ფოტოელექტრული ენერგიის გამომუშავება: სიღრმეების შესწავლა

ფოტოელექტრული ენერგიის გამომუშავება, რომელიც იყენებს ფოტოელექტრო ეფექტს ნახევარგამტარულ ინტერფეისებზე, პირდაპირ გარდაქმნის ოპტიკურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად. ეს ტექნოლოგია მოიცავს სამ ძირითად კომპონენტს: მზის პანელები (მოდულები), კონტროლერები და ინვერტორები. ეს კომპონენტები, ძირითადად, ელექტრონული ელემენტებისაგან შედგენილი, გაერთიანებულია ინტეგრირებულ ფოტოელექტრული ელექტროენერგიის წარმოების სისტემაში.

თავისი გამორჩეული უპირატესობებით, მზის ენერგიამ ყურადღების ცენტრში მოექცა. მზის უხვი გამოსხივება გაჩნდა, როგორც სასიცოცხლო ენერგიის წყარო, რომელიც განასახიერებს ისეთ თვისებებს, როგორიცაა უსაზღვრო ხელმისაწვდომობა, დაბინძურებისგან თავისუფალი ატრიბუტები, ხელმისაწვდომობა და შეუზღუდავი ხელმისაწვდომობა. მიწისზედა დონის მზის ენერგიის ნაკადმა შეიძლება მიაღწიოს საოცარ დონეს 800 მვტ.მ/წამში. მზის ენერგიის მომხიბვლელმა ატრიბუტებმა განაპირობა მისი ზრდის ტრაექტორია 1980-იანი წლებიდან.

ფუნდამენტური პრინციპები

ფოტოელექტრული ენერგიის გამომუშავების ბირთვში დევს ფოტოელექტრული ეფექტი ნახევარგამტარებში. ფოტონების მიერ დასხივებისას ეს ნახევარგამტარები შთანთქავენ ენერგიას და ათავისუფლებენ ელექტრონებს. როდესაც ეს განთავისუფლებული ენერგია გადალახავს ატომში შემაკავშირებელ ძალებს, ის ქმნის ელექტრულ დენს. სილიციუმი, თავისი ოთხი გარე ელექტრონით, გარდაიქმნება N- ტიპის ნახევარგამტარებად, როდესაც შედის ხუთი გარე ელექტრონი ისეთი ელემენტებიდან, როგორიცაა ფოსფორი. პირიქით, ბორი იძლევა P-ტიპის ნახევარგამტარებს. P-ტიპის და N-ტიპის ნახევარგამტარების შეერთება წარმოქმნის პოტენციურ განსხვავებას, რაც ქმნის მზის ელემენტს. როდესაც მზის შუქი ხვდება PN შეერთებას, დენი მიედინება P-ტიპიდან N- ტიპის მხარეს.

ფოტოელექტრული ეფექტი, გადამწყვეტი ფენომენი ფიზიკაში, ვლინდება, როდესაც გარკვეული ნივთიერებები შთანთქავს ენერგიას ელექტრომაგნიტური ტალღებიდან კონკრეტულ სიხშირეზე, წარმოქმნით დენს - ოპტიკურ ელექტროენერგიას.

პოლიკრისტალური სილიციუმის გამომუშავება კულმინაციას აღწევს ინგოტებით, ნაჭრებით და სილიკონის ვაფლებით, რომლებიც შემდეგ მუშავდება. ბორის და ფოსფორის კვალი რაოდენობით შეყვანა სილიკონის ვაფლზე ქმნის PN შეერთებას. აბრეშუმის ბადის შემდგომი ბეჭდვა, წვრილად შეხამებული ვერცხლის პასტის გამოყენება, აგლომერაცია, უკანა ელექტროდის გამოყენება და ანტირეფლექსური საფარის დეპონირება ასრულებენ მზის უჯრედების შეკრებას. ეს უჯრედები გაერთიანებულია მოდულებში, ალუმინის გარსაცმით, რომელსაც წინა ნაწილი ფარავს და აღჭურვილია უკანა ელექტროდებით. დამხმარე მოწყობილობებთან ერთად, ეს ქმნის ფოტოელექტრული ენერგიის წარმოების სისტემას. DC-დან AC-ზე კონვერტაციისთვის საჭიროა ინვერტორი, რომელიც უზრუნველყოფს ელექტროენერგიის ინექციას საზოგადოებრივ ქსელში ან ბატარეის საცავში. ბატარეის კომპონენტები, როგორც წესი, შეადგენს სისტემის ხარჯების 50%-ს, დანარჩენი კი მოიცავს გადამყვანებს, ინსტალაციის საფასურს, დამხმარე კომპონენტებს და სხვა ხარჯებს.

დადებითი და უარყოფითი მხარეები

უპირატესობები

მსოფლიო მასშტაბით შეზღუდული ჩვეულებრივი ენერგეტიკული რესურსების ფონზე, მზის ენერგია ჩნდება როგორც შუქურა. ჩინეთის სასრული წიაღისეული საწვავის მარაგი ფერმკრთალია მსოფლიო საშუალო მაჩვენებელთან შედარებით და მხოლოდ 10%-ს შეადგენს. მზის ენერგია, შევსებადი, უსაფრთხო, ხმაურის გარეშე და დაბინძურებისგან თავისუფალი რესურსი, არ შემოიფარგლება გეოგრაფიული შეზღუდვებით. მისი აპლიკაციები მოიცავს სახურავებს, რეგიონებს რთული რელიეფით და სხვა. მზის ენერგია გამორიცხავს საწვავის მოხმარებისა და ადგილზე ელექტროენერგიის გამომუშავების აუცილებლობას, რაც კარგად შეესაბამება გრძელვადიან ენერგეტიკულ სტრატეგიებს.

ჩვეულებრივი თბოელექტროენერგიის გამომუშავებასთან შედარებით, ფოტოელექტრული ელექტროენერგიის გამომუშავებას აქვს რამდენიმე უპირატესობა:

1: არანაირი თანდაყოლილი საფრთხე

2: სრულიად უსაფრთხო და საიმედო, ხმაურის და დაბინძურების გარეშე

3: შეუვალი გეოგრაფიული შეზღუდვებისთვის, შესაფერისი სხვადასხვა მდებარეობებისთვის

4: საწვავისგან დამოუკიდებელი, აღმოფხვრის ადგილზე ელექტროენერგიის გამომუშავების საჭიროებას

5: გთავაზობთ მაღალი ხარისხის ენერგიას

6: ემოციურად მიღებული მომხმარებლების მიერ

7: სწრაფი სამშენებლო ციკლი და ხარჯთეფექტური ენერგიის გამომუშავება

ნაკლოვანებები

თუმცა, მზის პანელების წარმოება შეიძლება იყოს ენერგო ინტენსიური და ეკოლოგიურად საზიანო. მზის პანელების ამჟამინდელი წარმოება, მიუხედავად იმისა, რომ სასარგებლოა მსოფლიოსთვის, შეუძლია მოახდინოს დაბინძურება გარედან, ხოლო შიდა დაბინძურება. 1 მ x 1,5 მ მზის პანელის დამზადება მოითხოვს 40 კგ-ზე მეტი ნახშირის დაწვას, მაშინ როცა ყველაზე ეფექტურ ჩინურ თბოელექტროსადგურებს შეუძლიათ გამოიმუშაონ 130 კვტ/სთ ელექტროენერგია იგივე რაოდენობის ნახშირით. გარდა ამისა, გამოწვევები მოიცავს:

1: ენერგიის დაბალი სიმკვრივე, რომელიც მოითხოვს მიწის ფართო გამოყენებას

2:ცვლადი ენერგიის წარმოება მეტეოროლოგიური პირობების მიხედვით

3: თბოელექტროენერგიასთან შედარებით მაღალი გენერაციის ღირებულება

4:ეკოლოგიურად არაკეთილსინდისიერი წარმოების პროცესები ფოტოელექტრული პანელებისთვის

სისტემების კლასიფიკაცია

დამოუკიდებელი ფოტოელექტრული ელექტროენერგიის გამომუშავება

დამოუკიდებელი ფოტოელექტრული ელექტროენერგიის გამომუშავება, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ქსელის გარეთ ფოტოელექტრული ენერგიის გამომუშავება, შედგება მზის პანელებისგან, კონტროლერებისგან და ბატარეებისგან. იმ შემთხვევებში, რომლებიც საჭიროებენ ცვლადი ენერგიას, ინვერტორი აუცილებელია. ის ემსახურება პროგრამებს, როგორიცაა სოფლის ელექტრომომარაგება შორეულ რაიონებში, მზის საყოფაცხოვრებო ელექტროენერგიის სისტემები, საკომუნიკაციო სიგნალის ელექტრომომარაგება, კათოდური დაცვა და მზის ქუჩის განათება.

ქსელთან დაკავშირებული ფოტოელექტრული ენერგიის გამომუშავება

ქსელთან დაკავშირებული ფოტოელექტრული ელექტროენერგიის გამომუშავება გარდაქმნის მუდმივ ელექტროენერგიას მზის პანელებიდან AC ელექტროენერგიად, რომელიც აკმაყოფილებს მუნიციპალური ელექტრო ქსელის სტანდარტებს ქსელთან დაკავშირებული ინვერტორების საშუალებით. ეს კლასიფიკაცია მოიცავს სისტემებს ბატარეის შესანახად და მის გარეშე.

ბატარეებით ქსელთან დაკავშირებული სისტემები გვთავაზობენ რეგულირებად ფუნქციებს და საჭიროების შემთხვევაში შეუძლიათ ელექტროგადამცემი ქსელიდან დაკავშირება ან გათიშვა. მათ შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც საგანგებო სარეზერვო საშუალება ელექტროენერგიის გათიშვის დროს. ასეთი სისტემები ხშირად დამონტაჟებულია საცხოვრებელ კორპუსებში. მეორეს მხრივ, ქსელთან დაკავშირებული სისტემები ბატარეების გარეშე უზრუნველყოფს ენერგიის დაგეგმვისა და სარეზერვო ფუნქციებს და, როგორც წესი, გამოიყენება უფრო დიდი დანადგარებისთვის.

განაწილებული ფოტოელექტრული ელექტროენერგიის გამომუშავება

განაწილებული ფოტოელექტრული ელექტროენერგიის გამომუშავება გულისხმობს მცირე მასშტაბის ფოტოელექტრო სისტემებს მომხმარებლის უბნებზე ან მის მახლობლად, კონკრეტული ენერგეტიკული საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად ან არსებული ელექტრო ქსელის გასაძლიერებლად. იგი მოიცავს კომპონენტებს, როგორიცაა ფოტოელექტრული პანელები, ფრჩხილები, DC შეერთების ყუთები, ქსელთან დაკავშირებული ინვერტორები და AC დენის გამანაწილებელი კაბინეტები. მზის რადიაციის ქვეშ მოქმედი ეს სისტემა მზის ენერგიას გარდაქმნის მუდმივ ენერგიად და არეგულირებს ენერგიის ბალანსს ქსელთან მიერთებით.