Zobrazenia: 0 Autor: Editor stránky Čas zverejnenia: 2023-08-10 Pôvod: stránky
Výroba fotovoltaickej energie, využívajúca fotovoltaický efekt na polovodičových rozhraniach, priamo premieňa optickú energiu na elektrickú energiu. Táto technológia pozostáva z troch základných komponentov: solárnych panelov (modulov), ovládačov a invertorov. Tieto komponenty, zložené predovšetkým z elektronických prvkov, sa spájajú do integrovaného systému fotovoltaickej výroby energie.
Slnečná energia sa vďaka svojim výrazným výhodám dostala do centra pozornosti. Bohaté slnečné žiarenie sa ukázalo ako životne dôležitý zdroj energie, ktorý stelesňuje vlastnosti, ako je neobmedzená dostupnosť, vlastnosti bez znečistenia, cenová dostupnosť a neobmedzená dostupnosť. Príliv slnečnej energie na úrovni zeme môže dosiahnuť pozoruhodné úrovne 800 MWhm za sekundu. Podmanivé atribúty slnečnej energie poháňali jej trajektóriu rastu od 80. rokov 20. storočia.
Jadrom výroby fotovoltaickej energie je fotoelektrický efekt v polovodičoch. Po ožiarení fotónmi tieto polovodiče absorbujú energiu a uvoľňujú elektróny. Keď táto uvoľnená energia prekoná väzbové sily v atóme, vytvorí elektrický prúd. Kremík so svojimi štyrmi vonkajšími elektrónmi sa transformuje na polovodiče typu N po začlenení piatich vonkajších elektrónov z prvkov, ako je fosfor. Naopak, bór poskytuje polovodiče typu P. Spojenie polovodičov typu P a N vytvára potenciálny rozdiel, čím sa zrodí solárny článok. Keď slnečné svetlo dopadne na PN prechod, prúd tečie z typu P na stranu typu N.
Fotoelektrický efekt, kľúčový jav vo fyzike, sa prejavuje, keď určité látky absorbujú energiu z elektromagnetických vĺn nad špecifickou frekvenciou a vytvárajú prúd – optickú elektrinu.
Výroba polykryštalického kremíka vrcholí v ingotoch, plátkoch a kremíkových plátkoch, ktoré sa následne spracovávajú. Zavedením stopových množstiev bóru a fosforu na kremíkový plátok sa vytvorí PN prechod. Následná hodvábna sieťovina, aplikácia jemne zladenej striebornej pasty, spekanie, aplikácia zadnej elektródy a nanášanie antireflexného povlaku dokončuje zostavu solárneho článku. Tieto články sú skombinované do modulov, obalených hliníkovým plášťom so sklom pokrývajúcim prednú časť a opatrené zadnými elektródami. V spojení s pomocnými zariadeniami to tvorí fotovoltaický systém výroby energie. Konverzia jednosmerného prúdu na striedavý prúd si vyžaduje invertor, ktorý umožňuje vstrekovanie energie do verejnej siete alebo akumulátora. Komponenty batérie zvyčajne tvoria 50 % systémových nákladov, pričom zvyšok tvoria konvertory, inštalačné poplatky, pomocné komponenty a ďalšie výdavky.
Na pozadí obmedzených konvenčných zdrojov energie na celom svete sa solárna energia ukazuje ako maják. Obmedzené čínske zásoby fosílnych palív blednú v porovnaní s celosvetovým priemerom a dosahujú iba 10 %. Slnečná energia, obnoviteľný, bezpečný zdroj bez hluku a znečistenia, nie je obmedzená geografickými obmedzeniami. Jeho aplikácie zahŕňajú strechy, oblasti so zložitým terénom a ďalšie. Solárna energia odstraňuje potrebu spotreby paliva a výroby elektrickej energie na mieste, čo je v súlade s dlhodobými energetickými stratégiami.
V porovnaní s konvenčnou výrobou tepelnej energie má výroba fotovoltaickej energie niekoľko výhod:
1：Žiadne prirodzené nebezpečenstvá
2: Úplne bezpečné a spoľahlivé, bez hluku a znečistenia
3：Nepriepustné pre geografické obmedzenia, vhodné pre rôzne miesta
4: Nezávislé na palive, čo eliminuje potrebu výroby energie na mieste
5：Ponúka vysokokvalitnú energiu
6：Emocionálne akceptované používateľmi
7：Rýchly stavebný cyklus a nákladovo efektívna výroba energie
Výroba solárnych panelov však môže byť energeticky náročná a škodlivá pre životné prostredie. Súčasná výroba solárnych panelov, aj keď je svetu prospešná, môže spôsobiť znečistenie zvonka, zatiaľ čo kontaminuje domáce. Vytvorenie solárneho panelu s rozmermi 1 m x 1,5 m si vyžaduje spálenie viac ako 40 kg uhlia, zatiaľ čo najefektívnejšie čínske tepelné elektrárne dokážu z rovnakého množstva uhlia vyrobiť 130 kWh elektriny. Okrem toho výzvy zahŕňajú:
1: Nízka hustota energie vyžadujúca rozsiahle využitie pôdy
2: Variabilná výroba energie na základe meteorologických podmienok
3: Vyššie výrobné náklady v porovnaní s tepelnou energiou
4: Výrobné procesy fotovoltaických panelov, ktoré nie sú šetrné k životnému prostrediu
Samostatná výroba fotovoltaickej energie, tiež známa ako výroba fotovoltaickej energie mimo siete, pozostáva zo solárnych panelov, ovládačov a batérií. V prípadoch vyžadujúcich striedavé napájanie je nevyhnutný menič. Slúži aplikáciám, ako je dedinské napájanie v odľahlých oblastiach, solárne domáce energetické systémy, napájanie komunikačného signálu, katódová ochrana a solárne pouličné osvetlenie.
Výroba fotovoltaickej energie pripojená k sieti transformuje jednosmernú elektrinu zo solárnych panelov na striedavú elektrinu, ktorá spĺňa štandardy mestskej elektrickej siete prostredníctvom striedačov pripojených k sieti. Táto klasifikácia zahŕňa systémy s batériovým úložiskom a bez neho.
Systémy pripojené k sieti s batériami ponúkajú nastaviteľné funkcie a môžu sa podľa potreby pripojiť alebo odpojiť od elektrickej siete. Môžu fungovať ako núdzová záloha pri výpadku prúdu. Takéto systémy sú často inštalované v obytných budovách. Na druhej strane systémy pripojené k sieti bez batérií poskytujú funkcie plánovania napájania a zálohovania a zvyčajne sa používajú pre väčšie inštalácie.
Distribuovaná výroba fotovoltaickej energie zahŕňa malé fotovoltaické systémy na miestach užívateľov alebo v ich blízkosti na uspokojenie špecifických energetických potrieb alebo na posilnenie existujúcej elektrickej siete. Zahŕňa komponenty, ako sú fotovoltaické panely, konzoly, DC rozvodné skrinky, meniče pripojené k sieti a rozvodné skrine striedavého prúdu. Tento systém, ktorý funguje pri slnečnom žiarení, premieňa slnečnú energiu na jednosmerný prúd a upravuje energetickú bilanciu pripojením k sieti.
