Megtekintések: 0 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2023-08-10 Eredet: Telek
A fotovoltaikus energiatermelés a félvezető interfészeken a fotovoltaikus hatást kihasználva közvetlenül alakítja át az optikai energiát elektromos energiává. Ez a technológia három alapvető komponensből áll: napelemek (modulok), vezérlők és inverterek. Ezek az elsősorban elektronikus elemekből álló alkatrészek integrált fotovoltaikus energiatermelő rendszerré egyesülnek.
Megkülönböztető előnyeivel a napenergia került a figyelem középpontjába. A bőséges napsugárzás létfontosságú energiaforrássá vált, és olyan tulajdonságokat testesít meg, mint a határtalan elérhetőség, a szennyezésmentes tulajdonságok, a megfizethetőség és a korlátlan hozzáférhetőség. A földszinti napenergia-beáramlás figyelemre méltó, másodpercenként 800 MWhm-t is elérhet. A napenergia magával ragadó tulajdonságai az 1980-as évek óta táplálják növekedési pályáját.
A fotovoltaikus energiatermelés magja a félvezetők fotoelektromos effektusa. Fotonokkal történő besugárzás hatására ezek a félvezetők energiát nyelnek el és elektronokat szabadítanak fel. Amikor ez a felszabaduló energia legyőzi az atomon belüli kötőerőket, elektromos áramot képez. A szilícium a négy külső elektronjával N-típusú félvezetővé alakul, amikor öt külső elektront építenek be olyan elemekből, mint a foszfor. Ezzel szemben a bór P-típusú félvezetőket eredményez. A P-típusú és N-típusú félvezetők találkozása potenciálkülönbséget generál, és napelemet szül. Amikor a napfény eléri a PN átmenetet, áram folyik a P-típusról az N-típusú oldalra.
A fotoelektromos hatás, amely a fizika egyik kulcsfontosságú jelensége, akkor nyilvánul meg, amikor bizonyos anyagok egy adott frekvencia felett elnyelik az elektromágneses hullámok energiáját, és áramot – optikai elektromosságot – generálnak.
A polikristályos szilícium gyártása bugákban, szeletekben és szilíciumlapkákban csúcsosodik ki, amelyeket ezután feldolgoznak. Nyomnyi mennyiségű bór és foszfor bevezetése a szilícium lapkára PN csomópontot képez. Az ezt követő selyemhálós nyomtatás, finoman illeszkedő ezüstpaszta felhordása, szinterezés, hátsó elektróda felhordása és tükröződésmentes bevonat felhordása teszi teljessé a napelem-összeállítást. Ezek a cellák modulokba vannak kombinálva, alumínium házba vannak burkolva, elől üveggel, és hátsó elektródákkal vannak ellátva. A segédeszközökkel összekapcsolva ez egy fotovoltaikus energiatermelő rendszert alkot. Az egyenáram-váltóáramú átalakításhoz inverterre van szükség, amely lehetővé teszi az áramellátást a nyilvános hálózatba vagy az akkumulátortárolóba. Az akkumulátor-összetevők általában a rendszerköltségek 50%-át teszik ki, a fennmaradó részt az átalakítók, a telepítési díjak, a segédkomponensek és egyéb költségek teszik ki.
A világszerte korlátozott hagyományos energiaforrások hátterében a napenergia jelzőfényként jelenik meg. Kína véges fosszilis tüzelőanyag-tartalékai elhalványulnak a globális átlagokhoz képest, mindössze 10%-ot tesznek ki. A napenergiát, amely egy feltölthető, biztonságos, zaj- és szennyezésmentes erőforrás, nem korlátozzák földrajzi korlátok. Alkalmazásai kiterjednek a háztetőkre, összetett domborzatú régiókra és még sok másra. A napenergia szükségtelenné teszi az üzemanyag-fogyasztást és a helyszíni energiatermelést, és jól illeszkedik a hosszú távú energiastratégiákhoz.
A hagyományos hőenergia-termeléshez képest a fotovoltaikus energiatermelés számos előnnyel büszkélkedhet:
1: Nincs benne rejlő veszély
2: Teljesen biztonságos és megbízható, zaj- és szennyeződésmentes
3: Földrajzi korlátokat áthatolhatatlan, különböző helyekre alkalmas
4: Üzemanyag-független, így nincs szükség a helyszíni áramtermelésre
5: Kiváló minőségű energiát kínál
6: A felhasználók érzelmileg elfogadják
7: Gyors építési ciklus és költséghatékony energiatermelés
A napelemek gyártása azonban energiaigényes és környezetkárosító is lehet. A jelenlegi napelem-gyártás, bár előnyös a világ számára, kívülről szennyezheti, miközben belföldön szennyezi. Egy 1 m x 1,5 m-es napelem elkészítéséhez több mint 40 kg szenet kell elégetni, míg a leghatékonyabb kínai hőerőművek 130 kWh villamos energiát képesek előállítani ugyanennyi szénnel. Ezenkívül a kihívások közé tartozik:
1: Alacsony energiasűrűség, amely kiterjedt földhasználatot igényel
2: Változó energiatermelés a meteorológiai viszonyok alapján
3: Magasabb előállítási költség a hőenergiához képest
4: A fotovoltaikus panelek környezetbarát gyártási folyamatai
Az önálló fotovoltaikus energiatermelés, más néven hálózaton kívüli fotovoltaikus energiatermelés, napelemekből, vezérlőkből és akkumulátorokból áll. Váltakozó áramot igénylő esetekben elengedhetetlen az inverter. Olyan alkalmazásokat szolgál ki, mint a távoli területek falusi áramellátása, háztartási napelemes energiaellátó rendszerek, kommunikációs jel tápellátás, katódvédelem és szoláris utcai világítás.
A hálózatra kapcsolt fotovoltaikus energiatermelés a napelemekből származó egyenáramú áramot olyan váltakozó áramú villamos energiává alakítja, amely megfelel az önkormányzati elektromos hálózatra vonatkozó szabványoknak a hálózatra csatlakoztatott invertereken keresztül. Ez a besorolás magában foglalja az akkumulátortárolóval és anélküli rendszereket is.
A hálózatra csatlakoztatott akkumulátoros rendszerek állítható funkciókat kínálnak, és szükség szerint csatlakoztathatók vagy leválaszthatók az elektromos hálózatról. Áramkimaradás esetén vészhelyzeti tartalékként működhetnek. Az ilyen rendszereket gyakran lakóépületekben telepítik. Másrészt az akkumulátorok nélküli hálózatra kapcsolt rendszerek energiaütemezési és tartalék funkciókat biztosítanak, és jellemzően nagyobb telepítésekhez használják.
Az elosztott fotovoltaikus energiatermelés kis léptékű fotovoltaikus rendszereket jelent a felhasználói telephelyeken vagy azok közelében, hogy kielégítsék az adott energiaszükségletet vagy erősítsék a meglévő villamosenergia-hálózatot. Olyan alkatrészeket tartalmaz, mint a fotovoltaikus panelek, konzolok, egyenáramú csatlakozódobozok, hálózatra csatlakoztatott inverterek és AC áramelosztó szekrények. A napsugárzás alatt működő rendszer a napenergiát egyenárammá alakítja, és a hálózathoz való csatlakozással beállítja az energiaegyensúlyt.
