De verkningsgrader som togs fram med ekvation (2) presenteras i Figur 33. Under dagen hade vattenmodulen en verkningsgrad som var minimalt högre än hos landmodulen. Verkningsgradens medelvärde under dagen för vatten- och landmodulen blev 11,99 % respektive 11,98 % med en differens på 0,01 % mellan modulerna. Verkningsgraderna var så pass lika då ekvation (2) beräknades med modulernas märkeffekt.
Figur 33 Modulernas verkningsgrad framtagen med ekvation 3.
5
DISKUSSION
Under experimentet så producerade vattenmodulen mer effekt än landmodulen. De olika sensorvärdena mellan modulerna visade även på att skillnaderna var små. Landmodulen hade en kallare celltemperatur med cirka 0,85°C vilket skulle ha inneburit en högre verkningsgrad och effektutveckling hos den landplacerade.
För att korrigera effektvariationen hos modulerna så undersöktes effektskillnaderna vid cirka 900 W/m2 och båda stod på land bredvid varandra. Då vattenmodulen producerade en högre effekt redan från början, cirka 6,9W, än vad landmodulen gjorde under testerna så drogs denna effektskillnad bort från de mätresultat som gjordes vid Sala som även här låg runt 900 W/m2. Detta resulterade i att landmodulen hade en högre elproduktion än vad
vattenmodulen hade under experimentet. En uppskattning blev att landmodulen
producerade ungefär 1W mer än vattenmodulen i snitt under tiden som solinstrålningen var över 900 W/m2.
Detta tyder på att den modul som har lägst temperatur också producerar mer effekt vilket kan härledas till temperaturkoefficienten hos solcellerna.
Eftersom skillnaden i mätresultaten från Sala var marginell mellan de båda modulerna innebär detta att den faktiska felrisken hos mätutrustningens toleranser blir mer signifikant än om skillnaden i mätresultaten hos modulerna skulle varit större. Detta innebär således att toleranser i utrustningen kan innebära att noggrannheten försämras och medför ett felaktigt eller missvisande resultat. Även fast utrustningen kalibrerades så kommer alltid en viss avvikelse att finnas i mätresultaten. En känslighetsanalys där de olika toleranserna hos utrustningen togs i hänsyn och undersöktes visade på att de variabler som hade störst inverkan på resultatet var global solinstrålning och celltemperaturen hos modulerna. Med hänsyn till toleranser i temperaturvärdena hos termistorerna som låg på 0,75 % skulle detta kunna innebära en teoretisk felrisk på cirka 0,59°C vilket skulle ge en avvikelse på 0,25 % i verkningsgrad mellan modulerna härlett till temperaturkoefficienten. Pyranonometerns tolerans på 5 % avvikelse skulle kunna påverka den teoretiskt framtagna verkningsgraden med cirka ±0,02 %. Sensorerna som användes för att mäta lufttemperaturen hade en tolerans på ±0,5°C, ifall sensorerna skulle ha största möjliga differens skulle detta påverka
verkningsgraden med ungefär ±0,01 % enligt känslighetsanalysen. Det skulle kunna resultera i att lufttemperaturerna i Figur 25 hade kunnat vara omvända och då skulle samtliga
mätningar peka på att landmodulen hade en lägre temperatur under dagen i förhållande till vattenmodulen. Toleranserna i utrustningen kan alltså innebära att resultaten blir fel eller missvisande då skillnaderna var små som dom var under mätningarna.
Modulerna placerades under experimentet cirka tio meter ifrån varandra. Marken under landmodulen var fuktig då jorden sugit upp vatten ifrån sjön och höll sig därför kallare under dagen än förväntat vilket gav en något lägre temperatur hos landmodulen (0,85°C). Hade istället landmodulen placerats på en annan geografisk plats med samma förutsättningar i solinstrålning och vindhastighet men utan omkringliggande vatten och fuktig mark hade resultaten antagligen blivit omvända med att vattenmodulen skulle få en högre
verkningsgrad och uteffekt.
De teoretiska beräkningarna för modulernas verkningsgrader som räknades fram i Figur 33 visade på en väldigt liten skillnad i modulernas verkningsgrad, vilket inte gav någon
signifikant skillnad under tidsperioden mätningarna utfördes, då modulerna låg så nära inpå varandra och fick i princip samma förutsättningar.
Metoden resulterade i att en stor del av tiden till projektet gick åt för att konstruera mätanordningar och kalibrera dessa. Detta medförde en begränsad tid till att utföra
experimentet vilket påverkade det slutgiltiga resultatet. För att få ett mer robust underlag till resultatet skulle testet behövas utföras under en längre tidsperiod och helst på olika platser hos modulerna.
De främsta begränsningarna i studien var tiden experimentet utfördes på samt de val av placeringar för testet som fanns tillgodo. Utrustningen och konstruktionen av dessa var dock efter tester samt justeringar bra och skulle kunna användas för att utföra experimentet igen.
6
SLUTSATSER
Slutsatsen varför att modultemperaturen på den landplacerade modulen blev lägre än den vattenplacerade var av två anledningar. Dels då marktemperaturen var lägre under dagen och dels då flytanordningen av rent praktiska begränsningar var tvungen att placeras där den gjorde (för att kunna spänna upp flotten så den stod i samma väderriktning under dagen som landmodulen). Det hade varit bättre att placera modulerna längre ifrån varandra som
tidigare nämnts eller ha placerat flytanordningen längre ut på sjön för att möjligtvis få ett tydligare resultat. Jämförelsen mellan effektsimuleringarna och de uppmätta effektvärdena tyder på en relativ likhet, vattenmodulen hade ett RMSE värde på 111 och landmodulens RMSE värde var 81, men skulle kunna förbättras. Verkningsgraderna som beräknades med ekvation (2) visade på väldigt små skillnader då modulernas förhållanden var snarlika. Skillnaden blev 0,01 % och var inte signifikant då felmarginalerna var större än det faktiska resultatet.
7
FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE
Ytterligare undersökningar och mätningar inom den undersökta kylmetoden är av intresse. I arbetet undersöktes enbart två moduler på en specifik plats under en avsevärt begränsad tidsperiod. Det vore av intresse och vikt att utföra testet under ett längre tidsspann och även utföra testet på flera geografiska placeringar som har andra förutsättningar i klimat och solinstrålning för att kunna dra mer konkreta slutsatser.
REFERENSER
[1] ”What is STC ,NOCT, Temperature coefficient? How are they related? - Taipo energy”. [Online]. Tillgänglig vid: http://www.taipo-tech.com/index.php/stc-and-noct/. [Åtkomstdatum: 19-juni-2018].
[2] afshan on 20 O. 2017 how to know from I. values of modules that how much it is degraded???? Reply, ”Standard Test Conditions (STC): definition and problems”, Sinovoltaics - Your Solar Supply Network. [Online]. Tillgänglig vid:
http://sinovoltaics.com/learning-center/quality/standard-test-conditions-stc-definition- and-problems/. [Åtkomstdatum: 20-maj-2018].
[3] ”EU och resurseffektivitet (EU 2020)”, Naturvårdsverket. [Online]. Tillgänglig vid: https://www.naturvardsverket.se/Miljoarbete-i-samhallet/EU-och-internationellt/EUs- miljooarbete/EU-och-resurseffektivitet-EU-2020/. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018]. [4] ”2020 Energy Strategy - Energy - European Commission”, Energy. [Online]. Tillgänglig
vid: /energy/en/topics/energy-strategy-and-energy-union/2020-energy-strategy. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[6] ”Energi i världen”. [Online]. Tillgänglig vid: http://www.energikunskap.se/sv/FAKTABASEN/Energi-i-varlden/. [Åtkomstdatum: 17- apr-2018]. [7] ”WPP2017_POP_F01_1_TOTAL_POPULATION_BOTH_SEXES.xlsx”. [Online]. Tillgänglig vid: https://view.officeapps.live.com/op/view.aspx?src=https://esa.un.org/unpd/wpp/DVD/ Files/1_Indicators%20(Standard)/EXCEL_FILES/1_Population/WPP2017_POP_F01_1 _TOTAL_POPULATION_BOTH_SEXES.xlsx. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[8] ”BP Statistical Review of World Energy 2017”, s. 52.
[9] ”Research Cell Efficiency Records | Department of Energy”. [Online]. Tillgänglig vid: https://www.energy.gov/eere/solar/downloads/research-cell-efficiency-records. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[10] ”Energimyndigheten "uppfoljning-av-utvecklingen-for-investeringar-i-solenergi- 2016-er2016_31.pdf”. .
[11] ”China’s Emissions: More Than U.S. Plus Europe, and Still Rising - The New York Times”. [Online]. Tillgänglig vid:
https://www.nytimes.com/2018/01/25/business/china-davos-climate-change.html. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[12] ”New world record for solar cell efficiency at 46% — Fraunhofer ISE”, 23-aug-2015. [Online]. Tillgänglig vid:
https://web.archive.org/web/20150823133519/http://www.ise.fraunhofer.de/en/press- and-media/press-releases/press-releases-2014/new-world-record-for-solar-cell-
efficiency-at-46-percent. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[13] ”Solar Radiation and the Earth System”, 25-apr-2016. [Online]. Tillgänglig vid:
https://web.archive.org/web/20160425164312/http://education.gsfc.nasa.gov/experime ntal/July61999siteupdate/inv99Project.Site/Pages/science-briefs/ed-stickler/ed-
irradiance.html. [Åtkomstdatum: 20-maj-2018].
[14]GreenMatch, ”Installation Cost of Solar Panels (2018) | GreenMatch”. [Online].
Tillgänglig vid: https://www.greenmatch.co.uk/blog/2014/08/what-is-the-installation- cost-for-solar-panels. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[15] R. Cazzaniga, M. Cicu, M. Rosa-Clot, P. Rosa-Clot, G. M. Tina, och C. Ventura, ”Floating photovoltaic plants: Performance analysis and design solutions”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 81, s. 1730–1741, jan. 2018.
[16] ”Photovoltaics and Electricity - Energy Explained, Your Guide To Understanding Energy - Energy Information Administration”. [Online]. Tillgänglig vid:
https://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=solar_photovoltaics. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[17] ”How do Photovoltaics Work? | Science Mission Directorate”. [Online]. Tillgänglig vid: https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells.
[Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[18] ”Monocrystalline vs. Polycrystalline Solar Panels | EnergySage”. [Online]. Tillgänglig vid: https://www.energysage.com/solar/101/monocrystalline-vs-polycrystalline-solar- panels/. [Åtkomstdatum: 19-apr-2018].
[19] S. Nižetić, D. Čoko, A. Yadav, och F. Grubišić-Čabo, ”Water spray cooling technique applied on a photovoltaic panel: The performance response”, Energy Convers. Manag., vol. 108, s. 287–296, jan. 2016.
[20] E. Radziemska, ”The effect of temperature on the power drop in crystalline silicon solar cells”, Renew. Energy, vol. 28, nr 1, s. 1–12, jan. 2003.
[21] S. Dubey, J. N. Sarvaiya, och B. Seshadri, ”Temperature Dependent Photovoltaic (PV) Efficiency and Its Effect on PV Production in the World – A Review”, Energy Procedia, vol. 33, s. 311–321, jan. 2013.
[22] E. Skoplaki och J. A. Palyvos, ”On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: A review of efficiency/power correlations”, Sol. Energy, vol. 83, nr 5, s. 614–624, maj 2009.
[23] S. Chander, A. Purohit, A. Sharma, Arvind, S. P. Nehra, och M. S. Dhaka, ”A study on photovoltaic parameters of mono-crystalline silicon solar cell with cell temperature”, Energy Rep., vol. 1, s. 104–109, nov. 2015.
[24] M. Khalis, R. Masrour, G. Khrypunov, M. Kirichenko, D. Kudiy, och M. Zazoui, ”Effects of Temperature and Concentration Mono and Polycrystalline Silicon Solar Cells: Extraction Parameters”, J. Phys. Conf. Ser., vol. 758, s. 012001, okt. 2016.
[25] ”ENF Ltd.” [Online]. Tillgänglig vid: /pv/panel-datasheet/Polycrystalline/18675. [Åtkomstdatum: 21-maj-2018].
[26] ”Improving the effectiveness of a photovoltaic water pumping system by spraying water over the front of photovoltaic cells - ScienceDirect”. [Online]. Tillgänglig vid: https://www-sciencedirect-com.ep.bib.mdh.se/science/article/pii/S0960148108001006. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[27] L. Luyao, W. Qinxing, L. Haiyang, L. Hailong, S. Qie, och R. Wennersten, ”Power Generation Efficiency and Prospects of Floating Photovoltaic Systems - ScienceDirect”. [Online]. Tillgänglig vid: https://www-sciencedirect-
com.ep.bib.mdh.se/science/article/pii/S1876610217305246. [Åtkomstdatum: 17-apr- 2018].
[28] O. Saad och M. Behnia, ”Improving Photovoltaic Module Efficiency... (PDF Download Available)”. [Online]. Tillgänglig vid:
https://www.researchgate.net/publication/233002128_Improving_Photovoltaic_Modul e_Efficiency_Using_Water_Cooling. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[29] S. Krauter, ”Increased electrical yield via water flow over the front of photovoltaic panels”, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 82, nr 1, s. 131–137, maj 2004.
[30] S. Armstrong och W. G. Hurley, ”A thermal model for photovoltaic panels under varying atmospheric conditions”, Appl. Therm. Eng., vol. 30, nr 11, s. 1488–1495, aug. 2010.
[31] Y. Zifeng, Y. Dajiang, L. Pohua, och Y. Huiming, ”Simulation and experimental validation of heat transfer in a novel hybrid solar panel - ScienceDirect”. [Online]. Tillgänglig vid: https://www-sciencedirect-com.ep.bib.mdh.se/science/article/pii/S0017931011005722. [Åtkomstdatum: 17-apr-2018].
[32] F. Spertino, A. D’Angola, D. Enescu, P. Di Leo, G. V. Fracastoro, och R. Zaffina, ”Thermal–electrical model for energy estimation of a water cooled photovoltaic module”, Sol. Energy, vol. 133, s. 119–140, aug. 2016.
[33] T. J.K och Y. Tripanagnostopoulos, ”Performance improvement of PV/T solar collectors with natural air flow operation - ScienceDirect”. [Online]. Tillgänglig vid: https://www-sciencedirect-
com.ep.bib.mdh.se/science/article/pii/S0038092X07001260. [Åtkomstdatum: 17-apr- 2018].
[34] A. Sahu, N. Yadav, och K. Sudhakar, ”Floating photovoltaic power plant: A review”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 66, s. 815–824, dec. 2016.
[35] M. Rosa-Clot, G. M. Tina, och S. Nizetic, ”Floating photovoltaic plants and
wastewater basins: an Australian project”, Energy Procedia, vol. 134, s. 664–674, okt. 2017.
[36] J. Siecker, K. Kusakana, och B. P. Numbi, ”A review of solar photovoltaic systems cooling technologies”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 79, s. 192–203, nov. 2017. [37] Y.-K. Choi, N.-H. Lee, och K.-J. Kim, ”Empirical Research on the efficiency of
Floating PV systems compared with Overland PV Systems”, s. 6.
[38] ”(1) Electrical Behavior and Optimization of Panels and Reflector of a Photovoltaic Floating Plant”, ResearchGate. [Online]. Tillgänglig vid:
https://www.researchgate.net/publication/235736393_Electrical_Behavior_and_Optim ization_of_Panels_and_Reflector_of_a_Photovoltaic_Floating_Plant. [Åtkomstdatum: 21-maj-2018].
[39] ”Flytande solceller frös in i svensk sjö”, VVS-Forum. [Online]. Tillgänglig vid: https://www.elinstallatoren.se/innehall/nyheter/2017/juni/flytande-solceller-fros-in-i- svensk-sjo/. [Åtkomstdatum: 19-juni-2018].
[40] P. Kovacs, M. Persson, S. Svensson, S. Åström, och M. Khajehalijani, ”Jämförande provning av mindre nätanslutna solelsystem- En förstudie”, s. 83.
[41]T. Ma, H. Yang, och L. Lu, ”Long term performance analysis of a standalone photovoltaic system under real conditions”, Appl. Energy, vol. 201, s. 320–331, sep. 2017.
[42] M. E. Taboada, L. Cáceres, T. A. Graber, H. R. Galleguillos, L. F. Cabeza, och R. Rojas, ”Solar water heating system and photovoltaic floating cover to reduce evaporation: Experimental results and modeling”, Renew. Energy, vol. 105, s. 601–615, maj 2017. [43] ”NTCLE100E3103JB0 Vishay BC Components | Sensors, Transducers | DigiKey”.
[Online]. Tillgänglig vid: https://www.digikey.com/product-detail/en/vishay-bc-
components/NTCLE100E3103JB0/BC2301-ND/769411. [Åtkomstdatum: 21-maj-2018]. [44] J. A. Duffie och W. A. Beckman, Solar Engineering Of Thermal Processes, 3rd uppl. . [45] ”ntcle100.pdf”. .
[46] R. M. Smith, S. Kurtz, och B. Sekulic, ”Improving Long-Term Back-of-Module Temperature Measurements: Page 3 of 3 | SolarPro Magazine”. [Online]. Tillgänglig vid: https://solarprofessional.com/articles/operations-maintenance/improving-long-term- back-of-module-temperature-measurements/page/0/2#.WtYVm4hubIU.