Solar Panel Applications and Their Simulation

Abstract

Solar power has become one of the most established forms of more environmentally sustainable alternative energy production, and it has been the most widely applied in small-power systems, such as off-grid power production units. Computer assisted simulation of such systems is a powerful tool in facilitating their design and implementation. A complication in the simulation is that the performance of solar cells is very strongly dependent on environmental conditions such as temperature and irradiance.

Focusing on the design of affordable and efficient solar power applications, this study looks into the analysis and simulation of individual solar cells as well as entire solar panel based systems. These considerations are then supplemented by taking real-world operating conditions of solar power applications into account.

Simulation and programming of methods that assist in tasks such as impedance matching and maximum power point tracking are highlighted as important advances in the implementation of solar panel based systems.

In conclusion, solar panel applications are an efficient and reliable method for small-scale energy production and simulation greatly facilitates the design of such systems.

Aurinkoenergiasta on tullut yksi vakiintuneimmista vaihtoehtoisen ympäristötietoisen energian tuotantomuodoista, ja sen pääasialliset sovelluskohteet ovat olleet pienitehoisissa järjestelmissä, kuten yleisestä sähköverkosta erillisissä energiantuotantoyksiköissä. Tällaisten järjestelmien tietokoneavusteinen simulointi helpottaa olennaisesti niiden suunnittelua ja käyttöä. Simulointia hankaloittaa se, että aurinkokennojen toiminta on voimakkaasti riippuvaista ympäristöolosuhteista, kuten lämpötilasta ja säteilytysvoimakkuudesta.

Tässä tutkielmassa perehdytään sekä yksittäisten aurinkokennojen että kokonaisten aurinkopaneelijärjestelmien analysointiin ja simulointiin. Näitä aiheita täydennetään ottamalla huomioon sellaiset todellisen maailman olosuhteet, joissa aurinkoenergiajärjestelmien on kyettävä toimimaan. Tärkeitä edistysaskelia aurinkoenergiajärjestelmien soveltamisessa käytäntöön ovat simulointi sekä sellaisten menetelmien ohjelmointi, jotka parantavat aurinkopaneelijärjestelmän hyötysuhdetta edesauttamalla muun muassa impedanssisovitusta tai maksimitehopisteen seurantaa.

Johtopäätöksenä voidaan esittää, että aurinkopaneeleihin perustuvat sovellukset ovat tehokas ja luotettava pienen mittakaavan energiantuotannon menetelmä ja simulointi helpottaa tällaisten järjestelmien suunnittelua huomattavasti.