Новый метод испытаний изогнутых поверхностей фотоэлектрических систем, интегрированных в транспортные средства (VIPV)

Недавно целевая группа 17 Программы по фотоэлектрическим системам питания Международного энергетического агентства (IEA-PVPS) опубликовала отчет, демонстрирующий новую испытательную установку для изогнутых поверхностей, интегрированных в транспортные средства (VIPV).

Эта исследовательская работа охватывает результаты 8-дневного исследования, проведенного в августе 2023 года в Ле-Бурже-Дирак, Франция. Результаты показывают, что кривизна поверхностей VIPV может вызывать неоднородности облучения до 261 Вт/м2 и неоднородности температуры до 13°C соответственно.

По данным исследователей, VIPV с радиусом кривизны 3 метра теряли 17% своей энергии в солнечную погоду и 6% в дождливую погоду по сравнению с плоскими фотоэлектрическими поверхностями.

В ходе эксперимента команда измеряла отдельные ячейки каждую минуту. Она также анализировала, как изогнутая крыша PV влияет на производительность, равномерность солнечного излучения и температуру.

Исследователи предположили, что для оптимизации выработки энергии команды разработчиков VIPV могли бы увеличить количество каналов отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) и рассмотреть возможность проектирования более плоской поверхности фотоэлектрических модулей для естественной оптимизации сбора энергии.

Однако каждая из рекомендаций по оптимизации сталкивается с трудностями. Бертран Чемпион, соавтор Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA), сказал журналу PV Magazine: «Слишком плоская крыша идет вразрез с тенденциями в автомобильной промышленности. Более того, большее количество каналов MPPT увеличивает стоимость панели и сложность системы».

Чамбион заявил, что отчет был выпущен с целью повышения осведомленности производителей оригинального оборудования (OEM), автопроизводителей, заинтересованных сторон и исследователей отрасли фотоэлектрических систем о факторах, влияющих на производительность VIPV, и потенциальных решениях.

Испытательная установка для мониторинга наружных фотоэлектрических систем, описанная в отчете Целевой группы 17, была разработана специально для изогнутых солнечных поверхностей на легковых автомобилях. Команда использовала ее для мониторинга солнечного излучения и температуры, а также для сбора данных для измерения эффектов и неоднородностей угла падения на поверхность модуля VIPV.

При создании испытательной установки команда решила спроектировать единую матрицу солнечных элементов, а не использовать коммерческие фотодиоды. Это проще, легче интегрировать и более репрезентативно для конечного приложения», — объясняет Чемпион. Полученные измерения можно использовать для проверки модели.

Устройство использует солнечные элементы PERC размером M6 с 9 двойными стержнями, расположенные в матрице 5×5, оснащенные термопарами, датчиками освещенности и температуры. Также имеются многоканальные регистраторы данных, мультиплексоры, модель крыши VIPV и специальная система управления энергопотреблением (EMS) для мониторинга данных освещенности и температуры на поминутной основе.

Измерения проводятся на отдельных ячейках каждую минуту. Тестовая панель испытывала три погодных сценария в открытом месте: дождливо, солнечно и облачно. Она была ориентирована на юг и установлена ​​таким образом, чтобы отражать случайную ориентацию транспортного средства во время фазы парковки.

В дальнейшем исследователи рекомендуют провести годичный проект по сбору репрезентативных данных, отмечая, что испытания следует проводить и в других местах.