Solar je objasnio fotonaponske elektrane i električnu energiju

Fotonaponske ćelije pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju

Fotonaponska (PV) ćelija, koja se obično naziva solarna ćelija, nemehanički je uređaj koji pretvara sunčevu svjetlost direktno u električnu energiju. Neke PV ćelije mogu pretvoriti umjetno svjetlo u električnu energiju.

Fotoni nose sunčevu energiju

Sunčeva svjetlost sastoji se od fotona ili čestica sunčeve energije. Ovi fotoni sadrže različite količine energije koje odgovaraju različitim talasnim dužinama sunčevog spektra.

PV ćelija je napravljena od poluprovodničkog materijala. Kad fotoni udare u PV ćeliju, mogu se odbiti od ćelije, proći kroz nju ili biti apsorbirani poluprovodničkim materijalom. Samo apsorbirani fotoni daju energiju za proizvodnju električne energije. Kada poluvodički materijal upije dovoljno sunčeve svjetlosti (sunčeve energije), elektroni se istiskuju iz atoma materijala. Poseban tretman površine materijala tokom proizvodnje čini prednju površinu ćelije prihvatljivijom za izbačeni, ili besplatno, elektroni tako da elektroni prirodno migriraju na površinu ćelije.

Protok električne energije

Kretanje elektrona, od kojih svaki nosi negativan naboj, prema prednjoj površini ćelije stvara neravnotežu električnog naboja između prednje i stražnje površine ćelije. Ova neravnoteža, pak, stvara naponski potencijal poput negativnog i pozitivnog priključka baterije. Električni provodnici na ćeliji apsorbiraju elektrone. Kad su provodnici povezani u električni krug s vanjskim opterećenjem, kao što je baterija, struja struji u krugu.

112

Efikasnost fotonaponskih sistema varira ovisno o vrsti fotonaponske tehnologije

Učinkovitost kojom PV ćelije pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu varira u zavisnosti od vrste poluprovodničkog materijala i tehnologije PV ćelija. Efikasnost komercijalno dostupnih PV modula iznosila je u prosjeku manje od 10% sredinom 1980-ih, povećala se na oko 15% do 2015. godine i sada se približava 20% za najmodernije module. Eksperimentalne PV ćelije i PV ćelije za nišna tržišta, poput svemirskih satelita, postigle su gotovo 50% efikasnosti.

Kako funkcionišu fotonaponski sistemi

PV ćelija je osnovni gradivni element PV sistema. Pojedine ćelije mogu varirati u veličini od oko 0,5 inča do oko 4 inča u širini. Međutim, jedna ćelija proizvodi samo 1 ili 2 vata, što je dovoljno električne energije samo za male svrhe, poput napajanja računara ili ručnih satova.

PV ćelije su električno povezane u zapakirani, vremenski nepropusni PV modul ili ploču. PV moduli se razlikuju u veličini i u količini električne energije koju mogu proizvesti. Kapacitet proizvodnje električne energije iz PV modula povećava se s brojem ćelija u modulu ili na površini modula. PV moduli se mogu povezati u grupe da bi formirali PV niz. PV niz može se sastojati od dvije ili stotine PV modula. Broj PV modula povezanih u PV niz određuje ukupnu količinu električne energije koju niz može proizvesti.

Fotonaponske ćelije proizvode istosmjernu (jednosmjernu) električnu energiju. Ova jednosmjerna električna energija može se koristiti za punjenje baterija koje, pak, napajaju uređaje koji koriste istosmjernu struju. Gotovo sva električna energija isporučuje se kao izmjenična struja (AC) u sistemima za prenos i distribuciju električne energije. Uređaji pozvani pretvarači koriste se na PV modulima ili u nizovima za pretvaranje istosmjerne električne energije u izmjeničnu.

PV ćelije i moduli proizvodiće najveću količinu električne energije kada su direktno okrenuti suncu. PV moduli i nizovi mogu koristiti sisteme za praćenje koji pomiču module kako bi se stalno okrenuli prema suncu, ali ovi su sistemi skupi. Većina fotonaponskih sistema imaju module u fiksnom položaju s modulima okrenutim direktno prema jugu (na sjevernoj hemisferi - direktno prema sjeveru na južnoj hemisferi) i pod uglom koji optimizira fizičke i ekonomske performanse sistema.

Solarne fotonaponske ćelije grupirane su u panele (module), a paneli se mogu grupirati u nizove različitih veličina kako bi se proizvele male do velike količine električne energije, kao što su napajanje pumpi za vodu za stoku, snabdijevanje električnom energijom za domove ili komunalne usluge. skala proizvodnje električne energije.

news (1)

Izvor: Nacionalni laboratorij za obnovljive izvore energije (zaštićen autorskim pravima)

Primene fotonaponskih sistema

Najmanji fotonaponski sustavi kalkulatori snage i ručni satovi. Veći sistemi mogu pružiti električnu energiju za pumpanje vode, napajanje komunikacijske opreme, opskrbu električnom energijom za jedan dom ili posao ili za formiranje velikih nizova koji opskrbljuju hiljade potrošača električne energije.

Neke su prednosti PV sistema

• PV sistemi mogu snabdijevati električnom energijom na mjestima gdje distributivni sistemi električne energije (dalekovodi) ne postoje, a električnu mrežu mogu isporučivati ​​i u električnu mrežu.
• PV nizovi se mogu brzo instalirati i mogu biti bilo koje veličine.
• Ekološki efekti PV sistema koji se nalaze na zgradama su minimalni.

news (3)

Izvor: Nacionalni laboratorij za obnovljive izvore energije (zaštićen autorskim pravima)

news (2)

Izvor: Nacionalni laboratorij za obnovljive izvore energije (zaštićen autorskim pravima)

Istorija fotovoltaike

Prvu praktičnu PV ćeliju razvili su 1954. istraživači Bell Telephone. Počev od kasnih 1950-ih, PV ćelije su korištene za napajanje svemirskih satelita u SAD-u. Krajem 1970-ih, PV paneli pružali su električnu energiju na daljinu, ili izvan mreže, lokacije koje nisu imale električne vodove. Od 2004. godine nalazi se većina PV panela instaliranih u Sjedinjenim Državama povezano na mrežu sistemi na kućama, zgradama i elektroenergetskim objektima centralnih stanica. Tehnološki napredak, niži troškovi za fotonaponske sisteme i različiti finansijski poticaji i vladine politike pomogli su da se znatno proširi upotreba fotonaponskih sustava od sredine 1990-ih. Stotine hiljada PV sistema povezanih na mrežu sada su instalirane u Sjedinjenim Državama.

Američka uprava za energetske informacije (EIA) procjenjuje da se električna energija proizvedena u PV elektranama povećala sa 76 miliona kilovat-sati (kWh) u 2008. na 69 milijardi (kWh) u 2019. Komunalne elektrane imaju najmanje 1.000 kilovata (ili jedan megavat) kapaciteta za proizvodnju električne energije. EIA procjenjuje da su PV mreže malim mrežama povezane 33 milijarde kWh proizvele u 2019. godini, u odnosu na 11 milijardi kWh u 2014. Mali PV sistemi su sistemi koji imaju manje od jednog megavata kapaciteta za proizvodnju električne energije. Većina se nalazi na zgradama i ponekad ih se zove krov PV sistemi.


Vrijeme objavljivanja: jul-20-2020