Solar je objasnio fotonapon i električnu energiju

Fotonaponske ćelije pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju

Fotonaponska (PV) ćelija, koja se obično naziva solarna ćelija, je nemehanički uređaj koji pretvara sunčevu svjetlost izravno u električnu energiju. Neke PV ćelije mogu pretvoriti umjetno svjetlo u električnu energiju.

Fotoni prenose sunčevu energiju

Sunčeva svjetlost sastoji se od fotona, odnosno čestica sunčeve energije. Ti fotoni sadrže različite količine energije koje odgovaraju različitim valnim duljinama

A

Protok električne energije

Kretanje elektrona, od kojih svaki nosi negativan naboj, prema prednjoj površini ćelije stvara neravnotežu električnog naboja između prednje i stražnje površine ćelije. Ova neravnoteža, pak, stvara potencijal napona poput negativnih i pozitivnih izvoda baterije. Električni vodiči na ćeliji apsorbiraju elektrone. Kada su vodiči spojeni u električni krug na vanjsko opterećenje, kao što je baterija, struja teče u krugu.

Učinkovitost fotonaponskih sustava ovisi o vrsti fotonaponske tehnologije

Učinkovitost kojom PV ćelije pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju ovisi o vrsti poluvodičkog materijala i tehnologiji PV ćelija. Učinkovitost komercijalno dostupnih PV modula bila je u prosjeku manja od 10% sredinom 1980-ih, povećala se na oko 15% do 2015., a sada se približava 20% za najsuvremenije module. Eksperimentalne PV ćelije i PV ćelije za tržišne niše, kao što su svemirski sateliti, postigle su gotovo 50% učinkovitosti.

Kako rade fotonaponski sustavi

PV ćelija je osnovni građevni element fotonaponskog sustava. Pojedinačne stanice mogu varirati u veličini od oko 0,5 inča do oko 4 inča u promjeru. Međutim, jedna ćelija proizvodi samo 1 ili 2 vata, što je dovoljno električne energije samo za male namjene, kao što je napajanje kalkulatora ili ručnih satova.

PV ćelije su električno spojene u zapakiran, vremenski otporan PV modul ili panel. PV moduli razlikuju se po veličini i količini električne energije koju mogu proizvesti. Kapacitet proizvodnje električne energije PV modula povećava se s brojem ćelija u modulu ili površinom modula. PV moduli se mogu spojiti u grupe kako bi formirali fotonaponski niz. PV polje može biti sastavljeno od dva ili stotine fotonaponskih modula. Broj fotonaponskih modula povezanih u fotonaponsko polje određuje ukupnu količinu električne energije koju polje može proizvesti.

Fotonaponske ćelije generiraju istosmjernu struju (DC). Ova istosmjerna struja može se koristiti za punjenje baterija koje zauzvrat napajaju uređaje koji koriste istosmjernu struju. Gotovo sva električna energija isporučuje se kao izmjenična struja (AC) u sustavima prijenosa i distribucije električne energije. Zvani uređaji

PV ćelije i moduli će proizvesti najveću količinu električne energije kada su izravno okrenuti prema suncu. PV moduli i nizovi mogu koristiti sustave praćenja koji pomiču module tako da su stalno okrenuti prema suncu, ali ti su sustavi skupi. Većina fotonaponskih sustava ima module u fiksnom položaju s modulima okrenutim izravno prema jugu (na sjevernoj hemisferi - izravno prema sjeveru na južnoj hemisferi) i pod kutom koji optimizira fizičku i ekonomsku izvedbu sustava.

Solarne fotonaponske ćelije grupirane su u panele (module), a paneli se mogu grupirati u nizove različitih veličina za proizvodnju malih do velikih količina električne energije, kao što je za napajanje pumpi za vodu za stoku, za opskrbu električnom energijom za domove ili za komunalne usluge. proizvodnja električne energije u razmjeru.

Izvor: Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (zaštićeno autorskim pravima)

Primjena fotonaponskih sustava

Najmanji fotonaponski sustavi napajaju kalkulatore i ručne satove. Veći sustavi mogu osigurati električnu energiju za pumpanje vode, napajanje komunikacijske opreme, opskrbu električnom energijom za jedan dom ili poslovni prostor ili formiranje velikih nizova koji opskrbljuju električnom energijom tisuće potrošača električne energije.

Neke od prednosti PV sustava su

â¢PV sustavi mogu opskrbljivati ​​električnom energijom na lokacijama gdje ne postoje elektrodistribucijski sustavi (dalekovodi), a također mogu opskrbljivati ​​električnom energijom
â¢PV polja mogu se brzo instalirati i mogu biti bilo koje veličine.
â¢Učinci PV sustava postavljenih na zgrade na okoliš su minimalni.

Izvor: Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (zaštićeno autorskim pravima)

Izvor: Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (zaštićeno autorskim pravima)

Povijest fotonapona

Prvu praktičnu PV ćeliju razvili su 1954. godine istraživači Bell Telephonea. Počevši od kasnih 1950-ih, PV ćelije korištene su za napajanje američkih svemirskih satelita. Do kasnih 1970-ih, PV paneli su davali električnu energiju na daljinu, ili

Američka uprava za energetske informacije (EIA) procjenjuje da se električna energija proizvedena u fotonaponskim elektranama na razini komunalnih poduzeća povećala sa 76 milijuna kilovatsati (kWh) u 2008. na 69 milijardi (kWh) u 2019. Elektrane na razini komunalnih poduzeća imaju najmanje 1000 kilovata (ili jedan megavat) kapaciteta za proizvodnju električne energije. EIA procjenjuje da su mali fotonaponski sustavi spojeni na mrežu proizveli 33 milijarde kWh u 2019., što je porast u odnosu na 11 milijardi kWh u 2014. Mali fotonaponski sustavi su sustavi koji imaju manje od jednog megavata kapaciteta proizvodnje električne energije. Većina se nalazi na zgradama i ponekad se nazivaju