Pregleda: 0 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 2023-08-10 Izvor: stranica
Fotonaponska proizvodnja energije, koristeći fotonaponski učinak na poluvodičkim sučeljima, izravno pretvara optičku energiju u električnu. Ova tehnologija sastoji se od tri bitne komponente: solarnih panela (modula), kontrolera i pretvarača. Ove komponente, prvenstveno sastavljene od elektroničkih elemenata, spajaju se u integrirani fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije.
Sa svojim karakterističnim prednostima, solarna energija je postala središte pozornosti. Obilno sunčevo zračenje pokazalo se vitalnim izvorom energije, utjelovljujući svojstva kao što su bezgranična dostupnost, svojstva bez zagađenja, pristupačnost i neograničena dostupnost. Dotok sunčeve energije na razini tla može doseći izvanredne razine od 800 MWhm po sekundi. Zadivljujuća svojstva solarne energije potiču njezinu putanju rasta od 1980-ih.
U središtu fotonaponske proizvodnje energije leži fotoelektrični učinak unutar poluvodiča. Nakon ozračivanja fotonima, ovi poluvodiči apsorbiraju energiju i oslobađaju elektrone. Kada ta oslobođena energija nadvlada sile vezivanja unutar atoma, stvara električnu struju. Silicij, sa svoja četiri vanjska elektrona, pretvara se u N-tip poluvodiča nakon ugradnje pet vanjskih elektrona iz elemenata kao što je fosfor. Suprotno tome, bor daje poluvodiče P-tipa. Spoj poluvodiča P-tipa i N-tipa stvara potencijalnu razliku, rađajući solarnu ćeliju. Kada sunčeva svjetlost pogodi PN spoj, struja teče od P-tipa prema N-tipu.
Fotoelektrični efekt, ključni fenomen u fizici, očituje se kada određene tvari apsorbiraju energiju iz elektromagnetskih valova iznad određene frekvencije, generirajući struju - optički elektricitet.
Proizvodnja polikristalnog silicija kulminira u ingotima, kriškama i silicijskim pločicama, koje se zatim obrađuju. Unošenjem tragova bora i fosfora na silikonsku pločicu formira se PN spoj. Naknadni ispis svilene mreže, primjena fino usklađene srebrne paste, sinteriranje, primjena stražnje elektrode i nanošenje antirefleksnog premaza dovršavaju sklop solarne ćelije. Ove ćelije su kombinirane u module, omotane u aluminijsko kućište sa staklom koje prekriva prednju stranu i opremljene stražnjim elektrodama. U kombinaciji s pomoćnim uređajima, to čini fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije. Pretvorba istosmjerne struje u izmjeničnu struju zahtijeva inverter koji omogućuje ubrizgavanje energije u javnu mrežu ili skladištenje baterija. Komponente baterije obično čine 50% troškova sustava, a ostatak čine pretvarači, naknade za instalaciju, pomoćne komponente i drugi troškovi.
U kontekstu ograničenih konvencionalnih energetskih izvora diljem svijeta, solarna energija se pojavljuje kao svjetionik. Kineske ograničene rezerve fosilnog goriva blijede su u usporedbi s globalnim prosjecima i iznose samo 10%. Solarna energija, izvor koji se može obnoviti, siguran, bez buke i bez zagađenja, nije ograničen geografskim ograničenjima. Njegove primjene obuhvaćaju krovove, regije sa složenim terenom i još mnogo toga. Solarna energija uklanja potrebu za potrošnjom goriva i proizvodnjom električne energije na licu mjesta, dobro se usklađujući s dugoročnim energetskim strategijama.
U usporedbi s konvencionalnom proizvodnjom toplinske energije, fotonaponska proizvodnja energije ima nekoliko prednosti:
1：Nema inherentnih opasnosti
2：Potpuno sigurno i pouzdano, bez buke i zagađenja
3：Neotporan na geografska ograničenja, pogodan za različite lokacije
4：Neovisan o gorivu, eliminirajući potrebu za proizvodnjom električne energije na licu mjesta
5：Nudi visokokvalitetnu energiju
6：Emocionalno prihvaćen od strane korisnika
7：Brz ciklus izgradnje i isplativa proizvodnja energije
Međutim, proizvodnja solarnih panela može biti energetski intenzivna i štetna za okoliš. Trenutna proizvodnja solarnih panela, iako je korisna za svijet, može zagađivati izvana dok onečišćuje unutar kuće. Za izradu solarnog panela dimenzija 1m x 1,5m potrebno je spaliti preko 40 kg ugljena, dok najučinkovitije kineske termoelektrane mogu proizvesti 130 kWh električne energije s istom količinom ugljena. Štoviše, izazovi uključuju:
1: Niska gustoća energije koja zahtijeva ekstenzivno korištenje zemljišta
2: Varijabilna proizvodnja energije na temelju meteoroloških uvjeta
3: Viši trošak proizvodnje u usporedbi s toplinskom snagom
4: Proizvodni procesi fotonaponskih panela koji nisu prihvatljivi za okoliš
Samostalna fotonaponska proizvodnja energije, također poznata kao fotonaponska proizvodnja energije izvan mreže, sastoji se od solarnih panela, kontrolera i baterija. U slučajevima kada je potrebno izmjenično napajanje, pretvarač je bitan. Služi aplikacijama poput opskrbe električnom energijom u selima u udaljenim područjima, solarnih sustava za napajanje kućanstava, napajanja komunikacijskim signalom, katodne zaštite i solarne ulične rasvjete.
Mrežna fotonaponska proizvodnja električne energije pretvara istosmjernu struju iz solarnih panela u izmjeničnu struju koja zadovoljava standarde gradske elektroenergetske mreže putem pretvarača spojenih na mrežu. Ova klasifikacija uključuje sustave sa i bez baterije.
Mrežni sustavi s baterijama nude prilagodljive značajke i mogu se po potrebi priključiti ili isključiti iz električne mreže. Oni mogu djelovati kao pomoć u hitnim slučajevima tijekom nestanka struje. Takvi se sustavi često postavljaju u stambene zgrade. S druge strane, sustavi spojeni na mrežu bez baterija pružaju funkcije rasporeda napajanja i rezervne kopije i obično se koriste za veće instalacije.
Distribuirana fotonaponska proizvodnja električne energije uključuje male fotonaponske sustave na ili u blizini korisničkih mjesta kako bi se zadovoljile specifične energetske potrebe ili ojačala postojeća električna mreža. Sastoji se od komponenti kao što su fotonaponski paneli, nosači, istosmjerne razvodne kutije, pretvarači spojeni na mrežu i ormarići za distribuciju izmjenične struje. Radeći pod sunčevim zračenjem, ovaj sustav pretvara sunčevu energiju u istosmjernu struju i prilagođava energetsku ravnotežu spajanjem na mrežu.
