Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Солнечные фотоэлементы — Бессель В. В., Кучеров В. Г., Мингалеева Р.Д.

Учебно-методическое пособие. - М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2016. - 90 с.

Рассматриваются физико-технические основы фотоэлектрической солнечной энергетики. Для лучшего понимания представленного мате­риала в пособии приводятся методические указания к лабораторным работам по изучению солнечных фотоэлектрических элементов.

Пособие рекомендуется использовать при изучении магистранта­ми университета курсов «Энергоэффективность и альтернативная энергетика» и «Альтернативная энергетика в ТЭК», а также может быть рекомендовано слушателям системы дополнительного профес­сионального образования.

О В.В. Бессель, В.Г. Кучеров, Р.Д. Мингалеева, 2016 © РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2016

Введение

В последние десятилетия мировая солнечная энергетика раз­вивается высокими темпами, солнечные электростанции стано­вятся частью энергетической инфраструктуры многих стран. Раз­витие солнечных технологий оказывает существенное влияние на экономику. Можно ожидать, что в ближайшие десятилетия сол­нечная энергетика станет стимулом для экономического развития стран и регионов, обладающих максимальным «солнечным» ре­сурсом.

До Земли доходит только часть энергии, вырабатываемой Солнцем - гигантским «энергетическим котлом». Оценки пока­зывают, что технический потенциал энергии Солнца (рассчи­танный с помощью существующих технико-технологических средств), попадающей на нашу планету ежегодно, на много по­рядков превышает доказанные извлекаемые запасы всего органи­ческого топлива (уголь, торф, нефть, природный газ), сосредото­ченного в земной коре. Если энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем за год, перевести в условное топливо, то эта цифра составит около 100 триллионов тонн. Это в десять тысяч раз больше необходимого нам количества.

Совершенствование технологий солнечной энергетики приве­ло к тому, что себестоимость производства 1 кВт ч энергии на солнечных электростанциях либо сопоставима, либо ниже себе­стоимости производства энергии из «нетрадиционных» источни­ков углеводородного сырья. Кроме того, следует учесть и антро­погенное воздействие сжигаемого с целью получения энергии ор­ганического топлива, которое уже привело к изменениям биосфе­ры нашей планеты.

Один из технологических вызовов, стоящих перед нефтегазо­вой промышленностью, связан с эффективным и рациональным

использованием энергии, в том числе альтернативной и возоб­новляемой, на объектах добычи, подготовки, транспорта и пере­работки углеводородного сырья с главной целью - экономии то­варных углеводородов.

На кафедре термодинамики и тепловых двигателей РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина создан научный коллектив для изучения этих проблем, который совместно с учеными ведущего европейского университета - Королевского технологического ин­ститута Стокгольма (Швеция) - проводит работу по изучению различных видов альтернативной энергии. В рамках этой работы уже созданы лабораторные стенды для изучения физических ос­нов энергии Солнца и ветра, к изучению которых приступаете и вы, дорогие друзья.

Лабораторный стенд «Solar Lab» предназначен для проведе­ния лабораторных работ по изучению солнечных фотоэлектриче­ских элементов (получения вольт-амперных характеристик сол­нечных элементов, расчета их КПД, оптимальных рабочих пара­метров, определения наиболее выгодной ориентации для задан­ного региона и т.д.).

Программное обеспечение лабораторного стенда обладает простым и доступным интерфейсом пользователя и разработано на основе графического языка программирования Lab View. Кон­трольно-измерительное оборудование стенда основано на про­граммируемой платформе N1 PXI Express, предназначенной для сбора данных.

Авторы выражают благодарность выпускникам 2015 года ка­федры термодинамики и тепловых двигателей РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина за участие в запуске и тестировании лабораторного стенда «Solar Lab».