Ogniwa słoneczne. Budowa, technologia i zastosowanie

Dostępność: na wyczerpaniu

Wysyłka w: 48 godzin

Darmowa dostawa od: 500zł

Cena: 79,00 zł 79.00

Cena netto: 75,24 zł

ilość szt.

Zyskujesz 79 pkt []

dodaj do przechowalni

Ocena:

Wydawca: WKŁ -Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Sp.z o.o.

Kod produktu: 49410

zapytaj o produkt
poleć znajomemu
Zadzwoń i negocjuj cenę
+48 735 975 932

Opis

Wydanie: 2 rozszerzone / 2024
Format: B5
Liczba stron: 568
Liczba ilustracji: 375
Liczba tabel: 128
Oprawa: miękka

Monografia o interdyscyplinarnym charakterze, kompleksowo ujmująca zagadnienia związane z przemianą energii słonecznej w elektryczną. Scharakteryzowano promieniowanie słoneczne, opisano zasady doboru optymalnego kąta nachylenia odbiornika tego promieniowania oraz konwersję fotowoltaiczną. Opisano budowę, charakterystyki i technologie produkcji ogniw fotowoltaicznych oraz różne konfiguracje systemów fotowoltaicznych zasilających obiekty stacjonarne. Poruszono także zagadnienie zasilania środków transportu energią słoneczną oraz aspekty prawne, społeczne, ekonomiczne i normalizacyjne dotyczące wykorzystania ogniw słonecznych, jak również problematykę recyklingu modułów fotowoltaicznych. Ponadto przedstawiono metody konwersji energii słonecznej w energię cieplną oraz przykłady zastosowań kolektorów cieplnych w Polsce i na świecie. Książka jest przeznaczona dla ekologów i inżynierów zajmujących się odnawialnymi źródłami energii i działaniami proekologicznymi oraz dla studentów szkół wyższych i studiów podyplomowych, przede wszystkim o specjalnościach: energetyka, elektrotechnika, elektronika, fizyka, budownictwo, ekologia transportu i ochrona środowiska.

Spis treści

Przedmowa 13

Wykaz oznaczeń 21

Wykaz skrótów 23

1. Energia Słońca

1.1. Charakterystyka Słońca 29

1.2. Promieniowanie emitowane z powierzchni Słońca 30

1.3. Zależności opisujące energię Słońca 33

1.3.1. Relacje między kątami opisującymi położenie odbiornika energii względem Słońca 33

1.3.2. Składowe promieniowania słonecznego 34

1.4. Modelowanie globalnego potencjału promieniowania słonecznego na przestrzeni 100 lat 39

1.4.1. Promieniowanie słoneczne dominującą częścią bilansu energetycznego naszej planety 39

1.4.2. Szacowany globalny potencjał promieniowania słonecznego na podstawie alternatywnych danych meteorologicznych 40

1.5. Kąt pochylenia odbiornika do podłoża – przejście płaszczyzny odbiornika z poziomej do pochylonej 46

1.5.1. Od modelu izotropowego do anizotropowego 46

1.5.2. Metoda Liu-Jordana 47

1.5.3. Modyﬁkacje metod rozwiązania dla pochylonej płaszczyzny odbiornika 49

1.5.4. Dyskusja optymalizacji orientacji przestrzennej odbiornika energii słonecznej ze względu na maksymalny zysk energetyczny 53

1.5.5. Optymalizacja ustawienia odbiornika na podstawie symulacji komputerowej 60

1.5.6. Warunki i wyniki pomiarów gęstości mocy promieniowania 66

1.6. Techniki komputerowe w rozwiązywaniu problemów prognostycznych promieniowania słonecznego 70

1.7. Wnioski 73

1.8. Sonda kosmiczna

Parker Solar Probe

1.9. Metody konwersji energii słonecznej 79

1.10. Zalety i wady energetyki słonecznej 80

Literatura do rozdziału 1 81

2. Cieplna energetyka słoneczna

2.1. Metody konwersji energii słonecznej w cieplną 90

2.2. Kolektory 90

2.2.1. Charakterystyka ogólna 90

2.2.2. Kolektory cieczowe 91

2.2.3. Kolektory powietrzne i próżniowe 96

2.3. Słoneczne instalacje cieplne na świecie 97

2.3.1. Kolektory cieplne w krajach europejskich 97

2.3.2. Słoneczne systemy ciepłownicze wielkopowierzchniowe 100

2.3.3. Elektrownie cieplne wieżowe 103

2.4. Przykłady zastosowania kolektorów cieplnych 106

2.5. Cieplna energetyka słoneczna w Polsce 110

2.5.1. Rozkład całkowitego promieniowania słonecznego 110

2.5.2. Możliwości wykorzystania energii słonecznej do celów termicznych 113

Literatura do rozdziału 2 120

3. Konwersja energii słonecznej w elektryczną

124

3.1. Zjawisko fotowoltaiczne wewnętrzne 124

3.1.1. Mechanizm zjawiska 124

3.1.2. Powstawanie bariery potencjału 126

3.2. Kalendarium wydarzeń w rozwoju konwersji fotowoltaicznej 129

3.2.1. Antoine Cesar Becquerel i jego odkrycie 129

3.2.2. Badania zjawiska fotowoltaicznego w XIX wieku 131

3.2.3. Teoria Alberta Einsteina 131

3.2.4. Jan Czochralski i jego metoda 132

3.2.5. Dalszy rozwój fotowoltaiki 139

3.2.6. Witold Żdanowicz − pionier fotowoltaiki w Polsce 142

3.2.7. Twórcy fotowoltaiki III generacji 143

Literatura do rozdziału 3 147

4. Rozwiązania materiałowe, konstrukcyjne i eksploatacyjne ogniw fotowoltaicznych

153

4.1. Podział materiałowy i strukturalny ogniw fotowoltaicznych 153

4.2. Ogniwa krzemowe 156

4.2.1. Ogólna charakterystyka krzemu 156

4.2.2. Ogniwa mono- i polikrystaliczne 157

4.2.3. Ogniwa z krzemu amorﬁcznego 161

4.2.4. Cienkowarstwowe krzemowe ogniwa krystaliczne 164

4.2.5. Nowe rozwiązania 165

4.3. Ogniwa z tellurku kadmu 179

4.3.1. Ogólna charakterystyka tellurku kadmu 179

4.3.2. Rozwiązania krystaliczne i cienkowarstwowe 181

4.4. Ogniwa z arsenku galu 184

4.4.1. Ogólna charakterystyka arsenku galu 184

4.4.2. Struktury krystaliczne i cienkowarstwowe 185

4.5. Ogniwa z diselenku indowo-miedziowego (CIS) i ich modyﬁkacje (CIGS, CIBS) 187

4.6. Ogniwa fotowoltaiczne typu tandem 192

4.7. Ogniwa fotowoltaiczne z nanorurkami 194

4.8. Ogniwa organiczne 195

4.8.1. Ogólna charakterystyka ogniw 195

4.8.2. Wybrane rozwiązania planarne i struktury 3D 196

4.8.3. Ogniwo barwnikowe Grätzela 197

4.8.4. Nowe rozwiązania ogniw organicznych 198

4.9. Ogniwa perowskitowe 199

4.10. Moduły 202

4.11. Ogniwo fotowoltaiczno-fototermiczne o konwersji kombinowanej 204

4.12. Ogniwo termofotowoltaiczne o konwersji promieniowania podczerwonego 205

4.13. Ogniwa zintegrowane z architekturą 206

4.13.1. Charakterystyka rozwiązań PV stosowanych w budownictwie 206

4.13.2. Systemy dachowe 208

4.13.3. Przykład instalacji PV na dachu domu jednorodzinnego − analiza pracy 211

4.13.4. Największe na świecie dachowe systemy PV 212

4.13.5. Moduły fasadowe i transparentne okienne 216

4.13.6. Nowe rozwiązania BIPV i znani producenci 218

4.14. Ogniwa współpracujące z koncentratorami 223

4.14.1. Koncentratory w układzie nadążnym 223

4.14.2. Nowe rozwiązania 226

Literatura do rozdziału 4 227

5. Wybrane właściwości ogniw fotowoltaicznych

238

5.1. Absorpcyjność 238

5.2. Reﬂeksyjność 243

5.3. Degradacja ogniw 244

5.4. Strumień fotonów w funkcji wybranych parametrów ogniwa 245

5.5. Gęstość fotoprądu emitera i bazy 246

5.6. Wydajność kwantowa 248

5.6.1. Wydajność zewnętrzna i wewnętrzna 248

5.6.2. Wpływ prędkości rekombinacji na wydajność kwantową 249

5.6.3. Wpływ średniej drogi dyfuzji na wydajność kwantową 250

5.7. Czynnik spektralny 252

5.8. Badania ogniw fotowoltaicznych w warunkach promieniowania o różnych długościach fali w zakresie światła widzialnego 252

5.8.1. Warunki i obiekty badań 252

5.8.2. Wyniki badań 255

5.8.3. Wnioski 255

Literatura do rozdziału 5 259

6. Schemat zastępczy, parametry i charakterystyki ogniwa fotowoltaicznego

262

6.1. Schemat zastępczy ogniwa i jego parametry 262

6.2. Charakterystyki prądowo-napięciowe ogniwa fotowoltaicznego 264

6.2.1. Wyznaczanie zależności prądowo-napięciowych w funkcji parametrów ogniwa 264

6.2.2. Symulacja charakterystyk wybranych ogniw w funkcji nasłonecznienia i temperatury 266

6.2.3. Parametry charakterystyczne ogniw 266

6.3. Charakterystyka mocy i sprawność ogniwa fotowoltaicznego 272

6.3.1. Wpływ nasłonecznienia i temperatury na moc 272

6.3.2. Wpływ nasłonecznienia i temperatury na sprawność 275

6.3.3. Optymalizacja pracy w wyniku kształtowania obciążenia ogniwa 277

6.4. Współpraca baterii słonecznej z silnikiem prądu stałego zasilającym wentylator 278

6.4.1. Schemat ideowy badanego układu 278

6.4.2. Model matematyczny 280

6.4.3. Przykładowe wyniki symulacji 283

6.5. Praca ogniw fotowoltaicznych w różnych konﬁguracjach połączeń 286

6.6. Wpływ zacienienia na pracę modułu fotowoltaicznego 289

Literatura do rozdziału 6 290

7. Technologia produkcji

294

7.1. Ogniwa krzemowe 294

7.1.1. Krzem do produkcji ogniw słonecznych 294

7.1.2. Wytwarzanie bloków krzemu monokrystalicznego 299

7.1.3. Otrzymywanie bloków krzemu polikrystalicznego 305

7.1.4. Cięcie bloków krzemowych na płytki 307

7.1.5. Dalsza obróbka płytek krzemowych 307

7.1.6. Inne technologie produkcji ogniw krzemowych 310

7.1.7. Nowe technologie w produkcji krzemu i ogniw krzemowych 313

7.1.8. Łączenie ogniw w moduły 315

7.1.9. Wytwarzanie taśm krzemowych 317

7.2. Ogniwa cienkowarstwowe wykonane w technologii innej niż krzemowa 323

7.2.1. Ogniwa CdS/CdTe i CIGS 323

7.2.2. Nowa proekologiczna technologia ogniw CIGS 326

7.2.3. Ogniwa cienkowarstwowe GaAs 327

7.3. Technologia samoczyszczenia ogniw słonecznych 329

Literatura do rozdziału 7 329

8. Instalacje fotowoltaiczne

335

8.1. Konﬁguracje systemów fotowoltaicznych 335

8.2. Elementy instalacji fotowoltaicznej 339

8.2.1. Wprowadzenie 339

8.2.2. Moduły fotowoltaiczne 341

8.2.3. Trackery 347

8.2.4. Magazynowanie energii elektrycznej uzyskanej z fotowoltaiki 349

8.2.5. Regulatory ładowania 354

8.2.6. Falowniki 357

8.2.7. Systemy monitorujące 363

8.2.8. Zabezpieczenia systemów fotowoltaicznych 363

8.2.9. Konstrukcja nośna i kable 364

8.3. Zestaw hybrydowy 368

8.4. Specyﬁkacja zapotrzebowania na energię. Sprawność i koszty 368

8.5. Montaż, obsługa i konserwacja instalacji fotowoltaicznej 370

Literatura do rozdziału 8 372

9. Zastosowanie ogniw słonecznych

377

9.1. Dotychczasowe tempo rozwoju instalacji fotowoltaicznych i perspektywy 377

9.2. Ogniwa słoneczne w urządzeniach powszechnego użytku małej mocy 378

9.3. Systemy autonomiczne 380

9.3.1. Przegląd możliwości zastosowania 380

9.3.2. Zasilanie oświetlenia 381

9.3.3. Biletomaty i parkomaty 382

9.3.4. Ławki fotowoltaiczne 384

9.3.5. Drogi zasilane fotowoltaicznie 387

9.3.6. Latarnie morskie 388

9.3.7. Systemy ostrzegania i sygnalizacji 392

9.4. Układy współpracujące z siecią 393

9.4.1. Systemy rozproszone BIPV 393

9.4.2. Systemy scentralizowane 396

9.5. Systemy hybrydowe 407

9.5.1. Wprowadzenie 407

9.5.2. Graciosa Acores – przykład systemu hybrydowego gwarantującego samowystarczalność energetyczną 408

9.5.3. Największe elektrownie hybrydowe z udziałem fotowoltaiki 415

9.5.4. Inne rozwiązania hybrydowe 415

9.6. Zastosowania w kosmonautyce 420

Literatura do rozdziału 9 421

10. Wykorzystanie energii Słońca i podczerwieni do zasilania w środkach transportu

426

10.1. Samochody słoneczne 426

10.1.1. Metody zasilania 426

10.1.2. Historyczne prototypy 427

10.1.3. Samochody wyścigowe i ich parametry konstrukcyjno-eksploatacyjne 428

10.2. Najważniejsze aspekty projektowania pojazdu słonecznego 435

10.2.1. Strategia projektowania i optymalizacja ruchu 435

10.2.2. Moc niezbędna do pokonania oporów jazdy 438

10.2.3. Moc pozyskiwana na drodze konwersji fotowoltaicznej 439

10.2.4. Moc uzupełniająca z akumulatora 441

10.2.5. Materiały i elementy konstrukcyjne stosowane w samochodach słonecznych 444

10.3. Charakterystyki ruchu samochodu słonecznego w funkcji jego parametrów i warunków zewnętrznych 447

10.3.1. Wpływ parametrów konstrukcyjno-eksploatacyjnych samochodu słonecznego na jego charakterystyki ruchu 447

10.3.2. Optymalizacja doboru prędkości w samochodzie słonecznym z doładowaniem akumulatora podczas jazdy ze względu na maksymalny zasięg 450

10.3.3. Bilans mocy pojazdu elektrycznego zasilanego energią Słońca 454

10.3.4. Wnioski i uwagi do przeprowadzonych symulacji komputerowych 460

10.3.5. Osiągnięcia projektowo-konstrukcyjne zespołów studenckich 463

10.4. Samochody elektryczne i hybrydowe zasilane energią Słońca 465

10.4.1. Pojazd

Solar Bug

465

10.4.2. Jeep elektryczny 466

10.4.3. Pojazd

Connector 2001

466

10.4.4. Peugeot BB1 Concept 467

10.4.5. Fisker Karma 468

10.4.6. Pojazd

Lightyear

469

10.4.7. Aptera Sol 470

10.4.8. Dalszy rozwój pojazdów zasilanych energią Słońca 471

10.5. Wyposażenie dodatkowe 472

10.5.1. Dach słoneczny jako stacja ładowania 472

10.5.2. Samochodowe panele PV 472

10.5.3. Inne rozwiązania 473

10.6. Transport kolejowy z udziałem energii Słońca 474

10.6.1. Pociąg słoneczny w Belgii 474

10.6.2. Trendy rozwojowe aplikacji PV w kolejnictwie 474

10.6.3. Pociąg słoneczny w Australii 475

10.7. Samoloty zasilane energią Słońca 476

10.7.1. Prace NASA 476

10.7.2.

Solar

Challenger

476

10.7.3.

Helios

476

10.7.4.

Solar Impulse

477

10.7.5. Polski samolot słoneczny

Phoenix

478

10.8. Jednostki pływające zasilane energią Słońca 479

10.8.1. Katamaran

Sun 21

479

10.8.2. Tramwaj wodny

Słonecznik

479

10.8.3. Katamaran pasażerski

Solar

480

10.8.4. Katamaran

Tûranor Planet Solar

483

10.8.5. Katamaran

Energy Observer

484

10.8.6. Łodzie solarne zespołu Fiten Solar Team 486

10.8.7. Etapy projektowania łodzi zasilanych energią słoneczną 488

Literatura do rozdziału 10 489

11. Zagadnienia prawne, społeczne, ekonomiczne, normalizacja i recykling

494

11.1. Wprowadzenie 494

11.2. Strategia Unii Europejskiej dla energetyki słonecznej 495

11.3. Koszt systemu fotowoltaicznego 500

11.4. Problem autokonsumpcji 507

11.5. Koszty zewnętrzne 508

11.6. Normalizacja 509

11.7. Konwersja fotowoltaiczna w promocji i edukacji 511

11.8. Recykling modułów fotowoltaicznych 516

11.8.1. Problemy recyklingu, koszty, technologie 516

11.8.2. Linie pilotażowe odzysku i ponownego wykorzystania modułów krzemowych 518

11.8.3. Metoda odzysku i ponownego wykorzystania modułów z CdTe 520

Literatura do rozdziału 11 521

12. Fotowoltaika w Polsce

526

12.1. Możliwości sektora fotowoltaicznego 526

12.2. Prace naukowo-badawcze 529

12.2.1. Laboratorium Fotowoltaiczne Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Kozach 529

12.2.2. Prace Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych 537

12.2.3. Laboratorium Energetyki Odnawialnej w Sulechowie 538

12.2.4. Słupski Inkubator Technologiczny 539

12.2.5. Fotowoltaika w Parku Naukowo-Technologicznym Euro-Centrum w Katowicach 542

12.3. Największe inwestycje fotowoltaiczne w Polsce 543

12.3.1. Farmy fotowoltaiczne w Polsce 543

12.3.2. Wybrane aplikacje fotowoltaiczne w budownictwie 548

12.4. Producenci modułów 557

12.4.1. EKOpower21 Sp. z o.o. z Warszawy 557

12.4.2. Linia produkcyjna modułów Solar-Energy 557

12.4.3. SELFA GE ze Szczecina 559

Literatura do rozdziału 12 559

Indeks nazwisk 563

Zapisz się do Newslettera