için modülün iç sıcaklığı her zaman çevre
sıcaklığından en az 10-15 derece daha yüksektir. Sıcak iklimlerde ortam sıcaklığıda
yüksek olunca bu iç sıcaklıklar kritik bir düzeye ulaşmakta ve hem üretilen voltajı ve
akımı doğrudan etkilemektedir.
Sıcaklığın etkisi modül üretiminde kullanılan
●
FV hücre
●
İletken şeritler
●
Ön ve Arka kaplama
●
laminasyon tabakası
tipine göre modülden modüle farklılık gösterecektir. Çünkü kullanılan materyallerin
termal iletimi, soğurumu ve yayılımı farklı olacaktır [1].
Ø
Ø
Bu nedenle modül üretiminde seçilecek her bir katman büyük önem taşımaktadır.
5
FV Modül Sıcaklık katsayıları-I
●
●
Fotovoltaik modüllerin elektriksel performansları genellikle Standart Test
Şartların (STC)'da verilir. STC; 1000 W/m2, 25°C ve AM1.5
STC dışında, özellikle 25°C üzerinde, sıcak iklimler için FV modüllerin
elektriksel performansını karakterize eden
●
●
●
●
Kısa-devre akımı (short circuit current-Isc)
Açık-devre gerilimi (open-cicuit voltage-Voc)
Maksimum güç (Maximum power-Pmp)
Verim (Efficiency-η)
“modül sıcaklık katsayısına” göre değişime uğramaktadır [2].
6
FV Modül Sıcaklık katsayıları-II
Farklı tip hücreli modüller için Isc, Voc, Pmp & Sıcaklık Eğrisi
●
●
Sabit güneş radyasyonu karşısında FV
hücrelerin Isc pozitif sıcaklık katsayısına
sahipken
Voc ve Pmp negatif sıcaklık
katsayısına sahiptirler [1].
Bu durum sadece mono kristal hücre tipleri değil
diğer hücre tipleri için de böyledir.
[2]
7
FV Modül Sıcaklık katsayıları-III
Farklı tip hücreli modüller için Modül Verimi & Sıcaklık Eğrisi
8
FV Modül Sıcaklık katsayısı-III
Yüksek sıcaklıklarda FV elektriksel performansının belirlenmesi
●
1000 W/m2'lik irradiance altında sıcaklığa bağlı Isc, Voc ve Pmp;
Ref: [3], [4]
●
●
●
●
Pmp, T sıcaklığında modül çıkış gücü (W)
P(25), 25⁰C’de modül çıkış gücü (W)
Ϫ, Maksimum güç sıcaklık katsayısıdır (%/⁰C)
T ortam sıcaklığı (⁰C)
9
FV Modül Sıcaklık katsayısı-IV
Sabit güneş ışığı altında Isc, Voc & sıcaklık eğrisi
Ref: [5]
10
3. Piyasa Standardı Poli-Si Güneş Modülü:
Sıcaklık Katsayısı Min. %0.4
2. Panel ön kaplama
1. Aluminyum Çerçeve
3,5. EVA bazlı Laminasyon tabakası
4. Güneş Pili
(Poli kristal)
ü
6. Panel arka kaplama
(PVC bazlı kaplama)
11
ü
4. Sıcaklık Katsayısı düşük bir Modül
Örneği: GTC FV Modülü
GTC modülü özel bir modüldür. Kullanılan hücre, iç katman, ön
cam ve arka tabaka olarak diğer modüllerden farklı ve çok
ayrıdır. Ürettiği elektrik de bu nisbette farklı ve fazladır.
Panel ön kaplama
(2mm temperli Cam)
Güneş Pili
(Mono Kristal)
Özellikli Laminasyon tabakaları
Panel arka kaplama
(Cam, seramik)
12
5. GTC Modül Sıcaklık Özelliği
HÜCRE SICAKLIK KATSAYILARI
Güç sıcaklık katsayısı (Pmax) (%/C)
-0.3910
Gerilim sıcaklık katsayısı (Voc) (%/C) -0.3055
Akım sıcaklık katsayısı (Isc) (%/C)
-0.0455
Panellerimize ait sıcaklık katsayıları yine yanda
verilmistir.
Modül üretiminde kullandığımız hücrelere
ait sıcaklık katsayıları yandaki tablodaki
gibidir
PANEL SICAKLIK KATSAYILARI
Güç sıcaklık katsayısı (Pmax) (%/C)
-0.2867
Güç sıcaklık katsayısı (Pmax) (mW/K)
-815.219
Gerilim sıcaklık katsayısı (Voc) (%/C)
-0.2027
Gerilim sıcaklık katsayısı (Voc) (mV/K)
-80.506
Akım sıcaklık katsayısı (Isc) (%/C)
-0.0023
Akım sıcaklık katsayısı (Isc) (mA/K)
0.211
13
GTC Mono Kristal FV modül için farklı
sıcaklıktaki elektriksel veri örneği
Module Temperature (°C)
Voc (V)
Isc (A)
Pmp (W)
136,7
29,9920
8,9058
174,4520
124,4
31,0386
8,8825
183,7480
113,3
31,8087
8,8538
190,8670
103,6
32,4032
8,8431
196,4080
95,7
32,9631
8,8403
201,6840
85,5
33,8133
8,8353
209,7400
74,8
34,7110
8,8266
218,5920
66,8
35,4846
8,8131
225,9240
57,3
36,3925
8,8123
234,7280
49,8
37,1769
8,8203
242,6420
43,8
37,7602
8,8198
248,1490
37,1
38,3106
8,8310
253,8020
31,6
38,7667
8,8319
258,2850
25,0
39,2104
262,7550
23,8
39,2330
8,8257
14
8,8209
262,8340
GTC Mono Kristal FV modül Güç (Pmp)
sıcaklık katsayısının belirlenmesi
290
f(x) = -0,8075x + 281,6213
R² = 0,9957
270
Power (W)
250
230
210
190
170
150
0
20
40
60
80
100
120
Modül Sıcaklığı (°C)
●
Modül Pmp sıcaklık katsayısı; -0.2867 %/⁰C
15
140
GTC Mono Kristal FV modül Voc sıcaklık
katsayısının belirlenmesi
42
f(x) = -0,0834x + 41,1342
R² = 0,9950
40
Voc (V)
38
36
34
32
30
28
0
20
40
60
80
100
120
140
Modül Sıcaklığı (°C)
●
Modül Voc sıcaklık katsayısı; 0,2028 %/⁰C
16
GTC Mono Kristal FV modül Verim (ƞ)
sıcaklık katsayısının belirlenmesi
f(x) = -0,04623x + 16,55667
R² = 0,99333
17
16
15
Verim (%)
14
13
12
11
10
9
8
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ortam Sıcaklığı (°C)
●
Modül verim sıcaklık katsayısı; 0,2792 %/⁰C
17
180
Özellikli malzemeler ile üretilmiş GTC
modüllere ait sıcaklık katsayıları
PANEL SICAKLIK KATSAYILARI
Güç sıcaklık katsayısı (Pmax) (%/ ⁰C)
-0.2867
Güç sıcaklık katsayısı (Pmax) (mW/K)
-815.219
Gerilim sıcaklık katsayısı (Voc) (%/ ⁰C)
-0.2027
Gerilim sıcaklık katsayısı (Voc) (mV/K)
-80.506
Akım sıcaklık katsayısı (Isc) (%/ ⁰C)
-0.0023
Akım sıcaklık katsayısı (Isc) (mA/K)
0.211
Modül verim sıcaklık katsayısı (%/ ⁰C)
-0,2792
18
TEŞEKKÜRLER
19
REFERANSLAR
[1] A.Q. Jakhrani et al., Comparison of Solar Photovoltaic Module Temperature
Models, World Applied Sciences Journal 14, 01-08, 2011.
[2] A. Virtuani, et al., Overview Of Temperature Coefficients Of Different
Thin Film Photovoltaic Technologies.
[3] Temperature Coefficients for PV Modules and Arrays: Measurement Methods,
Difficulties, and Results
[4] Swapnil Dubey et al., Temperature Dependent Photovoltaic (PV) Efficiency and
Its Effect on PV Production in the World A Review, PV Asia Pacific Conference,
2012.
[5] B. Marion et al., Validation of a PV modüle energy ratings procedure at NREL,
National Renewable Energy Laboratory Technical Report, 1999.
[6] E. Skoplaki and J.A. Palyvos, On the temperature dependence of photovoltaic
module electrical performance: A review of efficiency/power correlations, Solar
Energy 83, pp 614–624, 2009.
20