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Wirkungsgrad Solarmodul

Am heutigen Tag haben wir einen Versuch zum Wirkungsgrad des Solarmoduls gemacht. Wir haben das Solarmodul in einen Stromkreis mit einem Elektrolyseur, zwei Multimetern und einer Widerstandsdekade angeschlossen.

Zunächst bestrahlten wir das Solarmodul mit Hilfe einer speziellen Lampe für circa 5 Minuten, um Fehler z.B. durch Temperaturschwankungen zu vermeiden. Anschließend haben wir die Strom-Spannungs-Kennlinie aufgenommen, indem wir verschiedene Widerstände in die Schaltung eingesetzt haben. Zu dem jeweiligen Widerstand wurden dann die zugehörige Spannung und Stromstärke an den Multimetern abgelesen und notiert.

Unsere Messwerte können der folgenden Tabelle entnommen werden:

 Solarzelle Tab1

Wie zu sehen ist, haben wir aus den ermittelten Werten für die Spannung und die Stromstärke die jeweilige Leistung berechnet. Im nächsten Schritt haben wir dann die Leistung gegen die Spannung in einem Diagramm aufgetragen:

Solarzelle Dia2

Aus diesem Diagramm konnten wir nun den Punkt der maximal abgegebenen elektrischen Leistung des Solarmoduls bestimmen. Dieser Punkt wird auch als „Maximum Power Point = MPP“ bezeichnet. Der MPP liegt in unserem Fall bei einer Leistung von P = 0,198 W.

 

Im nächsten Schritt folgte die Bestimmung des Wirkungsgrades von unserem Solarmodul. Hierfür mussten wir zunächst die Fläche des Solarmoduls bestimmen. Nachdem wir diese erfolgreich berechnet hatten konnten wir nun durch den maximalen Kurzschlussstrom die flächenbezogene Strahlungsleistung für das Solarmodul berechnen und mit der Fläche des Moduls multiplizieren um die eingestrahlte Leistung der Lampe zu berechnen.

Wir ermittelten hierbei einen Wert von 7,48 W für die eingestrahlte Leistung. Mit einem Wirkungsgrad von 2,65% ist die Leistung des Solarmoduls verhältnismäßig schlecht. Dies können wir uns nur durch Fehler in der Messung durch ungenaues Arbeiten beim Aufbau der Lampe (Abstand richtig eingestellt, Modul wirklich senkrecht bestrahlt), zu kurze Wartezeiten so dass die Messwerte sich noch nicht stabilisiert hatten oder fehlerhafte Messgeräte erklären.

 

Sollte sich die Möglichkeit ergeben, werden wir die Messung nochmals wiederholen.

 

Quelle:

Cornelia Voigt, Stefan Höller, Uwe Küter: Brennstoffzellen im Unterricht – Grundlagen, Experimente, Arbeitsblätter; H2ydrogeit Verlag (2013); 3. Auflage

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