Ogólne założenia pracy doktorskiej

Joanna Ratajczak
Politechnika Poznańska / Wydział Elektryczny
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych
za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Widmowo – termiczne aspekty symulacji
promieniowania słonecznego
W
dobie
słonecznego
rozwoju
czyli
energetyki
urządzenia
solarnej
służące
do
rzetelne
symulatory
modelowania,
w
skali
promieniowania
laboratoryjnej,
promieniowania słonecznego stają się koniecznością. Niniejsza rozprawa doktorska
podejmuje problematykę z zakresu zarówno widmowych jak i termicznych aspektów
symulacji promieniowania słonecznego obejmując zagadnienia związane z elektrotechniką, a
w szczególności z techniką świetlną i termokinetyką.
Przedmiotem pracy jest przeprowadzenie badań eksperymentalnych i symulacyjnych
oraz opracowanie odpowiednich aplikacji, które, pod względem widmowym, pozwalałyby
podczas modelowania zjawiska symulacji promieniowania słonecznego uwzględniać
symulatory multiźródłowe. Przy czym za symulator multiźródłowy uważa się symulator
zbudowany z wielu źródeł promieniowania jednego lub kilku różnych typów.
Pierwsza, teoretyczna, część pracy zawiera omówienie znaczenia promieniowania
słonecznego oraz zestawienie podstawowych pojęć i definicji związanych z symulacją
promieniowania słonecznego. Przedstawiono również przegląd literatury i norm dotyczących
poruszanej tematyki oraz charakterystyki wybranych źródeł promieniowania.
W drugiej, symulacyjno – badawczej, części omówione są wyniki przeprowadzonych,
w aspekcie widmowym i termicznym, obliczeń i symulacji oraz charakterystyki programów
wykorzystanych w tym celu. Przedstawiony został również pomiar rozkładów widmowych
lamp halogenowych i ksenonowych wraz z analizą metodyki badań, stanowiska
pomiarowego oraz wyników przeprowadzonych pomiarów. Obliczenia i symulacje wykonano
dla symulatora wyposażonego w pojedynczy typ źródła promieniowania oraz w układ kilku
(dwóch) różnych typów sztucznych źródeł (np. lampy halogenowej lub ksenonowej) przy
uwzględnieniu rzeczywistych charakterystyk odbiorników promieniowania czyli zakresów
czułości adekwatnych dla danej klasy odbiorników (krzywych spektralnych dla modułów PV
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
np. typu c-Si, mc-Si, a-Si), różnych zakresów długości fali
dla zakresów czułości
widmowej.
W końcowej części przedstawiono badania porównawcze mające na celu zestawienie
wyników obliczeń i symulacji z danymi normatywnymi. Rozprawę kończy podsumowanie
zawierające omówienie zrealizowanych celów pracy oraz zagadnień możliwych do dalszego
kontynuowania.
Poprzez wykorzystanie nowoczesnych, proponowanych przez pracę doktorską,
symulatorów promieniowania słonecznego można zwiększyć zdolności przedsiębiorstw do
wprowadzania innowacji czyli np. produkcji ogniw fotowoltaicznych czy kolektorów. Ponieważ
parametry wyjściowe testowanych paneli fotowoltaicznych zależą od poziomu natężenia
napromienienia dlatego zbudowanie nowych symulatorów promieniowania słonecznego
pozwoli na dostosowanie takich wyrobów jak kolektory słoneczne czy panele fotowoltaiczne
do różnych warunków solarnych. Praca może też stanowić narzędzie do dokładnej,
niezależnej od zewnętrznego dostawcy lub producenta, oceny efektywności tego typu
urządzeń (rzetelne ekspertyzy i certyfikaty) co sprzyjać będzie eliminowaniu mniej wydajnych
rozwiązań technicznych (możliwość utworzenia nowych jednostek usługowo-badawczych).
Powstanie, takiego, nowego rodzaju usług ekspercko – certyfikacyjnych na terenie
Wielkopolski warunkuje również możliwość powstania nowych jednostek usługowobadawczych wydających, dzięki proponowanym w pracy doktorskiej symulatorom, rzetelne
ekspertyzy i certyfikaty. Również wytwarzane przez firmy z Wielkopolski moduły
fotowoltaiczne staną się bardziej porównywalne jakościowo do produktów czołowych
producentów fotowoltaiki lub nawet staną się produktami przewyższającymi przyjęte
standardy branżowe, przy czym będą istotnie konkurencyjne cenowo. Także z punktu
widzenia klientów właściwie obrana polityka jakości, oparta na innowacyjnych rozwiązaniach
zawartych w pracy doktorskiej, będzie deklaracją, że firma z Wielkopolski dąży do spełniania
ich potrzeb i oczekiwań. Ponieważ parametry wyjściowe testowanych paneli fotowoltaicznych
zależą od poziomu natężenia napromienienia oraz od temperatury (dowolne ogniwo
słoneczne posiada inne warunki pracy wraz ze zmieniającą się intensywnością składem
widmowym padającego na nie promieniowania słonecznego) dlatego zbudowanie nowych
symulatorów promieniowania słonecznego pozwoli na dostosowanie takich wyrobów jak
kolektory słoneczne czy ogniwa fotowoltaiczne do warunków panujących na terenie
Wielkopolski. Dzięki wdrożeniu nowych symulatorów można osiągnąć korzyści dla regionu
czyli zbudować nowoczesną (innowacyjną) infrastrukturę. Widoczny będzie również wzrost
konkurencyjności (czyli zdolności do rywalizacji) gospodarki Wielkopolski na tle rynków
innych województw a w szczególności wzrost zdolności sprzedaży własnych towarów i usług
na tych rynkach.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Lampa ksenonowa w specjalnie przeznaczonej do badań oprawie oświetleniowej oraz J. Ratajczak prezentująca
specjalne środki ochrony w postaci maski i rękawic ochronnych [autor zdj.: G. Wiczyński]
Widok stanowiska pomiarowego służącego do badania sumarycznych rozkładów widmowych lamp halogenowych
i ksenonowych [ autor zdj.: J. Ratajczak]
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego