Күн фотоэлектр және электр энергиясын түсіндірді

Фотоэлектрлік элементтер күн сәулесін электр энергиясына айналдырады

Фотоэлектрлік (PV) ұяшық, әдетте күн батареясы деп аталады, күн сәулесін тікелей электр энергиясына түрлендіретін механикалық емес құрылғы. Кейбір PV жасушалары жасанды жарықты электр энергиясына айналдыра алады.

Фотондар күн энергиясын тасымалдайды

Күн сәулесі фотондардан немесе күн энергиясының бөлшектерінен тұрады. Бұл фотондарда әртүрлі толқын ұзындығына сәйкес келетін әртүрлі энергия мөлшері бар

А

Электр ағыны

Әрбір теріс зарядты тасымалдайтын электрондардың жасушаның алдыңғы бетіне қарай қозғалысы жасушаның алдыңғы және артқы беттері арасында электр зарядының теңгерімсіздігін тудырады. Бұл теңгерімсіздік, өз кезегінде, батареяның теріс және оң терминалдары сияқты кернеу потенциалын жасайды. Жасушадағы электр өткізгіштер электрондарды жұтады. Өткізгіштер электр тізбегінде сыртқы жүктемеге, мысалы, батареяға қосылған кезде, электр тізбегінде ағып кетеді.

Фотоэлектрлік жүйелердің тиімділігі фотоэлектрлік технология түріне байланысты өзгереді

PV жасушаларының күн сәулесін электр энергиясына түрлендіру тиімділігі жартылай өткізгіш материал түріне және PV ұяшық технологиясына байланысты өзгереді. Коммерциялық қол жетімді PV модульдерінің тиімділігі 1980 жылдардың ортасында орта есеппен 10%-дан аз болды, 2015 жылға қарай шамамен 15%-ға дейін өсті және қазіргі заманғы модульдер үшін қазір 20%-ға жақындады. Ғарыштық спутниктер сияқты тауаша нарықтарына арналған эксперименттік PV ұяшықтары мен PV ұяшықтары 50% дерлік тиімділікке қол жеткізді.

Фотоэлектрлік жүйелер қалай жұмыс істейді

PV ұяшық PV жүйесінің негізгі құрылыс блогы болып табылады. Жеке ұяшықтардың өлшемі шамамен 0,5 дюймден шамамен 4 дюймге дейін өзгеруі мүмкін. Дегенмен, бір ұяшық тек 1 немесе 2 Вт өндіреді, бұл шағын мақсаттарға, мысалы, калькуляторларды немесе қол сағаттарын қуаттандыруға жеткілікті электр қуаты.

PV ұяшықтары орамадағы, ауа-райына төзімді PV модулінде немесе панельде электрлік қосылған. PV модульдері өлшемдері мен өндіретін электр қуатының мөлшеріне қарай өзгереді. PV модулінің электр энергиясын өндіру қуаты модульдегі ұяшықтардың санына немесе модуль бетінің ауданында артады. PV модульдерін PV массивін қалыптастыру үшін топтарға қосуға болады. PV массиві екі немесе жүздеген PV модульдерден тұруы мүмкін. PV массивіне қосылған PV модульдерінің саны массив жасай алатын электр энергиясының жалпы мөлшерін анықтайды.

Фотоэлектрлік элементтер тұрақты ток (тұрақты ток) электр энергиясын жасайды. Бұл тұрақты токты батареяларды зарядтау үшін пайдалануға болады, бұл өз кезегінде тұрақты токты пайдаланатын құрылғыларды қуаттайды. Барлық дерлік электр энергиясы электр энергиясын беру және тарату жүйелерінде айнымалы ток (AC) ретінде беріледі. Құрылғылар шақырылды

PV ұяшықтары мен модульдері күн көзіне тікелей қараған кезде ең көп электр қуатын өндіреді. PV модульдері мен массивтері модульдерді үнемі күнге қарай жылжытатын бақылау жүйелерін пайдалана алады, бірақ бұл жүйелер қымбат. Көптеген PV жүйелерінде модульдер тікелей оңтүстікке (солтүстік жарты шарда-оңтүстік жарты шарда тікелей солтүстікке) бағытталған және жүйенің физикалық және экономикалық өнімділігін оңтайландыратын бұрышта бекітілген позицияда орналасқан.

Күн фотоэлементтері панельдерге (модульдерге) топтастырылған және панельдерді шағын және үлкен көлемдегі электр қуатын өндіру үшін әртүрлі өлшемдегі массивтерге топтастыруға болады, мысалы, мал суы үшін су сорғыларын қуаттандыру, үйлерді электрмен қамтамасыз ету немесе коммуналдық қызметтер үшін. ауқымды электр энергиясын өндіру.

Дереккөз: Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасы (авторлық құқықпен қорғалған)

Фотоэлектрлік жүйелерді қолдану

Ең кішкентай фотоэлектрлік жүйелер қуат калькуляторлары мен қол сағаттары. Үлкен жүйелер суды сору, байланыс құралдарын қуаттандыру, бір үйді немесе бизнесті электрмен қамтамасыз ету үшін немесе мыңдаған электр энергиясын тұтынушыларды электрмен қамтамасыз ететін үлкен массивтерді қалыптастыру үшін электр қуатын бере алады.

PV жүйелерінің кейбір артықшылықтары бар

â¢PV жүйелері электр тарату жүйелері (электр желілері) жоқ жерлерде электр қуатымен қамтамасыз ете алады, сонымен қатар олар электр қуатын
â¢PV массивтерін жылдам орнатуға болады және кез келген өлшемде болуы мүмкін.
â¢Ғимараттарда орналасқан PV жүйелерінің қоршаған ортаға әсері аз.

Дереккөз: Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасы (авторлық құқықпен қорғалған)

Дереккөз: Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасы (авторлық құқықпен қорғалған)

Фотоэлектрдің пайда болу тарихы

Алғашқы практикалық PV ұяшықты 1954 жылы Bell Telephone зерттеушілері жасаған. 1950 жылдардың аяғынан бастап PV ұяшықтары АҚШ ғарыштық спутниктерін қуаттандыру үшін қолданыла бастады. 1970 жылдардың аяғында PV панельдері қашықтан электр қуатын қамтамасыз етті

АҚШ энергетикалық ақпарат әкімшілігі (EIA) коммуналдық ауқымдағы PV электр станцияларында өндірілетін электр қуаты 2008 жылы 76 миллион киловатт сағаттан (кВт сағ) 2019 жылы 69 миллиард киловатт сағатқа (кВт сағ) дейін өсті деп есептейді. Коммуналдық ауқымдағы электр станцияларында кемінде 1000 киловатт (немесе) бар. бір мегаватт) электр қуатын өндіру. ҚОӘБ бағалауы бойынша 2019 жылы электр желісіне қосылған шағын көлемді PV жүйелері 33 млрд кВт/сағ өндірілді, бұл 2014 жылы 11 млрд кВт/сағ. Шағын ауқымды PV жүйелері бір мегаватттан аз электр энергиясын өндіру қуаты бар жүйелер болып табылады. Көбісі ғимараттарда орналасқан және кейде деп аталады