Преглеждания: 0 Автор: Редактор на сайта Време на публикуване: 2023-08-10 Произход: сайт
Генерирането на фотоволтаична енергия, използвайки фотоволтаичния ефект в полупроводниковите интерфейси, директно преобразува оптичната енергия в електрическа. Тази технология се състои от три основни компонента: слънчеви панели (модули), контролери и инвертори. Тези компоненти, основно съставени от електронни елементи, се сливат в интегрирана фотоволтаична система за генериране на електроенергия.
Със своите отличителни предимства слънчевата енергия пое светлината на прожекторите. Изобилната слънчева радиация се очертава като жизненоважен енергиен източник, въплъщаващ черти като безгранична наличност, атрибути без замърсяване, достъпност и неограничена достъпност. Притокът на слънчева енергия от нивото на земята може да достигне забележителни нива от 800 MWhm в секунда. Завладяващите качества на слънчевата енергия подхранват нейната траектория на растеж от 80-те години на миналия век.
В основата на фотоволтаичното производство на електроенергия лежи фотоелектричният ефект в полупроводниците. При облъчване от фотони, тези полупроводници абсорбират енергия и освобождават електрони. Когато тази освободена енергия преодолее свързващите сили в атома, тя образува електрически ток. Силицият със своите четири външни електрона се трансформира в полупроводници от N-тип при включване на пет външни електрона от елементи като фосфор. Обратно, борът дава полупроводници от P-тип. Връзката на полупроводници тип P и N генерира потенциална разлика, раждайки слънчева клетка. Когато слънчевата светлина удари PN прехода, ток протича от P-типа към N-типа.
Фотоелектричният ефект, основен феномен във физиката, се проявява, когато определени вещества абсорбират енергия от електромагнитни вълни над определена честота, генерирайки ток - оптично електричество.
Производството на поликристален силиций завършва в слитъци, срезове и силициеви пластини, които след това се обработват. Въвеждането на следи от бор и фосфор върху силиконовата пластина образува PN преход. Последващото отпечатване на копринена мрежа, нанасяне на фино съчетана сребърна паста, синтероване, нанасяне на заден електрод и нанасяне на антирефлексно покритие завършват сглобката на слънчевата клетка. Тези клетки са комбинирани в модули, обвити в алуминиев корпус със стъкло, покриващо предната част, и снабдени със задни електроди. Съчетано със спомагателни устройства, това образува фотоволтаична система за генериране на електроенергия. Преобразуването от постоянен ток към променлив ток изисква инвертор, позволяващ инжектиране на енергия в обществената мрежа или съхранение на батерии. Компонентите на батерията обикновено представляват 50% от системните разходи, като останалата част включва преобразуватели, инсталационни такси, спомагателни компоненти и други разходи.
На фона на ограничените конвенционални енергийни ресурси в световен мащаб, слънчевата енергия се очертава като фар. Ограничените запаси от изкопаеми горива в Китай бледнеят в сравнение със средните световни стойности, като възлизат на едва 10%. Слънчевата енергия, възобновяем, безопасен, безшумен и незамърсяващ ресурс, не е ограничена от географски ограничения. Приложенията му обхващат покриви, региони със сложен терен и др. Слънчевата енергия премахва необходимостта от потребление на гориво и генериране на електроенергия на място, като се съгласува добре с дългосрочните енергийни стратегии.
В сравнение с конвенционалното топлинно производство на електроенергия, фотоволтаичното производство на електроенергия може да се похвали с няколко предимства:
1：Няма присъщи опасности
2: Напълно безопасен и надежден, лишен от шум и замърсяване
3：Неподатлив на географски ограничения, подходящ за различни местоположения
4：Независим от горивото, премахване на необходимостта от генериране на електроенергия на място
5：Предлага висококачествена енергия
6：Емоционално приет от потребителите
7：Бърз строителен цикъл и рентабилно генериране на енергия
Производството на слънчеви панели обаче може да бъде енергоемко и вредно за околната среда. Текущото производство на слънчеви панели, макар и полезно за света, може да упражнява замърсяване отвън, докато замърсява вътрешното пространство. Изработването на слънчев панел с размери 1m x 1,5m изисква изгаряне на над 40 kg въглища, докато най-ефективните китайски топлоелектрически централи могат да генерират 130 kWh електроенергия със същото количество въглища. Освен това предизвикателствата включват:
1: Ниска енергийна плътност, изискваща екстензивно използване на земя
2:Променливо производство на енергия въз основа на метеорологичните условия
3: По-високи производствени разходи в сравнение с топлинната мощност
4: Неблагоприятни за околната среда производствени процеси за фотоволтаични панели
Самостоятелното фотоволтаично производство на електроенергия, известно още като фотоволтаично производство извън мрежата, се състои от слънчеви панели, контролери и батерии. В случаите, изискващи променливотоково захранване, инверторът е от съществено значение. Обслужва приложения като електрозахранване на села в отдалечени райони, слънчеви битови енергийни системи, захранване на комуникационни сигнали, катодна защита и слънчево улично осветление.
Свързаното в мрежата фотоволтаично производство на електроенергия трансформира постояннотоково електричество от слънчеви панели в променливотоково електричество, което отговаря на стандартите за общинска електрическа мрежа чрез свързани в мрежата инвертори. Тази класификация включва системи със и без съхранение на батерии.
Свързаните към мрежата системи с батерии предлагат регулируеми функции и могат да се свързват или изключват от електрическата мрежа, ако е необходимо. Те могат да действат като аварийно резервно копие при прекъсване на електрозахранването. Такива системи често се инсталират в жилищни сгради. От друга страна, свързаните с мрежата системи без батерии осигуряват функции за планиране на захранването и резервно копиране и обикновено се използват за по-големи инсталации.
Разпределеното фотоволтаично производство на електроенергия включва фотоволтаични системи в малък мащаб на или близо до потребителски обекти за посрещане на специфични енергийни нужди или за укрепване на съществуващата електрическа мрежа. Състои се от компоненти като фотоволтаични панели, скоби, разклонителни кутии за постоянен ток, свързани към мрежата инвертори и разпределителни шкафове за променлив ток. Работейки под слънчева радиация, тази система преобразува слънчевата енергия в постоянен ток и регулира енергийния баланс чрез свързване към мрежата.
