Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Systemy fotowoltaiczne
Koordynator przedmiotu:
Mateusz ŚMIETAN
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
SFOT
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
85
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2.5
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Zalecane jest wcześniejsze zaliczenie przedmiotów: Podstawy fotoniki, Elektronika ciała stałego Podstawy fotowoltaiki
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Podstawowym celem przedmiotu będzie przekazanie studentom wiedzy z zakresu systemów fotowoltaicznych generujących energię elektryczną do zasilania różnych urządzeń począwszy od małych i przenośnych aplikacji skończywszy na dużo większych systemach domowych. Po wstępie dotyczącym podstawowych zagadnień z zakresu fotowoltaiki, szczegółowo omówione zostaną elementy niezbędne do prawidłowej pracy systemów, takie jak: moduły, akumulatory, kontrolery i falowniki. Jednym z ważniejszych poruszanych zagadnień będzie określenie podstawowych zasad konfiguracji systemu pod względem optymalnej produkcji energii przez taki system. Przedstawione zostaną także problemy dotyczące systemów rozproszonej generacji energii, systemy hybrydowe oraz możliwości integracji fotowoltaiki z budownictwem.
Treści kształcenia:
Treść wykładu Fotowoltaika - wiadomości ogólne (4 h) Problemy rozwoju zrównoważonego: zużycie energii a środowisko i rozwój gospodarczy; promieniowanie słoneczne - podstawowe pojęcia; konwersja energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną; podstawy fizyczne działania ogniw fotowoltaicznych i ich parametry. Zastosowania i perspektywy rozwoju fotowoltaiki. Systemy fotowoltaiczne - generalne koncepcje (2 h) Różne konfiguracje systemów fotowoltaicznych (systemy wolnostojące, systemy dołączone do sieci, elektronika powszechnego użytku, zastosowania kosmiczne), przykładowe systemy fotowoltaiczne i ich zastosowania. Moduły fotowoltaiczne (10 h) Szczegółowe omówienie technologii wytwarzania modułów z krzemu krystalicznego, multikrystalicznego, materiałów cienkowarstwowych (krzem amorficzny i jego związki, CIS, CdTe, cienkowarstwowy krzem polikrystaliczny), półprzewodnikowych związków złożonych (GaAs i jego związki, InP), hermetyzacja modułów, analiza sprawności modułów w zależności od technologii, recykling. Akumulatory i kontrolery (2 h) Budowa akumulatora, reakcje zachodzące w akumulatorze podczas ładowania i rozładowywania, rodzaje akumulatorów stosowanych w PV (kwasowo-ołowiowe, NiCd, NiFe, niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH), litowo-polimerowe, itd.), warunki pracy akumulatorów stosowanych w fotowoltaice, koszty i czas życia akumulatorów PV, Budowa i rodzaje kontrolerów, zadania kontrolera w systemie PV, aktywne systemy zarządzania energią Falowniki (2 h) Budowa falowników PV (falowniki tyrystorowe, falowniki tranzystorowe), wymagania techniczne stawiane falownikom, rodzaje pracy falowników w systemach PV (falownik centralny, falownik podporządkowany, falownik szeregowy), monitorowanie systemu przez falownik. Produkcja energii przez system PV (4 h) Wpływ natężenia promieniowania, zacienienia, orientacji systemu oraz kąta nachylenia płaszczyzny modułów na produkcję energii przez system, wpływ jakości elementów systemu na jego pracę, wpływ połączeń modułów na sprawność systemu, analiza kosztów i czasu zwrotu energii. Rozproszona generacja energii elektrycznej i systemy hybrydowe (4h) Systemy hybrydowe, konfiguracje fotowoltaicznych systemów hybrydowych z turbiną wiatrową, generatorem spalinowym lub ogniwem paliwowym. Produkcja energii elektrycznej w rozproszeniu - celowość budowy systemów hybrydowych i trendy światowe. Integracja fotowoltaiki z budownictwem (2 h) Możliwości integracji fotowoltaiki z istniejącymi budynkami, integracja fotowoltaiki z budynkami w fazie projektowej, rodzaje modułów stosowanych w budownictwie (szkło półtransparentne, dachówki, markizy, itd.), przykłady współczesnych rozwiązań integracji PV z budownictwem. Zakres laboratorium Technologia wykonania systemu opartego na ogniwach fotowoltaicznych barwnikowych. Badania i pomiary wykonanego systemu ogniw w układzie zasilającym drobne elementy elektroniczne np. diody LED. Dobór komponentów i modelowanie parametrów pracy systemów fotowoltaicznych w programie PVsyst. Symulacja wpływu parametrów zewnętrznych. Konstrukcja małego systemu fotowoltaicznego. Testy systemu wraz z analizą możliwości poprawy sprawności. Rzeczywiste elementy systemów fotowoltaicznych oraz metody monitorowania ich parametrów pracy. Analiza oarametrów pracy wybranych systemów fotowoltaicznych (w tym: performance ratio, sprawność, żródła strat, uzyski energii).
Metody oceny:
Formy precyzuje Regulamin zaliczania przedmiotu. Konieczne jest zaliczenie 4 laboratoriów (wstepny sprawdzian wiedzy i sprawozdanie merytoryczne z przebiegu laboratorium), kolokwium i egzaminu.
Egzamin:
tak
Literatura:
Ewa Klugmann-Radziemska, "Fotowoltaika w teorii i praktyce", Wydawnictwo BTC, Legionowo 2010. Zbysław Pluta, "Słoneczne instalacje energetyczne", Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2007. Jerzy Sanetra, "Efekt fotowoltaiczny w organicznych ogniskach słonecznych - zagadnienia wybrane", Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2006. Mariusz Sarniak, "Podstawy fotowoltaiki", Oficyna Wydawnicz PW, Warszawa 2008. Dodatkowe materiały dostępne u prowadzącego wykład.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się