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 Testbed fotovoltaïsche cellen Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Bestaande testsystemen Vergelijkende studie Indoor zonnecellen Indoor lichtbronnen Conclusie IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 3
Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Testbed fotovoltaïsche cellen Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Bestaande testsystemen Vergelijkende studie Indoor zonnecellen Indoor lichtbronnen Conclusie IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 4
Inleiding tot fotovoltaïsche technologie 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. IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 5
Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Omgevingslicht: spectrum IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 6
Inleiding tot fotovoltaïsche technologie 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 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 7
Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Opgenomen vermogen Punt van het maximale vermogen berekening maximum power point tracking (MPPT) IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 8
Inleiding tot fotovoltaïsche technologie 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) IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 9
Bestaande testsystemen Agenda Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Bestaande testsystemen Vergelijkende studie Indoor zonnecellen Indoor lichtbronnen Conclusie IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 10
Bestaande testsystemen 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 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 11
Agenda Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Bestaande testsystemen Vergelijkende studie Indoor zonnecellen Indoor lichtbronnen Conclusie IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 12
IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 13
Ontwerpvereisten Testen onder verschillende lichtbronnen Gloeilamp Halogeenlamp LED lamp Fluorescente lamp (TL) Uitmeten van zonnecellen tot 50mA 10V Overdraagbare metingen IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 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 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 15
Overdraagbare metingen Grafische weergave JSON-object IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 16
Types metingen Static stabilize lamp Stabiliseert de lamp op een bepaalde verlichtingssterkte IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 17
Types metingen Solar panel static test Vergelijkende test voor zonnecellen onder verschillende lichttypes IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 18
Types metingen Solar panel sweep test Test voor verzamelen van meetgegevens voor flowchart IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 19
Agenda Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Bestaande testsystemen Vergelijkende studie Indoor zonnecellen Indoor lichtbronnen Conclusie IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 20
Vergelijkende studie Indoor zonnecellen: amorf Si (1000 lux) IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 21
Vergelijkende studie Indoor zonnecellen: polykristallijn Si (1000 lux) IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 22
Vergelijkende studie 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 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 23
Vergelijkende studie 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 Maximum vermogenspunt (µw) 56,2 178,5 326 912,2 Vermogen/opp (µw/cm²) 2,42 7,69 14,05 39,32 Polykristallijn Si: 23,2 cm² IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 24
Vergelijkende studie Indoor lichtbronnen: 2 x 50 watt halogeen lamp Amorfe Si: 62,7 cm² Verlichtingssterkte (lux) 150 300 500 1000 Maximum vermogenspunt (µw) 48,3 147,15 368,6 1270,6 Vermogen/opp (µw/cm²) 0,77 2,35 5,88 20,27 Verlichtingssterkte (lux) 150 300 500 1000 Maximum vermogenspunt (mw) 2,23 4,33 6,91 12,8 Vermogen/opp (µw/cm²) 96,1 186,6 297,8 552 Polykristallijn Si: 23,2 cm² IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 25
Vergelijkende studie Indoor lichtbronnen: 1 x 36 watt TL Amorfe Si: 62,7 cm² Verlichtingssterkte 150 300 500 1000 Maximum vermogenspunt (µw) 81,1 156,14 395,3 929,8 1,29 1,293461 2,49 2,490271 6,30 6,304625 14,83 14,82935 Vermogen/opp (µw/cm²) Polykristallijn Si: 23,2 cm² Verlichtingssterkte 150 300 500 1000 Maximum vermogenspunt (µw) 46,8 122,8 255,4 711,5 Vermogen/opp (µw/cm²) 2,02 5,29 11 30,67 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 26
Vergelijkende studie 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 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 27
Agenda Inleiding tot fotovoltaïsche technologie Bestaande testsystemen Vergelijkende studie Indoor zonnecellen Indoor lichtbronnen Conclusie IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 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 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 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 IPEH Intelligent Products with Energy Harvesting 30