Görüntüleme: 0 Yazar: Site Editörü Yayınlanma Tarihi: 2023-08-10 Kaynak: Alan
Yarı iletken arayüzlerdeki fotovoltaik etkiden yararlanan fotovoltaik enerji üretimi, optik enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. Bu teknoloji üç temel bileşenden oluşur: güneş panelleri (modüller), kontrolörler ve invertörler. Temel olarak elektronik elemanlardan oluşan bu bileşenler, entegre bir fotovoltaik enerji üretim sistemi halinde bir araya geliyor.
Güneş enerjisi, kendine özgü avantajlarıyla ön plana çıktı. Bol güneş ışınımı, sınırsız kullanılabilirlik, kirlilik içermeyen özellikler, uygun fiyat ve sınırsız erişilebilirlik gibi özellikleri bünyesinde barındıran hayati bir enerji kaynağı olarak ortaya çıkmıştır. Yer seviyesindeki güneş enerjisi akışı saniyede 800 MWh gibi dikkat çekici seviyelere ulaşabilir. Güneş enerjisinin büyüleyici özellikleri, 1980'lerden bu yana büyüme yörüngesini ateşledi.
Fotovoltaik enerji üretiminin temelinde yarı iletkenlerdeki fotoelektrik etki yatmaktadır. Fotonların ışınlaması üzerine bu yarı iletkenler enerjiyi emer ve elektronları serbest bırakır. Serbest kalan bu enerji, atom içindeki bağlanma kuvvetlerini yendiğinde bir elektrik akımı oluşturur. Silikon, dört dış elektronuyla, fosfor gibi elementlerden beş dış elektronun katılmasıyla N tipi yarı iletkenlere dönüşür. Tersine, bor P tipi yarı iletkenler üretir. P tipi ve N tipi yarı iletkenlerin birleşimi, bir güneş pili doğuran potansiyel bir fark yaratır. Güneş ışığı PN bağlantısına çarptığında, P tipinden N tipi tarafa bir akım akar.
Fizikte çok önemli bir olgu olan fotoelektrik etki, belirli maddelerin belirli bir frekansın üzerindeki elektromanyetik dalgalardan enerji emerek bir akım (optik elektrik) üretmesiyle ortaya çıkar.
Polikristalin silikon üretimi, daha sonra işlenen külçeler, dilimler ve silikon levhalarla sonuçlanır. Silikon levha üzerine eser miktarda bor ve fosforun eklenmesi bir PN bağlantısı oluşturur. Daha sonra ipek ağ baskısı, ince uyumlu gümüş macunun uygulanması, sinterleme, arka elektrot uygulaması ve yansıma önleyici kaplama biriktirme güneş pili düzeneğini tamamlar. Bu hücreler modüller halinde birleştirilir, ön kısmı camla kaplanmış alüminyum muhafazayla sarılır ve arka elektrotlarla donatılmıştır. Yardımcı cihazlarla birleştirildiğinde bu, bir fotovoltaik enerji üretim sistemi oluşturur. DC'den AC'ye dönüşüm, kamu şebekesine veya akü depolamaya güç enjeksiyonunu mümkün kılan bir invertör gerektirir. Pil bileşenleri genellikle sistem maliyetlerinin %50'sini oluşturur; geri kalanı ise dönüştürücüler, kurulum ücretleri, yardımcı bileşenler ve diğer harcamalardan oluşur.
Dünya çapında sınırlı konvansiyonel enerji kaynaklarının olduğu bir ortamda, güneş enerjisi bir yol gösterici olarak ortaya çıkıyor. Çin'in sınırlı fosil yakıt rezervleri, küresel ortalamalarla karşılaştırıldığında yalnızca %10 seviyesinde kalıyor. Yenilenebilir, güvenli, gürültüsüz ve kirlilikten uzak bir kaynak olan güneş enerjisi, coğrafi kısıtlamalarla sınırlı değildir. Uygulamaları çatıları, karmaşık arazilere sahip bölgeleri ve daha fazlasını kapsar. Güneş enerjisi, uzun vadeli enerji stratejileriyle uyumlu olarak yakıt tüketimi ve yerinde enerji üretimi ihtiyacını ortadan kaldırır.
Geleneksel termal enerji üretimiyle karşılaştırıldığında fotovoltaik enerji üretiminin birçok avantajı vardır:
1:Doğal tehlike yok
2: Tamamen güvenli ve güvenilir, gürültü ve kirlilikten yoksun
3:Coğrafi kısıtlamalara dayanıklı, farklı konumlara uygun
4: Yakıttan bağımsız, yerinde enerji üretimi ihtiyacını ortadan kaldırır
5: Yüksek kaliteli enerji sunar
6: Kullanıcılar tarafından duygusal olarak kabul edilir
7: Hızlı inşaat döngüsü ve uygun maliyetli enerji üretimi
Ancak güneş panellerinin üretimi enerji yoğun olabilir ve çevreye zarar verebilir. Mevcut güneş paneli üretimi dünyaya faydalı olsa da, yurt içinde kirlenmeye neden olurken, dışarıda da kirlilik yaratabilmektedir. 1m x 1,5m'lik bir güneş paneli üretmek için 40 kg'dan fazla kömür yakılması gerekirken, Çin'in en verimli termik santralleri aynı miktarda kömürle 130 kWh elektrik üretebiliyor. Ayrıca zorluklar şunları içerir:
1: Kapsamlı arazi kullanımı gerektiren düşük enerji yoğunluğu
2: Meteorolojik koşullara bağlı olarak değişken enerji üretimi
3: Termal güce kıyasla daha yüksek üretim maliyeti
4: Fotovoltaik paneller için çevre dostu olmayan üretim süreçleri
Şebekeden bağımsız fotovoltaik enerji üretimi olarak da bilinen bağımsız fotovoltaik enerji üretimi, güneş panelleri, kontrolörler ve pillerden oluşur. AC gücü gerektiren durumlarda invertör gereklidir. Uzak bölgelerdeki köy güç kaynağı, güneş enerjili ev enerji sistemleri, iletişim sinyali güç kaynağı, katot koruması ve güneş enerjili sokak aydınlatması gibi uygulamalara hizmet eder.
Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretimi, güneş panellerinden gelen DC elektriği, şebekeye bağlı invertörler aracılığıyla belediye elektrik şebekesi standartlarını karşılayan AC elektriğine dönüştürür. Bu sınıflandırma, pil depolamalı ve depolamasız sistemleri içerir.
Bataryalı şebekeye bağlı sistemler ayarlanabilir özellikler sunar ve gerektiğinde elektrik şebekesine bağlanabilir veya şebekeden ayrılabilir. Elektrik kesintilerinde acil durum yedeklemesi görevi görebilirler. Bu tür sistemler genellikle konut binalarına kurulur. Öte yandan, aküsüz şebekeye bağlı sistemler, güç planlama ve yedekleme işlevleri sağlar ve genellikle daha büyük kurulumlar için kullanılır.
Dağıtılmış fotovoltaik enerji üretimi, belirli enerji ihtiyaçlarını karşılamak veya mevcut güç şebekesini desteklemek için kullanıcı alanlarında veya yakınında küçük ölçekli fotovoltaik sistemler gerektirir. Fotovoltaik paneller, braketler, DC bağlantı kutuları, şebekeye bağlı invertörler ve AC güç dağıtım kabinleri gibi bileşenlerden oluşur. Güneş ışınımı altında çalışan bu sistem, güneş enerjisini DC güce dönüştürüyor ve şebekeye bağlanarak enerji dengesini ayarlıyor.
