Solar je pojasnil fotovoltaiko in elektriko

Fotovoltaične celice pretvarjajo sončno svetlobo v elektriko

Fotovoltaična (PV) celica, običajno imenovana sončna celica, je nemehanska naprava, ki pretvarja sončno svetlobo neposredno v elektriko. Nekatere PV celice lahko pretvorijo umetno svetlobo v elektriko.

Fotoni prenašajo sončno energijo

Sončna svetloba je sestavljena iz fotonov ali delcev sončne energije. Ti fotoni vsebujejo različne količine energije, ki ustrezajo različnim valovnih dolžinam

A

Pretok električne energije

Gibanje elektronov, od katerih ima vsak negativni naboj, proti sprednji površini celice ustvarja neravnovesje električnega naboja med sprednjo in zadnjo površino celice. To neravnovesje pa ustvari napetostni potencial kot negativni in pozitivni pol baterije. Električni prevodniki v celici absorbirajo elektrone. Ko so vodniki v električnem tokokrogu povezani z zunanjim bremenom, kot je baterija, v tokokrogu teče elektrika.

Učinkovitost fotovoltaičnih sistemov se razlikuje glede na vrsto fotovoltaične tehnologije

Učinkovitost, pri kateri PV celice pretvarjajo sončno svetlobo v električno energijo, se razlikuje glede na vrsto polprevodniškega materiala in tehnologijo PV celic. Učinkovitost komercialno dostopnih fotonapetostnih modulov je bila sredi 1980-ih v povprečju manjša od 10 %, do leta 2015 se je povečala na približno 15 % in se zdaj približuje 20 % za najsodobnejše module. Eksperimentalne fotonapetostne celice in fotonapetostne celice za tržne niše, kot so vesoljski sateliti, so dosegle skoraj 50-odstotno učinkovitost.

Kako delujejo fotovoltaični sistemi

PV celica je osnovni gradnik fotonapetostnega sistema. Posamezne celice se lahko razlikujejo po velikosti od približno 0,5 palca do približno 4 palca v premeru. Vendar pa ena celica proizvede le 1 ali 2 vata, kar je dovolj električne energije le za majhne namene, kot je napajanje kalkulatorjev ali ročnih ur.

PV celice so električno povezane v zapakiran, vremensko odporen PV modul ali ploščo. PV moduli se razlikujejo po velikosti in količini električne energije, ki jo lahko proizvedejo. Zmogljivost PV modula za proizvodnjo električne energije se povečuje s številom celic v modulu ali s površino modula. Fotonapetostne module je mogoče povezati v skupine, da tvorijo fotovoltaično polje. PV polje je lahko sestavljeno iz dveh ali več sto fotonapetostnih modulov. Število fotonapetostnih modulov, povezanih v fotovoltaično polje, določa skupno količino električne energije, ki jo lahko proizvede polje.

Fotovoltaične celice proizvajajo enosmerni (DC) elektriko. Ta enosmerna elektrika se lahko uporablja za polnjenje baterij, ki nato napajajo naprave, ki uporabljajo enosmerni električni tok. Skoraj vsa električna energija se dobavlja kot izmenični tok (AC) v sistemih za prenos in distribucijo električne energije. Poklicane naprave

PV celice in moduli bodo proizvedli največjo količino električne energije, ko bodo obrnjeni neposredno proti soncu. Fotonapetostni moduli in nizi lahko uporabljajo sisteme za sledenje, ki premikajo module tako, da so nenehno obrnjeni proti soncu, vendar so ti sistemi dragi. Večina PV sistemov ima module v fiksnem položaju z moduli, obrnjenimi neposredno proti jugu (na severni polobli – neposredno proti severu na južni polobli) in pod kotom, ki optimizira fizično in ekonomsko učinkovitost sistema.

Sončne fotonapetostne celice so združene v plošče (module), plošče pa je mogoče združiti v nize različnih velikosti za proizvodnjo majhnih do velikih količin električne energije, na primer za napajanje vodnih črpalk za vodo za živino, za oskrbo z elektriko za domove ali za komunalne storitve. obseg proizvodnje električne energije.

Vir: Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo (avtorsko zaščiten)

Uporaba fotovoltaičnih sistemov

Najmanjši fotovoltaični sistemi napajajo kalkulatorje in ročne ure. Večji sistemi lahko zagotavljajo elektriko za črpanje vode, napajanje komunikacijske opreme, oskrbo z elektriko za en dom ali podjetje ali tvorijo velike nize, ki oskrbujejo z elektriko tisoče porabnikov električne energije.

Nekatere prednosti PV sistemov so

â¢PV sistemi lahko oskrbujejo z električno energijo na lokacijah, kjer distribucijski sistemi (električni vodi) ne obstajajo, prav tako pa lahko oskrbujejo z električno energijo
â¢PV polja je mogoče hitro namestiti in so lahko poljubne velikosti.
â¢Učinki fotonapetostnih sistemov na stavbah na okolje so minimalni.

Vir: Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo (avtorsko zaščiten)

Vir: Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo (avtorsko zaščiten)

Zgodovina fotovoltaike

Prvo praktično fotonapetostno celico so leta 1954 razvili raziskovalci Bell Telephone. V poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja so fotonapetostne celice uporabljali za napajanje ameriških vesoljskih satelitov. Do poznih sedemdesetih let prejšnjega stoletja so PV paneli zagotavljali elektriko na daljavo oz

Ameriška uprava za energetske informacije (EIA) ocenjuje, da se je električna energija, proizvedena v fotonapetostnih elektrarnah, povečala s 76 milijonov kilovatnih ur (kWh) v letu 2008 na 69 milijard (kWh) v letu 2019. Elektrarne v komunalnem obsegu imajo vsaj 1000 kilovatov (oz. en megavat) zmogljivosti za proizvodnjo električne energije. EIA ocenjuje, da so leta 2019 mali fotonapetostni sistemi, povezani z omrežjem, proizvedli 33 milijard kWh, v primerjavi z 11 milijardami kWh leta 2014. Mali fotonapetostni sistemi so sistemi, ki imajo manj kot en megavat proizvodne zmogljivosti električne energije. Večina se nahaja na zgradbah in se včasih imenujejo