Bolyai Farkas Elmleti Lceum Napra forg Floarea soarelui

Bolyai Farkas Elméleti Líceum Napra – forgó Floarea - soarelui Készítette: Lőrincz Kincső Molnár Zsófia

Bevezető Introducere • növekvő energiaszükséglet (évente 2, 3 %) • nevoie de energie crescătoare (anual 2, 3 %) • fogyó tüzelőanyag-készlet – combustibili diminuând: – széntartalék néhány száz év – carbon: câteva sute de ani – kőolajtartalék 30 -60 év – petroliere: 30 -60 de ani • 43 percnyi napsugárzás = 1 évi energiaszükséglet • 43 de minute de radiaţie = nevoi asigurate timp de un an 2

Napelemekről általában Despre panouri solare în general • fényenergia → villamos energia • emergia luminii → energie electrică • legelterjedtebb napelem-típusok: egykristályos szilícium, polikristályos szilícium, vékonyréteg és festékkel érzékenyített napelemek. • cel mai frecvent folosite tipuri: monocristalina de siliciu, policristalina de siliciu • alkalmazás: űrobjektumok, erőművek, mindennapi használat • folos: obiecte spaţiale, centrale electrice, în gospodării napelemmel működő számológép – -calculator utilizând panou solar naperőmű – centrală electrică napelemek a háztetőn panouri pe acoperiş 3

Egy kis elmélet Un pic de teorie Félvezetők - Semiconductori: alapanyaguk általában Si kristály – materialul de bază: Si • vezetési sáv bandă conductivă • tiltott sáv bandă interzisă • vegyértéksáv bandă de valenţă e- energiája • • elektronvezetés conducerea electronilor • lyukvezetés conducerea găurilor • saját vezetés conducere proprie szennyezett félvezetők – semiconductori poluaţi p-típusú n-típusú 4

P-n átmenet Joncţiunea p-n • tökéletes érintkezés conexiune perfectă • rekombináció recombinaţie • kiürített réteg strat evacuat • belső elektromos tér câmp electric interior • feszültség tensiune 5

A napelem felépítése és működése Construirea şi funcţionarea panourilor solare fényelés - absorbţie • Működésének 3 szakasza – 3 etape: töltések szétválasztása – separarea sarcinilor töltések külső áramkörbe vezetése – conducerea sarcinilor în circuituri externe 6

A napelem elektromos jellemzői Caracteristicile electronice ale panourilor solare • áram-feszültség (I-U) jelleggörbe → a teljesítmény meghatározható caracteristica flux-tensiune • →se poate calcula puterea villamos paraméterek – parametri technice: -rövidzárási áram – curentul de scurtcircuit -üresjárati feszültség – tensiunea de mers în gol -maximális teljesítmény – puterea maximă 7

A napelem elektromos jellemzői Caracteristici electronice ale panourilor solare • szabványosított vizsgálati körülmények – condiţii de test standard: – hőmérséklet - temperatură (25 ºC) – besugárzás – iradiere (1000 W/m 2 ) – 30 º- os beesési szög – unghi cu măsura de 30º • hatásfok (η) = randament Pv Pf = generált villamos teljesítmény- puterea electrică generată beeső fény teljesítménye – puterea energiei luminoase • ηmax = 20% (nem laboratóriumi körülmények között – nu între circumstanţe de laborator) 8

A Napból érkező sugárzás Radiaţia Soarelui • hullámhossztartomány: ultraibolyától az infravörösig gama lungimii de undă: de la ultraviolet la infraroşu • a sugárzás intenzitása – intensitatea radiaţiei: -a világűrben – în spaţiu: 1353 W/m 2 -Föld felszínén – pe suprafaţa Pământului: 925 W/m 2 • ε = hν 9

Méréseink Experimentele noastre 1. Fizikalaborban – În laboratorul de fizică: • áramerősség vizsgálata a megvilágítás függvényében – măsurarea intensităţii curentului în funcţie de iluminare 10

a. ) A napelem és fényforrás közötti távolság növelése Creşterea distanţei dintre panou şi sursa de lumină 500 400 300 200 100 Távolság [cm] 95 85 75 65 55 45 35 0 25 Áramerősség [μA] 600 11

b. ) A fényforrás teljesítményének növelése Creşterea puterii sursei de lumină 1400 1000 800 600 400 200 Fényforrás teljesítménye [W] 0 28 5 17 75 0 25 Áramerősség [μA] 1200 12

c. ) A fény különböző összetevőire való érzékenység Sensibilitatea la diferite componente ale luminii 13

d. ) Az áramerősség változása a beesési szög függvényében Modificarea intensităţii curentului în funcţie de unghiul de iradiere 160 Áramerősség [μA] 140 120 100 80 60 40 20 0 90 120 135 Szög[˚] 150 180 14

e. ) Áramerősség változása a hőmérséklet függvényében Modificarea intensităţii curentului în funcţie de temperatură • 20 ˚C : 52 μA • - 4 ˚C : 38 μA 15

f. ) Áramerősség csökkenése a fény útjába helyezett műanyagok hatására Reducerea intensităţii curentului prin plasarea unor discuri de plastic în calea luminii 180 Áramerősség[μA] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 0. 8 1. 6 2. 4 3. 2 műanyag vastagsága [mm] 16

2. Szabadban În aer liber álló helyzetben végzett mérések forgatással Experimente executate: -în poziţie fixă -prin rotaţie • napelem – panou solar: – üresjárati feszültség – tensiunea de mers în gol: 14 V – teljesítmény - puterea: 13 W – felület - suprafaţa: 0, 6 m 2 17

Álló helyzetben végzett mérések – experimente executate în poziţie fixă a. ) terhelés-mentes állapot – fără sarcină 18

09 : 2 09 0: 5 : 4 9 10 9: 0 : 1 4 10 7: 0 : 4 9 11 5: 1 4 11 3: 1 : 4 9 12 1: 2 : 0 4 12 9: 2 : 3 9 13 7: 3 : 0 4 13 5: 3 9 14 3: 4 : 0 4 14 1: 4 : 2 9 14 9: 5 4 15 7: 5 : 2 9 15 6: 0 : 5 4 16 4: 0 : 2 9 16 2: 1 : 5 4 17 0: 1 9 17 8: 2 : 4 4 6: 29 Teljesítmény [W] b. ) leterhelt állapot – sub sarcină – napi energiatermelés – producţia de energie în timpul zilei: 13. 614 J – átlagos teljesítmény – puterea medie: 0, 5 W 2. 5 2 1. 5 1 0. 5 0 Idő 19

07 : 3 08 0: 0 0 08 5: 1 : 4 5 09 0: 3 : 1 0 09 5: 4 : 5 5 10 1: 0 : 2 0 11 6: 1 : 0 5 11 1: 3 0 12 6: 4 : 1 5 12 2: 0 : 4 0 13 7: 1 : 2 5 13 2: 3 : 5 0 14 7: 4 : 3 5 15 3: 0 0 15 8: 1 : 4 5 16 3: 3 : 1 0 16 8: 4 : 5 5 17 4: 0 : 2 0 9: 15 Teljesítmény [W] b. ) javított álló helyzetű állapot – poziţie fixă corectată – energiatermelés – producţia de energie: 56. 059 J – átlagos teljesítmény – puterea medie: 2, 1 W 7 6 5 4 3 tetszőleges 2 beállított 1 0 Idő 20

09 : 2 09 0: 5 : 4 9 10 6: 1 4 10 1: 2 : 3 9 11 6: 4 : 0 4 11 1: 5 : 2 9 11 7: 1 : 5 4 12 2: 2 : 1 9 12 7: 4 4 13 2: 5 : 0 9 13 8: 1 : 3 4 13 3: 2 : 5 9 14 8: 4 : 2 4 14 3: 5 : 4 9 15 9: 1 4 15 4: 2 : 3 9 16 9: 4 : 0 4 16 4: 5 : 3 9 16 0: 1 : 5 4 5: 29 Teljesítmény [W] Forgatás során végzett mérések – Măsurări executate prin rotaţie – napi energiatermelés – producţia de energie: 176. 989 J – átlagos teljesítmény – puterea medie: 6, 61 W 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Idő 21

Grafikus összehasonlítás Comparaţie grafică 22

Következtetés Concluzie ☼ Termelt energia Átlagteljesítmény Álló helyzet 13. 614 J 56. 059 J 176. 989 J 0, 5 W 2, 1 W 6, 61 W (javított) Forgatás forgatással 3 -szor nagyobb átlagteljesítmény érhető el prin rotaţie se poate obţine o putere medie de cca. 3 ori mare 23

Köszönet Szász Ágota tanárnőnek és Papp Sándor, valamint Jakab – Farkas László tanár uraknak. Köszönjük a figyelmet! Mulţumim pentru atenţie! 24