[Rozwiązano] Jak zasymulować "słońce"-badanie paneli PV.

Dzień dobry,
trafia do mnie do naprawy coraz więcej urządzeń zasilanych energią słoneczną. Często istnieje potrzeba zasymulowania naturalnego oświetlenia celem wykonania pomiarów fotoogniwa. Z kilku prób wywnioskowałem, że takie panele słoneczne przetwarzają bardzo szerokie spektrum światła i odtworzenie normalnych warunków jest kłopotliwe. Czy ma ktoś doświadczenia w tym zakresie? Czym świecić na panel, żeby to promieniowanie było jak najbardziej zbliżone do słonecznego?
Myślałem o lampie metalohalogenkowej ale zanim poczynię inwestycje chciałem poznać opinię innych na ten temat.

Witam,
Wszystko zalezy od mocy jakie chcesz uzyskiwac.
Dodatkowym kryterium jest widmo a co sie z tym wiaze czulosc spektralna, minimalnie zmienisz "skladowe" i okaze sie ze dany panel moze miec znaczaca zmiane w mocy.
Typowe i latwo osiagalne beda tu lampy halogenowe lub zarnikowe (stare dobre zarowki), sa dosc blisko widma swiatla slonecznego i maja ciagle widmo, wiekszosc nowoczesnych lamp nie ma widma ciaglego.
Sugeruje zastosowanie dyfuzora.
Pozdrawiam

Panele, jakie badam mają maksymalnie 20W. I nie chodzi mi o testowanie ich sprawności czy parametrów pod kątem zgodności ze specyfikacją. Czasem potrzeba po prostu zaobserwować zachowanie całego urządzenia z panelem. Warunki oświetleniowe na zewnątrz też są przecież zmienne.

Mam wrażenie, że panel przetwarza sporą część ultrafioletu, którego w świetle żarowym brak. Czy się mylę?

Na targach Enex 22' Politechnika Świętokrzyska prezentowała stanowisko do badań paneli w warunkach STC. 1000W/m² to naprawdę dużo światła; jakieś 120 000 lux, ale jak słusznie zauważyłeś nie wszystko musi być przekazywane w zakresie widzialnym dla człowieka. Dlatego warto pomyśleć o LED z CRI>97%. Kilka takich LEDów np. z Citizen wystarczy do skutecznego przetestowania panela 80x100 cm.

Popatrz sobie np. tam -->
Link
Link
Wygląda, że dla paneli ze szkłem w ogóle prawie nie ma UV jako składnika produkcji energii. Dla tych laminowanych trzeba by mocniej poszukać, ale z tego co kojarzę one też pokrywane są warstwami pochłaniającymi UV, żeby w maksymalnym stopniu niwelować szkodliwy wpływ UV na konstrukcję panelu.

Co do źródła światła musiałbyś poeksperymentować z halogenami i żarówkami ledowymi o wysokiej temperaturze barwowej (4000K), bo one chyba są dość zbliżone do spectrum światła słonecznego.

Dziękuję za linki, w wolnej chwili poczytam. Do tej pory faktycznie korzystałem z tzw. jodówki czyli starej lampy do oświetlania planu zdjęciowego. Ma typowy żarnik liniowy o mocy 1kW.



Temperatura barwowa nie jest niestety podana ale z tego co pamiętam to było chyba 3200°K. Myśl o ultrafiolecie zaświtała mi dlatego, że nawet głupia solarna lampka ogrodowa (to znaczy jej ogniwo) pod tą lampą generowało o połowę mniejszy prąd niż na słońcu.

teskot napisał:

Temperatura barwowa nie jest niestety podana ale z tego co pamiętam to było chyba 3200°K

Patrząc po oznaczeniach żarówek to te 3200K to chyba taka "neutralna" barwa by była z lekkim wskazaniem w kierunku "ciepłej". Ale to i tak tylko czyste gdybanie, bo przecież tak naprawdę nie wiadomo jak mają się do rzeczywistego widma żarówki czy żarnika takie opisy jak "3000K" czy "4000K". Bo jak kiedyś dobierałem żarówki do różnych pomieszczeń, kupują siatkę różnych producentów, to okazało się, że tak samo oznaczane temperatury barwowe dawały całkiem inne światła. Ot, napisać na pudełku można sobie wszystko.

Więc pewnie pozostaje jak to się mówi "empiria", czyli po prostu dobrać taką żarówkę / żarnik albo i kombinację dwu czy więcej, żeby zbliżyć się do realu, czyli oświetlenia słonecznego. Chyba, że ktoś to już przeszedł i opisał w necie.

Inna rzecz, że pewnie jest jeszcze parę innych czynników przy oświetleniu sztucznym, kto wie, czy nie istotniejszych niż samo widmo żarówki w twoim przypadku.

Witam,
widmo absorpcji typowego ogniwa krzemowego zaczyna sie okolo 400nm i konczy nieco ponad 1000nm, czyli moze cos zlapie z "dlugiego" UV i odrobine z krotkiego IR, maksimum to okolo 600-650nm jak dobrze pamietam. Uwzglednijcie jeszcze czym sa pokryte panele/ogniwa bo to doklada swoja absorpcje.
Typowe lampy "zarowe" nie maja widma w UV - pobudzone do drgania atomy swieca blizej IR, w UV "swieca elektrony" a dokladniej przejscia elektronowe.
LED maja widmo dalekie od slonecznego, mimo ze "wygladaja podobnie".
Wszystko zalezy co kolega chce testowac?
Pozdrawiam

k_pec napisał:

Patrząc po oznaczeniach żarówek to te 3200K to chyba taka "neutralna" barwa by była z lekkim wskazaniem w kierunku "ciepłej". Ale to i tak tylko czyste gdybanie, bo przecież tak naprawdę nie wiadomo jak mają się do rzeczywistego widma żarówki czy żarnika takie opisy jak "3000K" czy "4000K". Bo jak kiedyś dobierałem żarówki do różnych pomieszczeń, kupują siatkę różnych producentów, to okazało się, że tak samo oznaczane temperatury barwowe dawały całkiem inne światła. Ot, napisać na pudełku można sobie wszystko.

Neutralna biała to co najmniej 4000K. Za światło dzienne przyjmuje się 5400 - 6500K. W przypadku żarówek sprawa jest prosta jest to temperatura żarnika i tutaj powtarzalność jest dobra (chyba że są duże skoki napięcia zasilania w sieci; takie po 40Vac). Podobnie jest zresztą z większością renomowanych źródeł światła np. lampa metalohalogenowa MasterColour 942 kupiona 10 lat temu czy w ubiegłym roku daje takie samo światło: 4200K i ma współczynnik oddawania barw >90%. Chociaż tych lamp do testów nie polecam bo wymagają czasu na rozgrzanie się i startera najlepiej elektronicznego. O wiele prostsze w sterowaniu są LED, ważne aby CRI miał >97%. Wtedy zapewniają pełne i ciągłe widmo. Link wersje Super High CRI. Trochę takich oświetlaczy poskładałem.

Co do ilości światła sprawa jest równie prosta. Lampa generuje strumień "ileś tam tyś" lumenów. Ten strumień pada na powierzchnię. Dzieląc strumień przez powierzchnię otrzymujemy natężenie w lux. Do zadziałania ogniwa PV wystarczy 1000lux (~100µW/cm²).

teskot napisał:

trafia do mnie do naprawy coraz więcej urządzeń zasilanych energią słoneczną. Często istnieje potrzeba zasymulowania naturalnego oświetlenia celem wykonania pomiarów fotoogniwa.

Pomiary można podzielić na dwie części, pomiary elektroniki gdzie ogniwo można zasymulować zasilaczem i na spokojnie można sprawdzić elektronikę i pomiary samego ogniwa. Z tego co widziałem w fabryce jak sprawdzają ogniwa to na nie błyskają, czyli pomiar jest impulsowy. W warunkach domowych widzę to w ten sposób, stara lampa błyskowa, najlepiej zasilana z 230V, ustawiona na statywie w stałej odległości od podłoża na którym kładziemy panel, podłączamy opornik obciążający na moc max lub prawie max, błyskamy i mierzymy na nim napięcie np oscyloskopem lub detektorem szczytowym. W ten sposób mamy punkt odniesienia gdzie możemy w stałych warunkach i powtarzalnych porównywać ogniwa pv.

Dziękuję za cenne uwagi. Pomiar impulsowy odpada bo nie idzie o sprawność/wydajność samego ogniwa jak pisałem na wstępie, a o odtworzenie w miarę naturalnych warunków pracy całości. Oczywiście, że oddzielnie zajmuję się elektroniką urządzenia.

Podam konkretny przykład sprzed tygodnia: trafiła do mnie lampa LED zasilana energią słoneczną. Tradycyjnie należało w niej wymienić badziewny, chiński akumulator. Teraz chcę mniej więcej określić prąd ładowania nowego, policzyć czas ładowania. Stąd też myśl o symulowaniu normalnych warunków pracy.

Wrócę do oświetlenia metalohalogenkowego. Mam sporo takich źródeł o mocy 150W, a do tego balast i układ zapłonowy (elektroniczny) pozyskane z uszkodzonej mechanicznie lampy. Myślę czy nie wetknąć tego w obudowę od klasycznego halogenu 500W i posługiwać się tym przy moich doświadczeniach. W takim wypadku rzecz jasna ogniwo na długich przewodach leżałoby pod naświetlaczem w pewnym oddaleniu (za osłoną) ode mnie, żeby nie walić sobie tym światłem po oczach.

teskot napisał:

Pomiar impulsowy odpada bo nie idzie o sprawność/wydajność samego ogniwa jak pisałem na wstępie, a o odtworzenie w miarę naturalnych warunków pracy całości.

No, chyba dokładnie o to chodzi, żeby wiedzieć jaka jest kondycja panelu, czyli ile może dać napięcia, a zwłaszcza prądu, bo dopiero wtedy da się oszacować czasy ładowania. A znając napięcie i prąd ze specyfikacji producenta, można też oszacować stopień zużycia się panelu czy jego uszkodzenie.

Na produkcji używają systemów błyskowych, bo jeśli odpowiedź panelu na oświetlenie jest natychmiastowa, to przeczcież czym krótszy błysk tym wydajniejszy i mniej kosztowny jest proces testowania. Czyli rządzi ekonomia.

teskot napisał:

Myślę czy nie wetknąć tego w obudowę od klasycznego halogenu 500W i posługiwać się tym przy moich doświadczeniach.

Tu bym powiedział, że najważniejsza byłaby konstrukcja dająca jak najbardziej jednorodne oświetlenie całej powierzchni panelu. Przy małych modułach to pewnie byłby pikuś, przy dużych, no nie wiem - chyba najlepszy byłby reflektor przeciwlotniczy z demobilu...

Proponuję xenon

Prawdziwy (kinowy) Xenon daje dużo światła o parametrach zbliżonych do słonecznego. Problem w tym że wydziela znaczne ilości ciepła i wymaga WN. Xenon samochodowy to nie to samo. Barwa i spektrum wąskie, przegrywa nawet z lampą metalohalogenową dobrej firmy.

Przez natłok innych zajęć musiałem trochę odpuścić temat ale mam już skompletowane elementy do naświetlacza metalohalogenkowego. W tej samej oprawie (oczywiście po ominięciu układu zapłonowego) przetestuję żarnik halogenowy 1000W i podzielę się rezultatami.

No dobra, była mała chwila czasu.

Nieznany panel fotowoltaiczny 10x20cm zachowywał się następująco:

Naświetlacz LED 30W i lampa halogenowa 150W (w obu przypadkach światło ukierunkowane) dawały podobne wyniki: 0,7W.

Na lutowym, słabym słońcu w bezchmurny dzień wyszło około 1W.

Temat otwarty, będę działać dalej.

teskot napisał:

Na lutowym, słabym słońcu w bezchmurny dzień wyszło około 1W.

Jakie słabe!!! ja mam 7,2kW mocy na 9kW panelach wczoraj i dzisiaj, to daje 80% wydajności, a ty piszesz że słabe

Jak robiłem certyfikat instalatora PV to mieliśmy "zajęcia" w laboratorium. Stał moduł PV, naprzeciw niego (ok. metra) 8 kW lamp. W pomieszczeniu było gorąco jak świeciły, a moduł dawał ok. 50 W. Tak więc raczej słońca nie przebijemy

dzidek1968 napisał:

Tak więc raczej słońca nie przebijemy

Dlatego napisałem wcześniej że najlepiej sprawdzać PV na lampie błyskowej a elektronikę na zasilaczu.

Dodano po 1 [minuty]:

dzidek1968 napisał:

Stał moduł PV, naprzeciw niego (ok. metra) 8 kW lamp.

A jakiej mocy był moduł?

1000W/m² to około 120 000lux. Żarówka 100W generuje mniej więcej 1000 lumenów. Kierując cały ten strumień na kwadrat 1x1m otrzymamy 1000lux. Aby odtworzyć Słońce wychodzi 120 żarówek 100W w obudowie reflektorowej.

W powyższej kalkulacji pomijamy fakt składu spektrum, a to żarówkowe zawiera za dużo podczerwieni i prawie nie zawiera UV.

Odpuściłem temat bo mam poważniejsze prace niż "zabawy" chińskimi panelami. W każdym razie jak już zajdzie potrzeba to zaangażowałem do tych eksperymentów 2 jodówki rodem z PRL-u, każda po 1kW. Dorobiłem im odbłyśniki z polerowanej nierdzewki, a wykorzystując fabryczne przesłony ograniczam kąt padania światła do danych potrzeb. Trzeba tylko uważać, żeby się nie poparzyć albo czegoś nie stopić czy podpalić.