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Solarsysteme prüfen – von der Zelle bis hin zu vollständigen Arrays
Solarzellen funktionieren in vielerlei Hinsicht ähnlich wie Pflanzen, die Sonnenenergie durch Photosynthese umwandeln. Während Pflanzen Millionen von Jahren der Evolution benötigen, um ihren Wirkungsgrad zu verbessern, haben Ingenieure in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte bei der Effizienz von Solarzellen gemacht. Ganz gleich, ob Sie an den Quantengrenzen des Wirkungsgrads von Solarzellenmaterialien arbeiten oder Materialien der nächsten Generation für verbesserte Wechselrichter verwenden, Tektronix bietet Lösungen, die Ihre Arbeit beschleunigen.
Erfahren Sie, wie es geht:
Tektronix ermöglicht eine neue Generation von Innovatoren
Tektronix arbeitet mit Ingenieuren auf der ganzen Welt zusammen, wie z. B. dem Innoptus Solar Team, um die Solarenergie auf die nächste Stufe zu heben. Erneuerbare Energien sind für die Zukunft unseres Planeten von entscheidender Bedeutung und Tektronix unterstützt Ingenieure dabei, ihre Fortschritte durch Prüfungen, Simulation, Charakterisierung usw. zu beschleunigen.
Techniken für Solaranlagen
Wechselrichter für Wohngebäude prüfen
Eine der wichtigsten Komponenten einer Solarstromanlage ist der Solarwechselrichter. Solarwechselrichter erzeugen Wechselstrom aus der von Solar-Arrays abgegebenen Gleichstromenergie. Ein einkanaliger DC/AC-Wechselrichter kann an mehrere parallel geschaltete Solarmodule angeschlossen werden. Die Leistung dieser Solaranlage kann zwischen 100 und 600 VDC liegen. Wechselrichter für den Hausgebrauch nutzen diesen Gleichstromeingang und erzeugen in der Regel 3 bis 12 kW einphasigen, zweiphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom, der in das Stromnetz eingespeist wird.
Diese Wechselrichter verwenden eine Technik, die als Maximum Power Point Tracking (MPPT) bezeichnet wird, um die maximale Leistung aus den Solar-Arrays zu gewinnen. Zum Prüfen dieser Wechselrichter werden automatisch regelnde Netzteile wie die Serie EA 10000 verwendet, um das Solar-Array zu simulieren. Diese Netzgeräte sind in der Lage, eine Reihe von Bestrahlungsstärken zu simulieren, um die Bestrahlung eines Array über den ganzen Tag hinweg zu simulieren. Gleichzeitig ermöglicht die automatische Bereichswahl es, mit einem Netzteil mit geringerer Leistung die für die Simulation erforderlichen Spannungen und Ströme zu erreichen, ohne unnötig Geld für Strom ausgeben zu müssen.
Durch die Programmierung von elektronischen Gleichstromlasten wie der Serie EA ELR 10000 in verschiedenen Strom- oder Widerstandsprofilen können diese Messungen leicht durchgeführt werden. Diese elektronischen Lasten sind ideal für Brennstoffzellenprüfungen mit einer Eingangsleistung von bis zu 30 kW, die in einem System auf bis zu 3,84 MW erweitert werden kann. Ein eingebauter Arbiträrwellenformgenerator ermöglicht dynamische Prüfungen, während die Regenerationsfähigkeit bis zu 96 % der Energie aus den Brennstoffzellen auffängt, die sonst als Wärme verloren ginge.
Große Solaranlagen simulieren
Kommerzielle Solarwechselrichter arbeiten in der Regel im Bereich von 30 bis 1 MW mit einer Gleichstromeingangsspannung der Solaranlage von bis zu 1500 VDC und erzeugen dreiphasigen Wechselstrom. Bei diesen Leistungsstufen ist es nicht praktikabel, einen einzelnen Array-Eingang zu verwenden. Stattdessen verfügen kommerzielle Wechselrichter über mehrere MPPT-Eingänge (Maximum Power Point Tracking), die auf DC/DC-Ebene summiert werden, bevor sie in den DC/AC-Wechselrichter eingespeist werden. Um diesen Wechselrichtertyp zu testen, würden Sie mehrere Netzteile mit automatischer Bereichswahl verwenden – eines für jeden Eingang. Dank der Fähigkeit der Netzteile der EA 10000-Serie, bis zu 64 Einheiten parallel zu schalten und gleichzeitig Solarzellen zu simulieren, stellt dieser parallele Bedarf kein Problem dar. Darüber hinaus können Sie jede Gleichstromversorgung unabhängig programmieren, um unterschiedliche Bestrahlungsprofile zu simulieren. Beispielsweise können Sie an einem Wechselrichter-Eingang ein Solar-Array bei voller Sonneneinstrahlung simulieren, während Sie an einem anderen Eingang ein Solarpanel simulieren, das teilweise oder vollständig beschattet ist.
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Die Clarius-Software des 4200A-SCS vereinfacht die Charakterisierung von Solarzellen.
Weitere Informationen:
Grundlagen der Solarzellen-Charakterisierung – Effizienzprüfung leicht gemacht
Zellen charakterisieren
Physikalisch gesehen ist eine Solarzelle nichts anderes als ein spezieller pn-Übergang, der den in allen Halbleitern vorhandenen internen photoelektrischen Effekt ausnutzt. Ein Hauptaugenmerk der Solarzellenforscher liegt auf der Verbesserung der Zelleffizienz und der Maximierung der Energiegewinnung aus diesem Prozess. Dies erfordert präzise Strom-Spannungs-Messungen (I-V) sowohl von neuen Materialien als auch von fertigen Zellen. Keithley Source Measure Units wie die Graphical 2400 Series und die 2600B Series sind dank ihrer 4-Quadranten-Quelle/Senke-Fähigkeit und ihrer Präzisionsmessung wichtige Werkzeuge für Forscher. Für fortschrittlichere Labore ist der 4200A-SCS-Parameteranalysator aufgrund seiner zusätzlichen Kapazitätsspannungs- (CV) und Impulsfunktionen sowie seiner integrierten Bibliothek mit Prüfungen und Beispielergebnissen für IV-, CV-, Cf-, DLCP-, Impuls-IV- und Widerstandsprüfungen bei Solarzellen von Bedeutung.
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