F2210 Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory

Úloha č.9: Fotovoltaické a palivové články

Odevzdávárny
Domácí úkoly, sběr souborů.

Co je možné vypracovat distančně? 

Máte akční vyučující, takže skoro všechno! :-) Pročtěte si návod k úloze a pak si prohlédněte, co jsme vám naměřili. Praktikum dle rozvrhu trvá tři hodiny, zpracujte toho tolik, kolik stihnete. Pokud něčemu nerozumíte nebo si nevíte rady, jsme vám k dispozici v diskuzním fóru předmětu nebo ve skupinách na Microsoft Teams, ptejte se!

Studium vlastností solárního článku 

1. Určení optimálního pracovního bodu, měření VA charakteristiky článku 

Nejdříve si rozmyslete, jak byste sami prováděli měření voltampérové charakteristiky solárního článku. K dispozici máte věci na fotografii. Napište nám do pracovních listů, které dvojice písmenek byste navzájem propojili (např.: A-I, F-C, ...). Využijte k tomu třeba hned první prázdnou kolonku, kam byste jinak lepili graf. Poznámka k potenciometru (proměnný odpor): kontakt G je spojen s jezdcem  (bílá keramická věc nahoře), s jehož pomocí měníte odpor, kontakty H a I jsou pevné, na označených stranách potenciometru.

Na dalších fotkách si můžete zkontrolovat, jestli se vaše zapojení shoduje s naším (ještě jsou dvě ekvivalentní řešení, která jsme nevyfotili).

Data jsme naměřili za vás, můžete si je prohlédnout v jaké formě chcete:

a) obrázek naměřených dat z čidel v programu Logger Lite:

b) data ve formátu TXT:

c) naexportováno do QTIPlotu:

Data zpracujte a vyplňte pracovní list. Grafy můžete dodat v samostatných souborech.


2.  Odhad energetické účinnosti solárního článku při osvětlení žárovkou 

Vzdálenost mezi žárovkou a solárním článkem byla 17cm.

Výkon jdoucí do žárovky byl viz fotografie: 

Zbytek odečtěte z fotogalerie (při focení nám trochu ujela ruka, ale můžete počítat s hodnotami nastavenými na šupleře - před doc. Bochníčkem říkejte posuvka nebo posuvné měřítko). Spočtěte účinnost solárního článku pro optimální pracovní bod a vyplňte pracovní list.

3. Spektrální účinnost fotovoltaického článku  

- můžete vynechat, nenajdete-li doma vybavení, s kterým pokus můžete improvizovaně změřit.

 Studium vlastností elektrolyzéru a palivového článku 

1. Měření voltampérové charakteristiky elektrolyzéru 

Můžete si prohlédnout zapojení elektrolyzéru:

Opět dáváme k dispozici naměřená data z čidel v programu Logger Lite.

a) obrázek z programu Logger Lite:

b) data ve formátu TXT:

c) naexportováno do QTIPlotu: 

Data zpracujte a vyplňte pracovní list. Rozkladné napětí je takové napětí, počínaje kterým se začne prudce zvyšovat hodnota proudu procházejícího elektrolyzérem.

 2. Měření účinnosti elektrolyzéru 

Na elektrolyzér jsme přivedli stálé napětí 2.3 V, přičemž protékající proud měl hodnotu 0.12 A. Za těchto podmínek byl jímán do zásobníků vznikající plynný vodík a kyslík. Časový interval mezi fotkami zásobníku na vodík a kyslík byl 12 minut. Na zásobnících je něco špatně, rozmyslete si, co! Následně spočtěte účinnost elektrolyzéru a vyplňte pracovní list.

3. Měření účinnosti palivového článku

- můžete vynechat.

Měření na fotovoltaickém článku, na který dopadá sluneční záření 

1. Krátkodobá měření na fotovoltaickém článku

Rozhodněte, na kterém printscreenu je zapojení naprázdno, na kterém nakrátko a na kterém na zátěži 130\Omega.

2. Vliv zastínění na činnost fotovoltaického článku

- můžete vynechat.

3. Určení maximálního a průměrného výkonu fotovoltaického článku za předchozí kalendářní den (případně delší období):  

Vhodná data ke zpracování: 

Způsob, jak importovat data do programu QtiPlot.
Volíme File- File import - Import Ascii.
Je nutné, aby položka Decimal Separators byla nastavena 1,000.0
Obrázek zachycuje volbu datového typu prvního sloupce - sloupcem s údajem o čase.

výsledek: 

V QtiPlotu  vložíme další sloupec a zadáme, že v tomto sloupci budou hodnoty výkonu P=U*I. Provedeme integraci výkonu v čase.

Způsob, jak provést integraci:

Vyplňte pracovní list.

"Nainstalovaný výkon" je ideální hodnota výkonu článku udávaná výrobcem, v našem případě je to 5 W.

Měření účinnosti celého procesu fotovoltaický → palivový článek 

Spočítejte alespoň účinnost solárního článku a elektrolyzéru. Pak diskutujte, jaká by vyšla celková účinnnost, když víte, že účinnost elektrolyzéru a palivového článku je srovnatelná.


Je něco nejasné?