Визначення ефективності фотоелектричних модулів після відновлення в природних умовах освітленості

Автор(и)

  • Ірина Олексіївна Шведчикова Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0003-3005-7385
  • Андрій Сергійович Трихлеб Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0009-0005-9457-7349
  • Сергій Олександрович Трихлєб ТОВ «Голдвуд», Україна https://orcid.org/0009-0009-5498-9452
  • Світлана Анатоліївна Демішонкова Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0001-5678-8114
  • Володимир Миколайович Павленко Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-2163-8508

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.317829

Ключові слова:

фотоелектричний модуль, потенційно-індукована деградація, фотоелектрична генерація, система SCADA, ефективність відновлення

Анотація

Об’єктом дослідження є тонкоплівкові без фізичних пошкоджень фотоелектричні модулі, виготовлені за технологією CIGS, уражені потенційно-індукованою деградацією, після відновлення. Встановлено експериментальним шляхом можливість підвищення ефективності масиву відновлених фотоелектричних модулів типу Q.SMART UF L 105 в природних умовах освітленості до 50 % і вище по відношенню до нової еталонної фотоелектричної панелі. Отримано вираз для оцінки ефективності відновлених фотоелектричних панелей. Запропоновано використання відносного показника – індексу ефективності, який розраховується за даними питомої генерації фотоелектричних модулів. Під час проведення експерименту фотоелектричні панелі підключались до системи диспетчерського контролю та збору даних OpenSCADA. Експериментальні дослідження проводились в період осінь-зима за трьома погодними сценаріями: ясний день, змінна хмарність, суцільна хмарність. Питома місячна генерація фотоелектричних модулів визначалась як кількість енергії, виробленої протягом місяця на одиницю потужності, яка становить 100 Вт. Під час експерименту реєструвались похвилинні та погодинні коливання генерації фотоелектричних модулів. За результатами розрахунку індексу ефективності зроблено висновок про те, що виробництво електричної енергії відпрацьованими фотоелектричними модулями після відновлення в реальних умовах експлуатації забезпечує можливість їх вторинного використання.

Результати дослідження можуть бути покладені в основу оцінки ефективності відновлених фотоелектричних модулів, а отримані статистичні дані щодо їх продуктивності можуть бути використані при розробленні правил та стандартів для вторинного застосування відпрацьованих фотоелектричних панелей

Біографії авторів

Ірина Олексіївна Шведчикова, Київський національний університет технологій та дизайну

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Андрій Сергійович Трихлеб, Київський національний університет технологій та дизайну

Аспірант

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Сергій Олександрович Трихлєб, ТОВ «Голдвуд»

Головний інженер

Світлана Анатоліївна Демішонкова, Київський національний університет технологій та дизайну

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Володимир Миколайович Павленко, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інженерії енергосистем

Посилання

  1. Transforming our world: The 2030 Agenda for Sustainable Development. Available at: https://sdgs.un.org/2030agenda
  2. Shavolkin, O., Shvedchykova, I., Gerlici, J., Kravchenko, K., Pribilinec, F. (2022). Use of Hybrid Photovoltaic Systems with a Storage Battery for the Remote Objects of Railway Transport Infrastructure. Energies, 15 (13), 4883. https://doi.org/10.3390/en15134883
  3. Shavolkin, O., Shvedchykova, I., Lishchuk, V., Stanovskyi, Y. (2023). Improving a model of the hybrid photovoltaic system with a storage battery for local object’s self-consumption involving the setting of power consumed from the grid. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (123)), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280053
  4. Installed solar energy capacity (2024). Our World in Data. Retrieved. Available at: https://ourworldindata.org/grapher/installed-solar-pv-capacity
  5. Domínguez, A., Geyer, R. (2019). Photovoltaic waste assessment of major photovoltaic installations in the United States of America. Renewable Energy, 133, 1188–1200. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.08.063
  6. Weckend, S., Wade, A., Heath, G. (2016). End of Life Management: Solar Photovoltaic Panels. Office of Scientific and Technical Information (OSTI). https://doi.org/10.2172/1561525
  7. Yu, H. F., Hasanuzzaman, Md., Rahim, N. A., Amin, N., Nor Adzman, N. (2022). Global Challenges and Prospects of Photovoltaic Materials Disposal and Recycling: A Comprehensive Review. Sustainability, 14 (14), 8567. https://doi.org/10.3390/su14148567
  8. Solarpark Ammerland. GP JOULE. Available at: https://www.gp-joule.com/en/references/solar/solarpark-ammerland
  9. Pundiev, V., Rieztsov, V., Surzhyk, T., Shevchuk, V., SheikoІ. (2020). Disposal of photovoltaic modules. Problems and international experience. Vidnovluvana Energetika, 3 (62), 27–34. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.3(62).27-34
  10. Rahman, T., Mansur, A., Hossain Lipu, M., Rahman, Md., Ashique, R., Houran, M. et al. (2023). Investigation of Degradation of Solar Photovoltaics: A Review of Aging Factors, Impacts, and Future Directions toward Sustainable Energy Management. Energies, 16 (9), 3706. https://doi.org/10.3390/en16093706
  11. Pavlík, M., Beňa, L., Medved’, D., Čonka, Z., Kolcun, M. (2023). Analysis and Evaluation of Photovoltaic Cell Defects and Their Impact on Electricity Generation. Energies, 16 (6), 2576. https://doi.org/10.3390/en16062576
  12. Ohdaira, K., Komatsu, Y., Yamaguchi, S., Masuda, A. (2023). Second-stage potential-induced degradation of n-type front-emitter crystalline silicon photovoltaic modules and its recovery. Japanese Journal of Applied Physics, 62 (SK), SK1033. https://doi.org/10.35848/1347-4065/accb60
  13. Yilmaz, P., Schmitz, J., Theelen, M. (2022). Potential induced degradation of CIGS PV systems: A literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 154, 111819. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111819
  14. Zhang, J., Cao, D., Cui, Y., Wang, F., Putson, C., Song, C. (2019). Influence of potential induced degradation phenomena on electrical insulating backsheet in photovoltaic modules. Journal of Cleaner Production, 208, 333–339. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.10.057
  15. Krýsová, H., Neumann-Spallart, M., Tarábková, H., Paušová, Š., Janda, P., Maixner, J. et al. (2021). Reconstruction of SnO2 after cathodic polarization of FTO films - A simple way of fabricating orthorhombic SnO2. Materials Chemistry and Physics, 273, 125038. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.125038
  16. Yu, J., Li, J., Zhao, Y., Lambertz, A., Chen, T., Duan, W., Liu, W. et al. (2021). Copper metallization of electrodes for silicon heterojunction solar cells: Process, reliability and challenges. Solar Energy Materials and Solar Cells, 224, 110993. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.110993
  17. Kazem, H. A., Chaichan, M. T., Al-Waeli, A. H. A., Aloqab, W. T., Alnaser, W. E. (2024). Causes, consequences, and treatments of induced degradation of solar PV: a comprehensive review. Arab Journal of Basic and Applied Sciences, 31 (1), 177–191. https://doi.org/10.1080/25765299.2024.2318908
  18. Dwivedi, D., Babu, K. V. S. M., Yemula, P. K., Chakraborty, P., Pal, M. (2024). Identification of surface defects on solar PV panels and wind turbine blades using attention based deep learning model. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 131, 107836. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2023.107836
  19. Millah, I. S., Chang, P. C., Teshome, D. F., Subroto, R. K., Lian, K. L., Lin, J.-F. (2022). An Enhanced Grey Wolf Optimization Algorithm for Photovoltaic Maximum Power Point Tracking Control Under Partial Shading Conditions. IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society, 3, 392–408. https://doi.org/10.1109/ojies.2022.3179284
  20. Seo, H.-C. (2022). Development of New Protection Scheme in DC Microgrid Using Wavelet Transform. Energies, 15 (1), 283. https://doi.org/10.3390/en15010283
  21. Tsanakas, J. A., van der Heide, A., Radavičius, T., Denafas, J., Lemaire, E., Wang, K. et al. (2019). Towards a circular supply chain for PV modules: Review of today’s challenges in PV recycling, refurbishment and re‐certification. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 28 (6), 454–464. https://doi.org/10.1002/pip.3193
  22. Luo, W., Khoo, Y. S., Hacke, P., Naumann, V., Lausch, D., Harvey, S. P. et al. (2017). Potential-induced degradation in photovoltaic modules: a critical review. Energy & Environmental Science, 10 (1), 43–68. https://doi.org/10.1039/c6ee02271e
  23. Tao, M., Fthenakis, V., Ebin, B., Steenari, B., Butler, E., Sinha, P. et al. (2020). Major challenges and opportunities in silicon solar module recycling. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 28 (10), 1077–1088. https://doi.org/10.1002/pip.3316
  24. OpenSCADA. Available at: http://oscada.org/ua/golovne/
  25. Largest manufacturers of thin-film solar cells: By capacity. Statista. Available at: https://www.statista.com/statistics/244962/thin-film-solar-cell-manufacturers-based-on-capacity/
  26. Trykhlieb, A. S., Panasiuk, I. V. (2023). Research of the process of restoration of degraded solar panels. Technologies and Engineering, 5, 27–34. https://doi.org/10.30857/2786-5371.2022.5.3
  27. Q.Smart UF L 105. SecondSol GmbH. Available at: https://www.secondsol.com/en/anzeige/20107/modules/thin-film/cis-cigs/q-cells/q-smart-uf-l-105
  28. Soniachna batareia Risen RSM110-8-545M TITAN, 545 Vt. Available at: https://solar-tech.com.ua/ua/solar-electricity/solar-panels/solnechnaya-batareya-risen-rsm110-8-545m-titan.html
  29. Insoliatsiya: Vplyv na vyrobnytstvo elektroenerhiyi soniachnymy paneliamy. Solar Garden. Available at: https://www.solargarden.com.ua/insolyatsiya-vplyv-na-vyrobnytstvo-elektroenergiyi-sonyachnymy-panelyamy/
  30. Ohdaira, K., Akitomi, M., Chiba, Y., Masuda, A. (2023). Potential-induced degradation of n-type front-emitter crystalline silicon photovoltaic modules – Comparison between indoor and outdoor test results. Solar Energy Materials and Solar Cells, 249, 112038. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2022.112038
Визначення ефективності фотоелектричних модулів після відновлення в природних умовах освітленості

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-30

Як цитувати

Шведчикова, І. О., Трихлеб, А. С., Трихлєб, С. О., Демішонкова, С. А., & Павленко, В. М. (2024). Визначення ефективності фотоелектричних модулів після відновлення в природних умовах освітленості. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8 (132), 16–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.317829

Номер

Том 6 № 8 (132) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Iryna Shvedchykova, Andrii Trykhlieb, Serhii Trykhlieb, Svitlana Demishonkova, Volodymyr Pavlenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.