Solar патлумачыла фотаэлектрыку і электрычнасць

Фотаэлектрычныя элементы ператвараюць сонечнае святло ў электрычнасць

Фотаэлектрычны (PV) элемент, які звычайна называюць сонечным элементам, - гэта немеханічны прыбор, які пераўтварае сонечнае святло непасрэдна ў электрычнасць. Некаторыя фотаэлементы могуць пераўтвараць штучнае святло ў электрычнасць.

Фатоны пераносяць сонечную энергію

Сонечнае святло складаецца з фатонаў або часціц сонечнай энергіі. Гэтыя фатоны ўтрымліваюць розныя колькасці энергіі, якія адпавядаюць розным даўжыням хваль

А

Плынь электрычнасці

Рух электронаў, кожны з якіх нясе адмоўны зарад, да пярэдняй паверхні клеткі стварае дысбаланс электрычнага зарада паміж пярэдняй і задняй паверхнямі клеткі. Гэты дысбаланс, у сваю чаргу, стварае патэнцыял напружання, як на адмоўнай і станоўчай клемах батарэі. Электрычныя праваднікі на клетцы паглынаюць электроны. Калі праваднікі падключаюцца ў электрычны ланцуг да знешняй нагрузкі, напрыклад батарэі, у ланцугу цячэ электрычнасць.

Эфектыўнасць фотаэлектрычных сістэм залежыць ад тыпу фотаэлектрычнай тэхналогіі

Эфектыўнасць, з якой фотаэлектрычныя элементы пераўтвараюць сонечнае святло ў электрычнасць, залежыць ад тыпу паўправадніковага матэрыялу і тэхналогіі фотаэлектрычных элементаў. Эфектыўнасць камерцыйна даступных фотаэлектрычных модуляў складала ў сярэднім менш за 10% у сярэдзіне 1980-х гадоў, павялічылася прыкладна да 15% да 2015 года і цяпер набліжаецца да 20% для самых сучасных модуляў. Эксперыментальныя фотаэлектрычныя элементы і фотаэлектрычныя элементы для нішавых рынкаў, такіх як касмічныя спадарожнікі, дасягнулі амаль 50% эфектыўнасці.

Як працуюць фотаэлектрычныя сістэмы

Фотаэлектрычная ячэйка з'яўляецца асноўным будаўнічым блокам фотаэлектрычнай сістэмы. Асобныя клеткі могуць вар'іравацца ў памеры ад прыкладна 0,5 цаляў да прыкладна 4 цаляў у папярочніку. Аднак адна клетка выпрацоўвае толькі 1 ці 2 Ваты, чаго дастаткова электраэнергіі толькі для невялікіх мэтаў, напрыклад, для харчавання калькулятараў або наручных гадзіннікаў.

Фотаэлектрычныя элементы электрычна злучаны ў спакаваны, абаронены ад надвор'я фотаэлектрычны модуль або панэль. Фотаэлектрычныя модулі адрозніваюцца па памеры і колькасці электраэнергіі, якую яны могуць вырабляць. Магутнасць фотаэлектрычнага модуля па вытворчасці электраэнергіі павялічваецца з павелічэннем колькасці ячэек у модулі або плошчы паверхні модуля. Фотаэлектрычныя модулі можна злучаць у групы для фарміравання фотаэлектрычнага масіва. Фотаэлектрычны масіў можа складацца з двух або сотняў фотаэлектрычных модуляў. Колькасць фотаэлектрычных модуляў, падлучаных да фотаэлектрычнага масіва, вызначае агульную колькасць электраэнергіі, якую можа выпрацаваць масіў.

Фотаэлектрычныя элементы выпрацоўваюць электрычнасць пастаяннага току (DC). Гэта электраэнергія пастаяннага току можа выкарыстоўвацца для зарадкі акумулятараў, якія, у сваю чаргу, сілкуюць прылады, якія выкарыстоўваюць электрычнасць пастаяннага току. Амаль уся электраэнергія падаецца ў выглядзе пераменнага току (AC) у сістэмах перадачы і размеркавання электраэнергіі. Вызвалі прылады

Фотаэлектрычныя элементы і модулі будуць вырабляць найбольшую колькасць электраэнергіі, калі яны звернуты непасрэдна да сонца. Фотаэлектрычныя модулі і масівы могуць выкарыстоўваць сістэмы сачэння, якія перамяшчаюць модулі так, каб яны пастаянна былі накіраваны да сонца, але гэтыя сістэмы дарагія. Большасць фотаэлектрычных сістэм маюць модулі ў фіксаваным становішчы з модулямі, накіраванымі прама на поўдзень (у паўночным паўшар'і - прама на поўнач у паўднёвым паўшар'і) і пад вуглом, які аптымізуе фізічныя і эканамічныя характарыстыкі сістэмы.

Сонечныя фотаэлементы згрупаваны ў панэлі (модулі), а панэлі могуць быць згрупаваны ў масівы розных памераў для вытворчасці ад невялікіх да вялікіх аб'ёмаў электраэнергіі, напрыклад, для харчавання вадзяных помпаў для напою жывёлы, для забеспячэння электрычнасцю дамоў або для камунальных паслуг. маштаб вытворчасці электраэнергіі.

Крыніца: Нацыянальная лабараторыя аднаўляльных крыніц энергіі (абаронена аўтарскім правам)

Прымяненне фотаэлектрычных сістэм

Самыя маленькія фотаэлектрычныя сістэмы сілкуюць калькулятары і наручныя гадзіннікі. Буйнейшыя сістэмы могуць забяспечваць электраэнергіяй для перапампоўвання вады, сілкавання камунікацыйнага абсталявання, электраэнергіі для асобнага дома або прадпрыемства або ўтвараць вялікія масівы, якія забяспечваюць электрычнасцю тысячы спажыўцоў электраэнергіі.

Ёсць некаторыя перавагі фотаэлектрычных сістэм

• Фотаэлектрычныя сістэмы могуць забяспечваць электраэнергіяй у месцах, дзе адсутнічаюць сістэмы размеркавання электраэнергіі (лініі электраперадачы), і яны таксама могуць забяспечваць электрычнасцю
• Фотаэлектрычныя масівы можна хутка ўсталяваць і мець любы памер.
• Уплыў фотаэлектрычных сістэм, размешчаных на будынках, на навакольнае асяроддзе мінімальны.

Крыніца: Нацыянальная лабараторыя аднаўляльных крыніц энергіі (абаронена аўтарскім правам)

Крыніца: Нацыянальная лабараторыя аднаўляльных крыніц энергіі (абаронена аўтарскім правам)

Гісторыя фотаэлектрыкі

Першы практычны фотаэлектрычны элемент быў распрацаваны ў 1954 годзе даследчыкамі кампаніі Bell Telephone. Пачынаючы з канца 1950-х гадоў фотаэлектрычныя элементы выкарыстоўваліся для харчавання касмічных спадарожнікаў ЗША. Да канца 1970-х гадоў фотаэлектрычныя панэлі забяспечвалі электраэнергію ў дыстанцыйных рэжымах

Упраўленне энергетычнай інфармацыі ЗША (EIA) мяркуе, што электраэнергія, выпрацаваная на фотаэлектрастанцыях камунальнага маштабу, павялічылася з 76 мільёнаў кілават-гадзін (кВт-гадзін) у 2008 годзе да 69 мільярдаў (кВт-гадзін) у 2019 годзе. Электрастанцыі камунальнага маштабу маюць не менш за 1000 кілават адзін мегават) магутнасці па вытворчасці электраэнергіі. Паводле ацэнак EIA, у 2019 годзе малымі фотаэлектрычнымі сістэмамі, падлучанымі да сеткі, было выпрацавана 33 мільярды кВт.гадз у параўнанні з 11 мільярдамі кВт.гадзін у 2014 годзе. Малыя фотаэлектрычныя сістэмы - гэта сістэмы, магутнасць вытворчасці электраэнергіі менш за адзін мегават. Большасць размешчаны на будынках і часам называюцца