System fotowoltaiczny z akumulatorem zawierający stopień pośredni oparty o superkondensator

Praca dyplomowa magisterskaRafał Lipczyński

nr indeksu: 178130Opiekun pracy: dr inż. Łukasz Starzak

Zaprojektowanie i konstrukcja prototypowego układu ładowania

akumulatora, w którym znajduje się pośredni element magazynujący

energię w postaci superkondensatora

Hybrydowe magazynowanie energii

Superkondensatory jako pośredni stopień magazynujący energię

w układzie: moduł PV – przetwornica – akumulator

Maksymalne wykorzystanie energii wytwarzanej w module PV

Zapobieganie przeładowaniu superkondensatorów i akumulatora

Cel pracy

2Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem

Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem 3

Dynamika zmian natężenia światła słonecznego w ciągu dnia

duża gęstość mocy (ponad 10 kW/kg)

krótki czas ładowania i rozładowania

wysoka trwałość

wysoka sprawność (od 85% do 98%)

prosty sposób ładowania

bezobsługowość i niskie koszty eksploatacji

Superkondensator

4Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem

5

Schemat blokowy

Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem

Przetwornica obniżająca

z funkcją MPPT

Układ ładowaniaakumulatora

Przetwornicapodwyższająca

napięcie

+

-

Uscap1

Uscap2

UPV

IPV

Iscap

Ubat

Ichg

Akumulator bezobsługowy kwasowo-ołowiowy12 V 1,3 Ah

Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem 6

Zdjęcie zmontowanego systemu PV

Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem 7

Badania doświadczalneUkład śledzenia punktu mocy maksymalnej

Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem 8

Badania doświadczalneSystem fotowoltaiczny z akumulatorem

hybrydowe magazynowanie energii (superkondensator jako pośredni stopień magazynujący energię)

śledzenie punktu mocy maksymalnej modułu PV ładowanie superkondensatorów poprzez

przetwornicę obniżającą (wyrównywanie napięć dzięki ogranicznikom)

ładowanie akumulatora (odpowiedni profil czasowy i natężenie prądu)

dość wysoka sprawność superkondensatora zadowalająca sprawność układu MPPT

i ładowania akumulatora

Rafał Lipczyński 22.01.2014System fotowoltaiczny z akumulatorem 9

PodsumowanieParametr Wartość

WPV 10,323 kJ

Wscap,ch 1,131 kJ

WPVbat 3,439 kJ

Wscap,dch 1,015 kJ

Wscapbat 0,556 kJ(+16%)

Qscap,ch 330,9 C

Qscap,dch 266,5 C

ηW,mppt 0,46

ηW,scap 0,8

ηW,chg 0,55