IPEH. Intelligent Products with Energy Harvesting

IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting

2de gebruikersvergadering 13 oktober 2015

1

Agenda

Agenda

12u00 – 12u40: Lunch 12u40 – 13u40: Testopstellingen Licht en Trillingen 13u40 – 14u40: Haalbaarheidsstudie en energiemeter 14u40 – 14u50: Use case 14u50 – 15u00: Toelichting WIKI en Q&A

IPEH – Intelligent Products with Energy Harvesting

2

Testbed fotovoltaïsche cellen


●

Inleiding tot fotovoltaïsche technologie

●

Bestaande testsystemen

●

Indoor testbed fotovoltaïsche cellen

●

Vergelijkende studie

●

–

Indoor zonnecellen

–

Indoor lichtbronnen

Conclusie


3



●


●


●


●


●

–

Indoor zonnecellen

–

Indoor lichtbronnen

Conclusie


4


Omgevingslicht: theoretisch vermogen Direct zonlicht

Zonlicht door kantoorraam

Verlichte kantoorruimtes

10 – 100 mW/cm²

1 - 10 mW/cm²

0,001 - 1 mW/cm²

Bron: Randall, J. F., and J. Jacot. "The performance and modelling of 8 photovoltaic materials under variable light intensity and spectra." World Renewable Energy Congress VII & Expo. No. LPM-CONF-2002-006. 2002.


5


Omgevingslicht: spectrum


6


Efficiëntie zonnecellen Zonnecel type

Typische conversie efficiëntie (%)

Outdoor efficiëntie 100 mW/cm²

Indoor efficiëntie 0,5 mW/cm²

Mono-krystallijn silicium

12 tot 15

15,7

7,8

Poly-krystallijn silicium

11 tot 14

14,4

3,4

Amorfe silicium

6 tot 8

7,2

6,3

Cadmium telluride (CdTe)

7 tot 10

7,5

6,5

Introductie tot fotovoltaïsche technologie 8 tot 12 12,9

6

Koper indium diselenide (VIS – CGIS)

Source: Beeby, Stephen, and Neil White. Energy harvesting for autonomous systems. Artech House, 2010. Source: Prasad, Deo, and Mark Snow. Designing with solar power: a source book for building integrated photovoltaics (BiPV). Routledge, 2014. APA


7


Opgenomen vermogen Punt van het maximale vermogen berekening – maximum power point tracking (MPPT)


8


Ontwerpparameters van testbed ●

●

●

●

Te meten vermogen zal zich situeren rond 0,0001 – 0,1 mW/cm² (10% efficiëntie) Maximum power point tracking Opgenomen vermogen afhankelijk van omgevingslicht en gebruikte zonnecel Lichtmetingen onafhankelijk van het spectrum a.d.v verlichtingssterkte (lux)


9


Agenda

●


●


●


●


●

–

Indoor zonnecellen

–

Indoor lichtbronnen

Conclusie


10


Beschikbare commerciële systemen

●

Lichttechnik – PSS 10 II: 500 – 1000 W/m²

●

Solar light company: 500 – 1000 W/m²

●

DYESOL: 150 W

●

Atlas-mts: 1700 W


11


Agenda

●


●


●


●


●

–

Indoor zonnecellen

–

Indoor lichtbronnen

Conclusie


12




13


Ontwerpvereisten

●

Testen onder verschillende lichtbronnen –

Gloeilamp

–

Halogeenlamp

–

LED lamp

–

Fluorescente lamp (TL)

●

Uitmeten van zonnecellen tot 50mA – 10V

●

Overdraagbare metingen


14


Ontwerpvereisten: realisatie ●

●

Testen onder verschillende lichtbronnen –

3 maal 2 x E27 sockets

–

1 maal 2 x GE10 sockets

–

1 maal 1 x TL socket

Uitmeten van zonnecellen tot 50mA – 10V –

●

Mogelijk om 80mA bij 24V uit te meten

Overdraagbare metingen –

Metingen exporteerbaar als JSON-object

–

Grafische weergave


15


Overdraagbare metingen ●

Grafische weergave

●

JSON-object


16


Types metingen Static stabilize lamp –

Stabiliseert de lamp op een bepaalde verlichtingssterkte


17


Types metingen Solar panel static test –

Vergelijkende test voor zonnecellen onder verschillende lichttypes


18


Types metingen Solar panel sweep test –

Test voor verzamelen van meetgegevens voor flowchart


19


Agenda

●


●


●


●


●

–

Indoor zonnecellen

–

Indoor lichtbronnen

Conclusie


20


Indoor zonnecellen: amorf Si (1000 lux)


21


Indoor zonnecellen: polykristallijn Si (1000 lux)


22


Indoor lichtbronnen ●

Wetgeving omtrent verlichtingssterkte (lux)

Kantoor

Assemblage

Onderwijs

Verlichtingssterkte

Type

Verlichtingssterkte

Type

Schrijven, typen, dataverwe rking

500

Ruw

200

Klaslokaal

300

Onderzoeks /behandelrui mte

Receptie

300

Matig

300

Auditoriu m

500

Scanner

CAD tekenen

500

Fijn

500

Sporthal

300

Operatieka mer

1000

Precisie

750

Keuken

500

Wachtzone

200

Trappen

150

Type

●

Gezondheidszorg Verlichtingssterkte

Type

Verlichtingssterkte 1000

50

Belangrijke waardes: 150 – 300 – 500 – 1000


23


Indoor lichtbronnen: 2 x 8 watt LED lamp ●

●

Amorfe Si: 62,7 cm² Verlichtingssterkte (lux)

150

300

500

1000

Maximum vermogenspunt (µW)

66,7

154,4

460,8

1156,2

Vermogen/opp (µW/cm²)

1,06

2,46

7,35

18,44

Verlichtingssterkte (lux)

150

300

500

1000


56,2

178,5

326

912,2


2,42

7,69

14,05

39,32

Polykristallijn Si: 23,2 cm²


24


Indoor lichtbronnen: 2 x 50 watt halogeen lamp ●

Amorfe Si: 62,7 cm²


150

300

500

1000


48,3

147,15

368,6

1270,6


0,77

2,35

5,88

20,27


150

300

500

1000

Maximum vermogenspunt (mW)

2,23

4,33

6,91

12,8


96,1

186,6

297,8

552

●

Polykristallijn Si: 23,2 cm²


25


Indoor lichtbronnen: 1 x 36 watt TL ●

Amorfe Si: 62,7 cm² Verlichtingssterkte

150

300

500

1000


81,1

156,14

395,3

929,8

1,29 1,293461

2,49 2,490271

6,30 6,304625

14,83 14,82935


●

Polykristallijn Si: 23,2 cm² Verlichtingssterkte

150

300

500

1000


46,8

122,8

255,4

711,5


2,02

5,29

11

30,67


26


Vergelijking met theoretische waardes ●

●

Theoretisch –

0,1 – 100 µW/cm² uit omgevingslicht

–

Indoor efficiëntie ●

Amorf: 6,8%

●

Poly-kristallijn: 3,4%

Gemeten –

0,77 – 552 µW/cm² uit omgevingslicht

–

Indoor efficiëntie ●

Onafhankelijk van vermogen lamp

●

Gestabiliseerd op verlichtingssterkte


27


Agenda

●


●


●


●


●

–

Indoor zonnecellen

–

Indoor lichtbronnen

Conclusie


28

Conclusie

Metingen

●

●

Spectrum is naast efficiëntie zeer belangrijk Amorfe cellen voor indoor licht niet altijd beter als polykristallijne cellen –

●

●

Warme lichtbronnen → polykristallijne cellen

Meer metingen uitvoeren met monokristallijne, CdTe en CGIS cellen Mogelijk om energie te winnen zelf uit lage verlichtingssterktes


29

Conclusie

Algemeen besluit

●

●

De indoor fotovoltaïsche testopstelling is operationeel Nabootsen zonlicht is reeds commercieel beschikbaar –

●

Overdraagbare metingen voor flowchart –

●

Praktische module voor outdoor testen

JSON-objecten

Onderzoek naar omzetting van verkregen vermogen


30

IPEH. Intelligent Products with Energy Harvesting

Recommend Documents