Ogledi: 0 Avtor: Urednik mesta Čas objave: 2023-08-10 Izvor: Spletno mesto
Fotovoltaična proizvodnja električne energije, ki izkorišča fotovoltaični učinek na polprevodniških vmesnikih, neposredno pretvarja optično energijo v električno energijo. Ta tehnologija je sestavljena iz treh bistvenih komponent: solarnih panelov (modulov), krmilnikov in inverterjev. Te komponente, ki so v glavnem sestavljene iz elektronskih elementov, se združijo v integriran fotovoltaični sistem za proizvodnjo električne energije.
S svojimi izrazitimi prednostmi je sončna energija prevzela pozornost. Obilno sončno sevanje se je izkazalo kot pomemben vir energije, ki uteleša lastnosti, kot so brezmejna razpoložljivost, lastnosti brez onesnaževanja, cenovna dostopnost in neomejena dostopnost. Dotok sončne energije pri tleh lahko doseže neverjetne ravni 800 MWhm na sekundo. Očarljive lastnosti sončne energije spodbujajo njeno pot rasti od osemdesetih let prejšnjega stoletja.
V jedru fotovoltaične proizvodnje električne energije je fotoelektrični učinek v polprevodnikih. Pri obsevanju s fotoni ti polprevodniki absorbirajo energijo in sproščajo elektrone. Ko ta sproščena energija premaga vezne sile znotraj atoma, tvori električni tok. Silicij se s svojimi štirimi zunanjimi elektroni spremeni v polprevodnike tipa N po vključitvi petih zunanjih elektronov iz elementov, kot je fosfor. Nasprotno pa bor daje polprevodnike tipa P. Stičišče polprevodnikov tipa P in tipa N ustvari potencialno razliko, s katero nastane sončna celica. Ko sončna svetloba zadene PN spoj, tok teče od P-tipa do N-tipa.
Fotoelektrični učinek, osrednji pojav v fiziki, se pokaže, ko nekatere snovi absorbirajo energijo iz elektromagnetnih valov nad določeno frekvenco, pri čemer se ustvari tok – optična elektrika.
Proizvodnja polikristalnega silicija doseže vrhunec v ingotovih, rezinah in silicijevih rezinah, ki se nato predelajo. Uvedba sledov bora in fosforja na silicijeve rezine tvori PN spoj. Naknadno tiskanje svilene mreže, nanos fino usklajene srebrne paste, sintranje, nanos zadnje elektrode in nanos protiodsevne prevleke zaključijo sklop sončne celice. Te celice so združene v module, obdane z aluminijastim ohišjem s steklom, ki prekriva sprednjo stran, in opremljene z zadnjimi elektrodami. Skupaj s pomožnimi napravami to tvori fotovoltaični sistem za proizvodnjo električne energije. Pretvorba enosmernega toka v izmenični tok zahteva pretvornik, ki omogoča vbrizgavanje električne energije v javno omrežje ali baterijsko shranjevanje. Sestavni deli baterije običajno predstavljajo 50 % stroškov sistema, preostanek pa zajemajo pretvorniki, stroški namestitve, pomožne komponente in drugi stroški.
V ozadju omejenih virov konvencionalne energije po vsem svetu se sončna energija kaže kot svetilnik. Končne kitajske zaloge fosilnih goriv so blede v primerjavi s svetovnimi povprečji, saj znašajo le 10 %. Sončna energija, ki je obnovljiv, varen vir brez hrupa in ne onesnažuje, ni omejena z geografskimi omejitvami. Njegove aplikacije segajo na strehe, regije z zapletenim terenom in drugo. Sončna energija odpravlja potrebo po porabi goriva in proizvodnji električne energije na kraju samem ter se dobro ujema z dolgoročnimi energetskimi strategijami.
V primerjavi s konvencionalno proizvodnjo toplotne energije ima fotovoltaična proizvodnja več prednosti:
1：Brez inherentnih nevarnosti
2: Povsem varen in zanesljiv, brez hrupa in onesnaževanja
3: Neprepusten za geografske omejitve, primeren za različne lokacije
4：Neodvisno od goriva, odpravlja potrebo po proizvodnji električne energije na kraju samem
5：Ponuja visokokakovostno energijo
6：Čustveno sprejeti s strani uporabnikov
7：Hiter gradbeni cikel in stroškovno učinkovita proizvodnja energije
Vendar pa je proizvodnja sončnih kolektorjev lahko energetsko intenzivna in okolju škodljiva. Sedanja proizvodnja sončnih kolektorjev, čeprav je koristna za svet, lahko povzroči zunanje onesnaženje, medtem ko kontaminira doma. Izdelava solarne plošče velikosti 1m x 1,5m zahteva kurjenje več kot 40 kg premoga, medtem ko lahko najučinkovitejše kitajske termoelektrarne z enako količino premoga proizvedejo 130 kWh električne energije. Poleg tega izzivi vključujejo:
1: Nizka gostota energije, ki zahteva obsežno uporabo zemljišča
2: Spremenljiva proizvodnja energije glede na meteorološke razmere
3: Višji stroški proizvodnje v primerjavi s toplotno močjo
4: Okolju neprijazni proizvodni procesi za fotovoltaične panele
Samostojna fotovoltaična proizvodnja električne energije, znana tudi kot fotovoltaična proizvodnja električne energije zunaj omrežja, je sestavljena iz sončnih kolektorjev, krmilnikov in baterij. V primerih, ko je potrebno napajanje z izmeničnim tokom, je pretvornik nujen. Služi aplikacijam, kot so vaška oskrba z električno energijo v oddaljenih območjih, sončni električni sistemi za gospodinjstva, oskrba s komunikacijskim signalom, katodna zaščita in sončna ulična razsvetljava.
Fotonapetostna proizvodnja električne energije, povezana z omrežjem, pretvarja enosmerno elektriko iz sončnih kolektorjev v elektriko izmeničnega toka, ki ustreza občinskim standardom električnega omrežja prek omrežno povezanih pretvornikov. Ta klasifikacija vključuje sisteme z in brez akumulatorskega shranjevanja.
Omrežni sistemi z baterijami ponujajo nastavljive funkcije in se lahko po potrebi priključijo ali odklopijo z električnega omrežja. Lahko delujejo kot rezerva v sili med izpadi električne energije. Takšni sistemi so pogosto nameščeni v stanovanjskih zgradbah. Po drugi strani pa omrežni sistemi brez baterij zagotavljajo funkcije razporejanja napajanja in rezervne kopije ter se običajno uporabljajo za večje instalacije.
Porazdeljena fotonapetostna proizvodnja električne energije vključuje fotovoltaične sisteme majhnega obsega na mestih uporabnikov ali v njihovi bližini za izpolnjevanje posebnih potreb po energiji ali krepitev obstoječega električnega omrežja. Sestavljen je iz komponent, kot so fotonapetostne plošče, nosilci, priključne omarice za enosmerni tok, razsmerniki, povezani z omrežjem, in omarice za distribucijo izmeničnega toka. Ta sistem, ki deluje pod vplivom sončnega sevanja, pretvarja sončno energijo v enosmerni tok in prilagaja energijsko bilanco s priključitvijo na omrežje.
