Mesure de la production de panneaux solaires pour un projet d'expo-sciences


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Je suis en 7e année et je fais un projet d'expo-sciences en utilisant différents panneaux solaires. J'ai 3 configurations différentes avec 6 mini panneaux connectés. Pour chaque configuration, j'ai tous les fils positifs connectés et tous les fils négatifs connectés. J'utilise un multimètre pour mesurer la tension et les ampères. Si je multiplie les ampères fois la tension, cela me donnera-t-il une indication précise de la sortie pour chacune des trois configurations? Merci d'avance pour votre aide!


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Commentaire uniquement: vous obtiendrez généralement une sortie plus utilisable avec toutes les cellules PV en série. Vmax / cellule est d'environ 0,5 V à 0,6 V chargé en plein soleil. Avec les cellules N, vous obtenez ~ = N / 2 Volts - plus utile pour les moteurs, les LED, les ampoules, ... que 0,5 V à des mA croissants lorsque des panneaux de cellules sont ajoutés. | Dans> environ 10% du plein soleil, Vout chargé est raisonnablement constant MAIS pour une charge constante, Iout varie ~ = proportion au niveau de lumière.
Russell McMahon

Réponses:


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Malheureusement, ce n'est pas si simple.

Si vous connectez différentes charges à une cellule, la tension et le courant à travers la charge seront (bien sûr) différents. Si vous dessinez une courbe de tous ces points de courant par rapport à la tension, cela ressemblera à celui violet sur cette image:

entrez la description de l'image ici

Si vous mesurez la tension avec un multimètre (aucune autre charge connectée), aucun courant ne le traverse et vous obtenez Vmax.
Si vous mesurez uniquement le courant, vous créez un court-circuit, il n'y a donc pas de tension. De cette façon, vous mesurez Imax.

Maintenant, multiplier simplement Vmax et Imax donne le rectangle bleu clair (partiellement recouvert par le jaune). Mais ce n'est pas une valeur correcte car comme dit, le courant à Vmax est nul, tout comme la puissance!

Si vous prenez vos mesures avec les charges et tracez une courbe de (tension * courant) en fonction de la tension, vous obtenez la courbe verte. Il montre quelle puissance est fournie par la cellule à quelle tension. Vous pouvez clairement voir qu'il y a un maximum, et la puissance correspondante est le rectangle jaune.

Ainsi, le rectangle jaune montre la puissance maximale réelle, qui est beaucoup plus petite que ce que vous calculez par Vmax * Imax.

Je pense que vous pouvez mesurer Vmax et Imax pour toutes vos configurations de cellules, et cela donne une sorte d'indice lequel donne le plus de puissance. Mais il peut aussi être intéressant d'appliquer plusieurs résistances différentes et à cette mesure de tension et de courant.


ÉDITER:

Pour votre projet, vous pouvez utiliser un potentiomètre, qui ressemble à ceci: entrez la description de l'image ici

En tournant le bouton, vous pouvez modifier la résistance entre l'une des bornes externe et centrale. Il serait préférable d'avoir deux multimètres, un pour mesurer les tensions et l'autre pour mesurer les courants. Connectez-le comme ceci, en laissant l'un des terminaux externes non connecté:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

et vous pouvez facilement tourner un peu le bouton, lire le courant et la tension et le saisir dans une feuille Excel pour générer des courbes similaires à la mienne.

Le potentiomètre doit être capable de gérer la puissance maximale que vos cellules peuvent fournir, qui peut être estimée par Imax * Vmax (par cellule). Je ne sais pas non plus quelle résistance recommander, peut-être utilisez-vous deux, un dans la plage de 100kOhm à 1MOhm, un dans la plage de 1-10kOhm, pour pouvoir mesurer avec des charges faibles et élevées. Peut-être, vous avez quelqu'un pour demander ce genre de choses, comme un professeur?

Pense en outre que vous pourriez mesurer (avec une cellule):

  • Différents niveaux d'éclairage
  • Cellule en plein soleil à l'extérieur et lumière directe du soleil à travers une fenêtre
  • Cellule chaude et froide

Comme dit dans l'autre réponse: c'est vraiment agréable d'entendre que vous êtes intéressé par ce genre de choses à cet âge, et je vous encourage vraiment à continuer. Peut-être, vous pourrez nous montrer vos résultats plus tard?


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Cela pourrait être un peu au-dessus de ma tête, les points du graphique proviennent-ils de la prise de mesures avec une variété de résistances? Si j'ajoute la même charge à chaque baie, puis-je comparer avec précision les trois baies différentes en utilisant une seule charge? Ou dois-je utiliser une variété de résistances et faire la courbe comme indiqué ci-dessus pour chaque réseau? J'essaie de comparer celle qui fournirait le plus d'énergie. Je ne sais pas comment l'utilisation de différentes résistances le changerait, car tout cela ne serait-il pas proportionnel à la quantité d'énergie récoltée?
dm4726

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Je viens d'élargir ma réponse. Voici un exemple: une batterie a 1,5 V. Connectez-le à 1 kOhm et vous obtenez 1,5 mA. Mettez deux batteries en parallèle, et vous obtenez toujours 1,5 V et 1,5 mA. Le pouvoir ne change pas. Les cellules solaires ont un comportement un peu différent, mais similaire dans ce cas. Et oui, vous aurez besoin de nombreuses résistances différentes et effectuez une mesure pour chacune (et pour chaque ensemble) pour générer de telles courbes. Par conséquent, ma suggestion d'utiliser Potis. Ils peuvent avoir n'importe quelle résistance de 0 à un max donné. valeur.
sweber

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c'est une bonne réponse, mais l'utilisation de petits potentiomètres comme charge sera problématique sauf pour le plus petit des panneaux solaires. La plupart des "pots" peuvent dissiper environ 0,1 W au maximum, sauf si vous achetez des versions bobinées coûteuses qui sont bonnes pour quelques watts. Pire encore, lorsque le pot est réglé sur une petite résistance, la puissance est dissipée dans une petite partie seulement de sa piste résistive, par exemple si vous avez un pot de 10 ohms 1 W réglé sur 1 ohm, alors le maximum que vous pouvez dissiper est de 0,1 W parce que vous n'utilisez que 10% du pot!
William Brodie-Tyrrell

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Au lieu d'utiliser un pot, la «bonne» réponse est d'utiliser une charge de test, par exemple google pour «Re: load» et «Re: load Pro» pour des options relativement abordables.
William Brodie-Tyrrell

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@ dm4726: La tension est comme la pression dans les conduites d'eau, le courant est comme le flux. Pour mesurer le débit (courant), toute l'eau doit passer par votre appareil de mesure, et elle ne doit pas appliquer de traînée à l'eau. (Cela diminuerait le débit). La pression est mesurée de l'extérieur et il ne doit pas y avoir d'écoulement à travers l'appareil. (Cela réduirait la pression)
sweber

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n'oubliez pas que vos panneaux peuvent être en série puis en parallèle.

Je pense que la façon dont vous avez votre configuration est considérée comme "parallèle".

juste ma valeur de 2 cents.

btw heureux de voir que quelqu'un en 7e année essaie en fait d'être intelligent et de s'initier à la science. si je devais recommencer, je prendrais chaque cours avancé (mathématiques, sciences, anglais, etc ...) qu'est-ce qui pourrait arriver de pire? vous apprenez ?


Je vous remercie! J'ai lu que le parallèle augmente les amplis et que la série augmente les volts ... je pense. Est-ce exact? Selon vous, lequel fonctionnerait le mieux pour cette expérience?
dm4726

@ dm4726 Je ne pense pas que cela fonctionnerait mieux ou moins bien pour votre expérience, mais en fait, vous pouvez ajouter une variable expérimentale dans laquelle vous voyez si vous pouvez obtenir plus de puissance TOTALE en série ou en parallèle. Vous pourriez alors prendre en compte des choses comme si l'une est plus fiable que l'autre s'il y a des ombres temporaires, ou pour une lumière différente, etc., etc.
nanofarad

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Vous voudrez peut-être essayer un nombre raisonnable de combinaisons de séries et de parallèles pour les 6 panneaux pour voir lequel produit les résultats les plus intéressants (vous pourriez être surpris par la réponse). Les options sont les suivantes:

  1. 6 en parallèle (tous les rouges ensemble et tous les noirs ensemble)
    (++++++) (------)
    + 1-
    + 2-
    + 3-
    + 4-
    + 5-
    + 6-
    / \
  2. 6 en série (un rouge connecté à un noir avec un seul rouge et noir non connecté pour les tests)
    + (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) -
    + 1- + 2- + 3- + 4- + 5- + 6-
  3. Deux ensembles de 3 en parallèle (3 rouges ensemble, 3 noirs ensemble, puis connectez 3 noirs aux 3 rouges de l'autre groupe, puis testez les 3 rouges / noirs non connectés)
    (+++) (--- +++) (- -)
    + 1- + 4-
    + 2- + 5-
    +3 -__ + 6-
    / \
  4. Trois séries de 2 en parallèle (2 rouges ensemble, 2 noirs ensemble, puis connectez 2 noirs à 2 rouges du groupe suivant puis recommencez pour le troisième groupe)
    (++) (- ++) (- + +) (-)
    + 1- + 3- + 5-
    +2 -__ + 4 -__ + 6-
    / \

  5. Juste pour le plaisir, connectez-les "mal" et voyez ce qui se passe
    (++) (- ++) (----) (++)
    + 1- + 3- -5+
    +2 -__ + 4 -__ -6+
    / \

Dans mes "images", () signifie connecter des fils, donc (++) signifie 2 rouges ensemble et (-) signifie 2 noirs ensemble et (- ++) signifie 2 rouges et 2 noirs de panneaux différents ensemble. J'ai également tenté de dessiner les panneaux sous forme de nombres, + 1- est le panneau un avec un fil rouge "+" et un fil noir "-".

S'amuser!


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Bienvenue sur StackExchange, Bill. Il y a un petit bouton d'outil schématique astucieux dans la barre d'outils de l'éditeur. (C'est ce que sweber a utilisé pour son schéma.) C'est beaucoup mieux que l'art ASCII!
Transistor
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