Skatījumi: 0 Autors: Vietnes redaktors Publicēšanas laiks: 2023-08-10 Izcelsme: Vietne
Fotoelementu enerģijas ražošana, izmantojot fotoelektrisko efektu pusvadītāju saskarnēs, optisko enerģiju tieši pārvērš elektroenerģijā. Šī tehnoloģija sastāv no trim būtiskām sastāvdaļām: saules paneļiem (moduļiem), kontrolleriem un invertoriem. Šīs sastāvdaļas, kas galvenokārt sastāv no elektroniskiem elementiem, apvienojas integrētā fotoelementu enerģijas ražošanas sistēmā.
Ar savām īpašajām priekšrocībām saules enerģija ir nonākusi uzmanības centrā. Bagātīgs saules starojums ir kļuvis par būtisku enerģijas avotu, kas iemieso tādas iezīmes kā neierobežota pieejamība, bezpiesārņojuma atribūti, pieņemama cena un neierobežota pieejamība. Zemes līmeņa saules enerģijas pieplūdums var sasniegt ievērojamu līmeni 800 MWhm sekundē. Saules enerģijas valdzinošie atribūti ir veicinājuši tās izaugsmes trajektoriju kopš 1980. gadiem.
Fotoelektriskās enerģijas ražošanas pamatā ir fotoelektriskais efekts pusvadītājos. Apstarojot ar fotoniem, šie pusvadītāji absorbē enerģiju un atbrīvo elektronus. Kad šī atbrīvotā enerģija pārvar saistošos spēkus atomā, tā veido elektrisko strāvu. Silīcijs ar četriem ārējiem elektroniem pārvēršas N tipa pusvadītājos, iekļaujot piecus ārējos elektronus no tādiem elementiem kā fosfors. Un otrādi, bors dod P tipa pusvadītājus. P tipa un N tipa pusvadītāju savienojums rada potenciālu starpību, radot saules bateriju. Kad saules gaisma sasniedz PN krustojumu, strāva plūst no P veida uz N veida pusi.
Fotoelektriskais efekts, kas ir galvenā parādība fizikā, izpaužas, kad noteiktas vielas absorbē enerģiju no elektromagnētiskajiem viļņiem virs noteiktas frekvences, radot strāvu - optisko elektrību.
Polikristāliskā silīcija ražošana beidzas ar lietņiem, šķēlītēm un silīcija plāksnēm, kuras pēc tam apstrādā. Neliela bora un fosfora daudzuma ievadīšana uz silīcija plāksnītes veido PN savienojumu. Sekojoša zīda sieta apdruka, smalki saskaņotas sudraba pastas uzklāšana, saķepināšana, aizmugurējā elektroda uzklāšana un pretatstarojoša pārklājuma uzklāšana pabeidz saules bateriju montāžu. Šīs šūnas ir apvienotas moduļos, iesaiņotas alumīnija korpusā ar stiklu, kas sedz priekšpusi, un aprīkoti ar aizmugurējiem elektrodiem. Kopā ar palīgierīcēm tas veido fotoelementu enerģijas ražošanas sistēmu. Pārveidošanai no līdzstrāvas uz maiņstrāvu ir nepieciešams invertors, kas nodrošina enerģijas ievadīšanu publiskajā tīklā vai akumulatora krātuvē. Akumulatora komponenti parasti veido 50% no sistēmas izmaksām, bet pārējo daļu veido pārveidotāji, uzstādīšanas maksas, palīgkomponenti un citi izdevumi.
Ņemot vērā ierobežotos tradicionālos enerģijas resursus visā pasaulē, saules enerģija parādās kā bāka. Ķīnas ierobežotās fosilā kurināmā rezerves salīdzinājumā ar pasaules vidējiem rādītājiem ir tikai 10%. Saules enerģija, kas ir atjaunojams, drošs, bez trokšņa un piesārņojuma brīvs resurss, nav ierobežots ar ģeogrāfiskiem ierobežojumiem. Tās pielietojums aptver jumtus, reģionus ar sarežģītu reljefu un daudz ko citu. Saules enerģija novērš nepieciešamību pēc degvielas patēriņa un enerģijas ražošanas uz vietas, labi saskaņojot to ar ilgtermiņa enerģijas stratēģijām.
Salīdzinot ar parasto siltumenerģijas ražošanu, fotoelementu enerģijas ražošanai ir vairākas priekšrocības:
1: nav raksturīgu apdraudējumu
2: Pilnīgi drošs un uzticams, bez trokšņa un piesārņojuma
3: necaurlaidīgs ģeogrāfiskiem ierobežojumiem, piemērots dažādām vietām
4: Neatkarīga no degvielas, novēršot nepieciešamību pēc elektroenerģijas ražošanas uz vietas
5: piedāvā augstas kvalitātes enerģiju
6: Lietotāji emocionāli pieņēmuši
7: ātrs būvniecības cikls un rentabla enerģijas ražošana
Tomēr saules paneļu ražošana var būt energoietilpīga un videi kaitīga. Pašreizējā saules paneļu ražošana, lai arī tā ir labvēlīga pasaulei, var radīt ārēju piesārņojumu, vienlaikus piesārņojot iekšzemes. Lai izveidotu 1 m x 1,5 m saules bateriju paneli, ir jāsadedzina vairāk nekā 40 kg ogļu, savukārt visefektīvākās Ķīnas termoelektrostacijas var saražot 130 kWh elektroenerģijas ar tādu pašu ogļu daudzumu. Turklāt izaicinājumi ietver:
1: zems enerģijas blīvums, kam nepieciešama plaša zemes izmantošana
2: mainīgas enerģijas ražošana, pamatojoties uz meteoroloģiskajiem apstākļiem
3: augstākas ražošanas izmaksas, salīdzinot ar siltumenerģiju
4: videi nedraudzīgi fotoelektrisko paneļu ražošanas procesi
Atsevišķa fotoelektriskā elektroenerģijas ražošana, kas pazīstama arī kā ārpustīkla fotoelektriskā elektroenerģijas ražošana, sastāv no saules paneļiem, kontrolleriem un baterijām. Gadījumos, kad nepieciešama maiņstrāva, invertors ir būtisks. Tas kalpo tādām lietojumprogrammām kā ciematu elektroapgāde attālos apgabalos, mājsaimniecības saules enerģijas sistēmas, sakaru signāla barošana, katoda aizsardzība un saules ielu apgaismojums.
Tīklam pieslēgta fotoelementu elektroenerģijas ražošana pārveido līdzstrāvas elektroenerģiju no saules paneļiem maiņstrāvas elektroenerģijā, kas atbilst pašvaldības elektrotīkla standartiem, izmantojot tīklam pieslēgtus invertorus. Šajā klasifikācijā ietilpst sistēmas ar un bez akumulatora uzglabāšanas.
Tīklam pieslēgtas sistēmas ar baterijām piedāvā regulējamas funkcijas un var pievienot vai atvienot no elektrotīkla pēc vajadzības. Tie var darboties kā rezerves rezerves elektroenerģijas padeves pārtraukumu laikā. Šādas sistēmas bieži tiek uzstādītas dzīvojamās ēkās. No otras puses, ar tīklu savienotas sistēmas bez baterijām nodrošina jaudas plānošanas un rezerves funkcijas, un tās parasti izmanto lielākām instalācijām.
Sadalītā fotoelementu elektroenerģijas ražošana ietver maza mēroga fotoelementu sistēmas lietotāju vietās vai to tuvumā, lai apmierinātu īpašas enerģijas vajadzības vai stiprinātu esošo elektrotīklu. Tajā ietilpst tādi komponenti kā fotoelektriskie paneļi, kronšteini, līdzstrāvas sadales kārbas, tīklam pieslēgti invertori un maiņstrāvas sadales skapji. Darbojoties zem saules starojuma, šī sistēma pārvērš saules enerģiju līdzstrāvas strāvā un pielāgo enerģijas bilanci, pieslēdzoties tīklam.
