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».