Saulė paaiškino fotovoltinę energiją ir elektrą

Fotovoltiniai elementai saulės šviesą paverčia elektra

Fotovoltinis (PV) elementas, paprastai vadinamas saulės elementu, yra nemechaninis įrenginys, kuris saulės šviesą tiesiogiai paverčia elektra. Kai kurios PV elementai dirbtinę šviesą gali paversti elektra.

Fotonai neša saulės energiją

Saulės šviesa susideda iš fotonų arba saulės energijos dalelių. Šie fotonai turi skirtingą energijos kiekį, atitinkantį skirtingus bangos ilgius

A

Elektros srautas

Elektronams, kurių kiekvienas turi neigiamą krūvį, judėjimas link priekinio ląstelės paviršiaus sukuria elektros krūvio disbalansą tarp ląstelės priekinio ir galinio paviršių. Šis disbalansas, savo ruožtu, sukuria įtampos potencialą, pavyzdžiui, neigiamus ir teigiamus akumuliatoriaus gnybtus. Ląstelės elektros laidininkai sugeria elektronus. Kai laidininkai elektros grandinėje yra prijungti prie išorinės apkrovos, pavyzdžiui, akumuliatoriaus, grandinėje teka elektra.

Fotovoltinių sistemų efektyvumas skiriasi priklausomai nuo fotovoltinės technologijos tipo

Efektyvumas, kuriuo PV elementai saulės šviesą paverčia elektra, priklauso nuo puslaidininkinės medžiagos tipo ir PV elementų technologijos. Devintojo dešimtmečio viduryje komerciškai prieinamų PV modulių efektyvumas vidutiniškai siekė mažiau nei 10 %, iki 2015 m. išaugo iki maždaug 15 %, o šiuo metu moderniausių modulių atveju jis artėja prie 20 %. Eksperimentiniai PV elementai ir PV elementai, skirti nišinėms rinkoms, pavyzdžiui, kosminiams palydovams, pasiekė beveik 50 % efektyvumą.

Kaip veikia fotovoltinės sistemos

PV elementas yra pagrindinis PV sistemos elementas. Atskiros ląstelės gali skirtis nuo maždaug 0,5 colio iki maždaug 4 colių skersmens. Tačiau vienas elementas gamina tik 1 arba 2 vatus, o to užtenka tik nedideliam naudojimui, pavyzdžiui, skaičiuotuvams ar rankiniams laikrodžiams maitinti.

PV elementai yra elektra sujungti į supakuotą, oro sąlygoms atsparų PV modulį arba skydelį. PV moduliai skiriasi dydžiu ir galimu pagaminti elektros kiekiu. PV modulio elektros energijos gamybos pajėgumai didėja didėjant elementų skaičiui modulyje arba modulio paviršiaus plote. PV modulius galima sujungti grupėmis, kad susidarytų PV masyvas. PV masyvas gali būti sudarytas iš dviejų ar šimtų PV modulių. PV modulių, prijungtų prie PV matricos, skaičius lemia bendrą elektros energijos kiekį, kurį matrica gali generuoti.

Fotovoltiniai elementai generuoja nuolatinės srovės (DC) elektros energiją. Šią nuolatinę srovę galima naudoti baterijoms, kurios savo ruožtu maitina įrenginius, naudojančius nuolatinės srovės elektros energiją, įkrauti. Beveik visa elektros energija elektros perdavimo ir skirstymo sistemose tiekiama kaip kintamoji srovė (AC). Iškviesti įrenginiai

PV elementai ir moduliai gamins didžiausią elektros energijos kiekį, kai bus nukreipti tiesiai į saulę. PV moduliuose ir matricose gali būti naudojamos sekimo sistemos, kurios nuolat nukreipia modulius į saulę, tačiau šios sistemos yra brangios. Daugumoje fotovoltinių sistemų moduliai yra fiksuotoje padėtyje, o moduliai yra nukreipti tiesiai į pietus (šiauriniame pusrutulyje – pietų pusrutulyje tiesiai į šiaurę) ir kampu, kuris optimizuoja fizinį ir ekonominį sistemos veikimą.

Saulės fotovoltiniai elementai yra sugrupuoti į plokštes (modulius), o plokštes galima sugrupuoti į įvairaus dydžio matricas, kad būtų galima gaminti nuo mažo iki didelio elektros energijos kiekio, pavyzdžiui, vandens siurbliams maitinti gyvuliams, tiekti elektrą namams ar komunalinėms paslaugoms. masto elektros gamyba.

Šaltinis: Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija (saugoma autorių teisių)

Fotovoltinių sistemų pritaikymas

Mažiausi fotovoltinių sistemų maitinimo skaičiuotuvai ir rankiniai laikrodžiai. Didesnės sistemos gali aprūpinti elektra vandeniui siurbti, ryšių įrangai tiekti, elektra tiekti vienam namui ar verslui arba suformuoti didelius masyvus, tiekiančius elektrą tūkstančiams elektros vartotojų.

Kai kurie PV sistemų pranašumai yra

â¢PV sistemos gali tiekti elektros energiją tose vietose, kur nėra elektros skirstymo sistemų (elektros linijų), taip pat jos gali tiekti elektrą
â¢PV matricos gali būti greitai įdiegiamos ir gali būti bet kokio dydžio.
â¢Pastatuose esančių PV sistemų poveikis aplinkai yra minimalus.

Šaltinis: Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija (saugoma autorių teisių)

Šaltinis: Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija (saugoma autorių teisių)

Fotoelektros istorija

Pirmąjį praktinį PV elementą 1954 metais sukūrė Bell Telephone tyrėjai. Nuo šeštojo dešimtmečio pabaigos PV elementai buvo naudojami JAV kosminiams palydovams maitinti. Iki aštuntojo dešimtmečio pabaigos PV plokštės tiekė elektrą nuotoliniu būdu

JAV Energetikos informacijos administracija (EIA) apskaičiavo, kad komunalinių paslaugų masto PV elektrinėse pagaminta elektros energija padidėjo nuo 76 milijonų kilovatvalandžių (kWh) 2008 m. iki 69 milijardų (kWh) 2019 m. vieno megavato) elektros gamybos galios. PAV apskaičiavo, kad 2019 m. mažos apimties prie tinklo prijungtos PV sistemos pagamino 33 milijardus kWh, o 2014 m. – 11 milijardų kWh. Mažos apimties PV sistemos yra sistemos, kurių elektros energijos gamybos pajėgumas yra mažesnis nei vienas megavatas. Dauguma jų yra ant pastatų ir kartais vadinami