Solar je objasnio fotonapon i električnu energiju

Fotonaponske ćelije pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju

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

Fotoni prenose sunčevu energiju

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

A

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, zauzvrat, stvara potencijal napona poput negativnih i pozitivnih terminala baterije. Električni provodnici na ćeliji apsorbuju elektrone. Kada su provodnici povezani u električnom kolu na vanjsko opterećenje, kao što je baterija, struja teče u kolu.

Efikasnost fotonaponskih sistema varira u zavisnosti od vrste fotonaponske tehnologije

Efikasnost kojom fotonaponske ćelije pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju varira ovisno o vrsti poluvodičkog materijala i tehnologiji fotonaponskih ćelija. Efikasnost komercijalno dostupnih fotonaponskih modula bila je u prosjeku manje od 10% sredinom 1980-ih, povećana na oko 15% do 2015. godine, a sada se približava 20% za najsavremenije module. Eksperimentalne fotonaponske ćelije i fotonaponske ćelije za niša tržišta, kao što su svemirski sateliti, postigle su skoro 50% efikasnosti.

Kako rade fotonaponski sistemi

PV ćelija je osnovni gradivni blok fotonaponskog sistema. Pojedinačne ćelije mogu varirati u veličini od oko 0,5 inča do oko 4 inča u prečniku. Međutim, jedna ćelija proizvodi samo 1 ili 2 vata, što je dovoljno električne energije samo za male potrebe, kao što je napajanje kalkulatora ili ručnih satova.

PV ćelije su električno povezane u upakovani, vodootporni fotonaponski modul ili panel. PV moduli se razlikuju po veličini i količini električne energije koju mogu proizvesti. Kapacitet proizvodnje električne energije PV modula raste sa brojem ćelija u modulu ili u površini modula. PV moduli se mogu povezati u grupe kako bi formirali PV niz. PV niz može biti sastavljen od dvije ili stotine fotonaponskih modula. Broj PV modula povezanih u PV niz određuje ukupnu količinu električne energije koju niz može proizvesti.

Fotonaponske ćelije proizvode jednosmjernu struju (DC). Ova istosmjerna struja može se koristiti za punjenje baterija koje, zauzvrat, napajaju uređaje koji koriste jednosmjernu struju. Gotovo sva električna energija se isporučuje kao naizmjenična struja (AC) u sistemima za prijenos i distribuciju električne energije. Pozvani uređaji

PV ćelije i moduli će proizvesti najveću količinu električne energije kada su direktno okrenuti suncu. PV moduli i nizovi mogu koristiti sisteme za praćenje koji pomiču module da stalno budu okrenuti prema suncu, ali ovi sistemi su skupi. Većina fotonaponskih sistema ima module u fiksnoj poziciji sa modulima okrenutim direktno prema jugu (na sjevernoj hemisferi – direktno na sjeveru na južnoj hemisferi) i pod uglom koji optimizira fizičke i ekonomske performanse sistema.

Solarne fotonaponske ćelije su grupisane u panele (module), a paneli se mogu grupirati u nizove različitih veličina za proizvodnju malih do velikih količina električne energije, kao što su za napajanje pumpi za vodu za stočnu vodu, za snabdevanje električnom energijom za domove ili za komunalne usluge. proizvodnja električne energije.

Izvor: Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju (zaštićeno autorskim pravima)

Primjena fotonaponskih sistema

Najmanji fotonaponski sistemi napajaju kalkulatore i ručne satove. Veći sistemi mogu da obezbede struju za pumpanje vode, za napajanje komunikacione opreme, za snabdevanje električnom energijom za jedan dom ili posao, ili za formiranje velikih nizova koji snabdevaju električnom energijom hiljade potrošača električne energije.

Neke prednosti fotonaponskih sistema su

â¢PV sistemi mogu snabdijevati električnom energijom na lokacijama gdje ne postoje elektrodistributivni sistemi (elektrovodi), a mogu snabdjeti električnu energiju i
â¢PV nizovi se mogu brzo instalirati i mogu biti bilo koje veličine.
â¢Efekti fotonaponskih sistema koji se nalaze na zgradama na životnu sredinu su minimalni.

Izvor: Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju (zaštićeno autorskim pravima)

Izvor: Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju (zaštićeno autorskim pravima)

Istorija fotonapona

Prvu praktičnu fotonaponsku ćeliju razvili su istraživači Bell Telephonea 1954. godine. Počevši od kasnih 1950-ih, PV ćelije su korištene za napajanje američkih svemirskih satelita. Do kasnih 1970-ih, PV paneli su davali električnu energiju na daljinu, ili

Američka uprava za energetske informacije (EIA) procjenjuje da se električna energija proizvedena u fotonaponskim 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 mali fotonaponski sistemi povezani na mrežu generirali 33 milijarde kWh u 2019. godini, u odnosu na 11 milijardi kWh u 2014. Mali fotonaponski sistemi su sistemi koji imaju manje od jednog megavata kapaciteta za proizvodnju električne energije. Većina se nalazi na zgradama i ponekad se nazivaju