Solar განმარტა photovoltaics და ელექტროენერგია

ფოტოელექტრული უჯრედები მზის შუქს ელექტროენერგიად გარდაქმნის

ფოტოელექტრული (PV) უჯრედი, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ მზის ელემენტს, არის არამექანიკური მოწყობილობა, რომელიც მზის შუქს პირდაპირ ელექტროენერგიად გარდაქმნის. ზოგიერთ PV უჯრედს შეუძლია ხელოვნური სინათლე ელექტროენერგიად გარდაქმნას.

ფოტონები მზის ენერგიას ატარებენ

მზის შუქი შედგება ფოტონებისაგან, ანუ მზის ენერგიის ნაწილაკებისგან. ეს ფოტონები შეიცავს ენერგიის განსხვავებულ რაოდენობას, რომელიც შეესაბამება ტალღის სხვადასხვა სიგრძეს

ა

ელექტროენერგიის ნაკადი

ელექტრონების მოძრაობა, თითოეულს უარყოფითი მუხტის მატარებელი, უჯრედის წინა ზედაპირისკენ ქმნის ელექტრული მუხტის დისბალანსს უჯრედის წინა და უკანა ზედაპირებს შორის. ეს დისბალანსი, თავის მხრივ, ქმნის ძაბვის პოტენციალს, როგორიცაა ბატარეის უარყოფითი და დადებითი ტერმინალები. ელექტრული გამტარები უჯრედზე შთანთქავენ ელექტრონებს. როდესაც დირიჟორები დაკავშირებულია ელექტრულ წრეში გარე დატვირთვასთან, როგორიცაა ბატარეა, ელექტროენერგია მიედინება წრეში.

ფოტოელექტრული სისტემების ეფექტურობა განსხვავდება ფოტოელექტრული ტექნოლოგიის ტიპის მიხედვით

ეფექტურობა, რომლითაც PV უჯრედები მზის შუქს ელექტროენერგიად გარდაქმნის, განსხვავდება ნახევარგამტარული მასალის ტიპისა და PV უჯრედების ტექნოლოგიის მიხედვით. კომერციულად ხელმისაწვდომი PV მოდულების ეფექტურობა საშუალოდ 10%-ზე ნაკლები იყო 1980-იანი წლების შუა პერიოდში, გაიზარდა დაახლოებით 15%-მდე 2015 წლისთვის და ახლა უახლოვდება 20%-ს თანამედროვე მოდულებისთვის. ექსპერიმენტულმა PV უჯრედებმა და PV უჯრედებმა ნიშური ბაზრებისთვის, როგორიცაა კოსმოსური თანამგზავრები, მიაღწიეს თითქმის 50% ეფექტურობას.

როგორ მუშაობს ფოტოელექტრული სისტემები

PV უჯრედი არის PV სისტემის ძირითადი სამშენებლო ბლოკი. ცალკეული უჯრედების ზომა შეიძლება განსხვავდებოდეს დაახლოებით 0,5 ინჩიდან დაახლოებით 4 ინჩამდე. თუმცა, ერთი უჯრედი გამოიმუშავებს მხოლოდ 1 ან 2 ვატს, რაც საკმარისია მხოლოდ მცირე გამოყენებისთვის, მაგალითად, კალკულატორების ან მაჯის საათების გასააქტიურებლად.

PV ელემენტები ელექტრონულად არის დაკავშირებული შეფუთულ, ამინდის მდგრად PV მოდულში ან პანელში. PV მოდულები განსხვავდება ზომით და ელექტროენერგიის მოცულობით, რაც მათ შეუძლიათ. PV მოდულის ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე იზრდება მოდულის უჯრედების რაოდენობასთან ან მოდულის ზედაპირზე. PV მოდულები შეიძლება იყოს დაკავშირებული ჯგუფებად PV მასივის შესაქმნელად. PV მასივი შეიძლება შედგებოდეს ორი ან ასობით PV მოდულისგან. PV მოდულების რაოდენობა, რომლებიც დაკავშირებულია PV მასივში, განსაზღვრავს ელექტროენერგიის მთლიან რაოდენობას, რომელსაც შეუძლია გამოიმუშაოს მასივი.

ფოტოელექტრული უჯრედები წარმოქმნიან პირდაპირი დენის (DC) ელექტროენერგიას. ეს DC ელექტროენერგია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბატარეების დასატენად, რომლებიც, თავის მხრივ, აძლიერებენ მოწყობილობებს, რომლებიც იყენებენ პირდაპირი დენის ელექტროენერგიას. ელექტროენერგიის გადაცემისა და განაწილების სისტემებში თითქმის მთელი ელექტროენერგია მიეწოდება ალტერნატიული დენის (AC) სახით. დარეკა მოწყობილობებმა

PV ელემენტები და მოდულები გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიის ყველაზე დიდ რაოდენობას, როდესაც ისინი პირდაპირ მზისკენ არიან. PV მოდულებსა და მასივებს შეუძლიათ გამოიყენონ თვალთვალის სისტემები, რომლებიც მოდულებს მუდმივი მზისკენ მოძრაობენ, მაგრამ ეს სისტემები ძვირია. PV სისტემების უმეტესობას აქვს მოდულები ფიქსირებულ მდგომარეობაში მოდულები პირდაპირ სამხრეთისკენ (ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში - სამხრეთ ნახევარსფეროში პირდაპირ ჩრდილოეთით) და იმ კუთხით, რომელიც ოპტიმიზებს სისტემის ფიზიკურ და ეკონომიკურ მუშაობას.

მზის ფოტოელექტრული უჯრედები დაჯგუფებულია პანელებში (მოდულებში) და პანელები შეიძლება დაჯგუფდეს სხვადასხვა ზომის მასივებად მცირე და დიდი რაოდენობით ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად, მაგალითად, წყლის ტუმბოების დასაყენებლად პირუტყვის წყლისთვის, სახლებისთვის ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის ან კომუნალური მომსახურებისთვის. მასშტაბური ელექტროენერგიის გამომუშავება.

წყარო: განახლებადი ენერგიის ეროვნული ლაბორატორია (საავტორო უფლებებით დაცული)

ფოტოელექტრული სისტემების გამოყენება

ყველაზე პატარა ფოტოელექტრული სისტემების დენის კალკულატორები და მაჯის საათები. უფრო დიდ სისტემებს შეუძლიათ მიაწოდონ ელექტროენერგია წყლის სატუმბი, საკომუნიკაციო მოწყობილობების ელექტროენერგიის მიწოდება, ელექტროენერგიის მიწოდება ერთი სახლის ან ბიზნესისთვის, ან შექმნან დიდი მასივები, რომლებიც ელექტროენერგიას აწვდიან ელექტროენერგიის ათასობით მომხმარებელს.

PV სისტემების ზოგიერთი უპირატესობაა

â¢PV სისტემებს შეუძლიათ ელექტროენერგიის მიწოდება იმ ადგილებში, სადაც არ არსებობს ელექტროენერგიის განაწილების სისტემები (ელექტრო ხაზები) და მათ ასევე შეუძლიათ ელექტროენერგიის მიწოდება
â¢PV მასივები შეიძლება სწრაფად დამონტაჟდეს და შეიძლება იყოს ნებისმიერი ზომის.
⢠შენობებზე განთავსებული PV სისტემების გარემოზე ზემოქმედება მინიმალურია.

წყარო: განახლებადი ენერგიის ეროვნული ლაბორატორია (საავტორო უფლებებით დაცული)

წყარო: განახლებადი ენერგიის ეროვნული ლაბორატორია (საავტორო უფლებებით დაცული)

ფოტოელექტროსადგურების ისტორია

პირველი პრაქტიკული PV უჯრედი შეიქმნა 1954 წელს Bell Telephone-ის მკვლევარებმა. 1950-იანი წლების ბოლოს, PV უჯრედები გამოიყენებოდა აშშ-ს კოსმოსური თანამგზავრების კვებისათვის. 1970-იანი წლების ბოლოს PV პანელები ელექტროენერგიას აწვდიდნენ დისტანციურად ან

აშშ-ს ენერგეტიკული ინფორმაციის ადმინისტრაციის (EIA) შეფასებით, ელექტროენერგია, რომელიც გამოიმუშავებს კომუნალური მასშტაბის PV ელექტროსადგურებში, გაიზარდა 76 მილიონი კილოვათსაათიდან (კვტ/სთ) 2008 წელს 69 მილიარდამდე (კვტ/სთ) 2019 წელს. კომუნალური მასშტაბის ელექტროსადგურებს აქვთ მინიმუმ 1000 კილოვატი (ან ერთი მეგავატი) ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე. გზშ-ის შეფასებით, 2019 წელს 33 მილიარდი კვტ/სთ გამომუშავდა მცირე მასშტაბის ქსელთან დაკავშირებული PV სისტემები, რაც 2014 წელს 11 მილიარდი კვტ/სთ იყო. მცირე მასშტაბის PV სისტემები არის სისტემები, რომლებსაც აქვთ ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე ერთ მეგავატზე ნაკლები. უმეტესობა განლაგებულია შენობებზე და ზოგჯერ უწოდებენ