Els consumidors, les indústries i els governs estan prenent mesures per augmentar l'ús d'energies renovables.Això està impulsant el sistema de generació i distribució d'energia des d'una arquitectura centralitzada de concentració i radi a una generació i consum d'energia localitzats més basats en la xarxa, i una oferta i demanda estables mitjançant la interconnexió de xarxes intel·ligents.
Segons l'informe de combustible d'octubre de 2019 de l'Agència Internacional de l'Energia (IEA),el 2024, la generació d'energia renovable augmentarà un 50%.
Això significa que la capacitat global de generació d'energia renovable augmentarà en 1200 GW, que equival a la capacitat instal·lada actual dels Estats Units.L'informe preveu que el 60% de l'augment de la generació d'energia renovable serà en forma d'equips solars fotovoltaics.
L'informe també subratlla la importància dels sistemes de generació d'energia fotovoltaica distribuïda, ja que els consumidors, els edificis comercials i les instal·lacions industrials comencen a generar electricitat pel seu compte.Preveu que el 2024, la generació d'energia fotovoltaica distribuïda es duplicarà amb més de 500 GW.Això significa quela generació d'energia fotovoltaica distribuïda representarà gairebé la meitat del creixement total de la generació d'energia solar fotovoltaica.
Avantatge solar
Per què la generació d'energia solar fotovoltaica ocupa una posició tan líder en el creixement de la generació d'energia renovable?
Una raó òbvia és que el sol ens brilla a tots, de manera que la seva energia s'utilitza àmpliament.Això apropa la generació d'energia al consum d'energia i lliura l'energia al punt fora de la xarxa, cosa que és especialment útil per reduir les pèrdues de distribució d'energia.
Un altre motiu evident és aixòhi ha molta energia solar.Hi ha moltes diferències subtils en el càlcul de quanta energia rep la terra del sol.Una regla general és que el nivell mitjà del mar és d'1 kW per metre quadrat en un dia assolellat, o quan es consideren factors com el cicle dia/nit, l'angle d'incidència i l'estacionalitat, la mitjana és per metre quadrat i dia.M 6kWh.
Les cèl·lules solars utilitzen l'efecte fotoelèctric per convertir la llum incident en energia elèctrica en forma de corrent de fotons.Els fotons són absorbits per materials semiconductors com el silici dopat, i la seva energia excita electrons dels seus orbitals moleculars o atòmics.Aleshores, aquests electrons són lliures de dissipar l'excés d'energia en forma de calor i tornar a la seva òrbita, o estendre's a l'elèctrode i passar a formar part del corrent per compensar la diferència de potencial que crea a l'elèctrode.
Igual que amb tots els processos de conversió d'energia, no tota l'energia que entra a les cèl·lules solars surt en la forma preferida d'energia elèctrica.De fet, l'eficiència energètica de les cèl·lules solars de silici monocristal·lí fa molts anys que oscil·la entre el 20% i el 25%.No obstant això, l'oportunitat de la fotovoltaica solar és tan gran que l'equip d'investigació ha estat treballant durant dècades per utilitzar estructures i materials cada cop més complexos per millorar l'eficiència de conversió de cèl·lules, tal com es mostra en aquesta imatge per NREL.
Aconseguir la major eficiència energètica mostrada sol ser a costa d'utilitzar múltiples materials diferents i tècniques de fabricació més complexes i costoses.
Molts dispositius solars fotovoltaics es basen en diverses formes de silici cristal·lí o pel·lícules primes de silici, tel·lurur de cadmi o selenur de coure indi gal·li, amb una eficiència de conversió del 20% al 30%.La bateria està integrada al mòdul i l'instal·lador pot utilitzar aquests mòduls com a unitat bàsica per construir un sistema de generació d'energia solar fotovoltaica.
Repte de l'eficiència energètica
La conversió fotovoltaica converteix els quilowatts d'energia solar incident a cada metre quadrat de la superfície terrestre en 200 a 300 W d'energia elèctrica.Per descomptat, això és en condicions ideals.Tanmateix, l'eficiència de conversió es pot reduir per les raons següents: la pluja, la neu i la pols dipositada a la superfície de la bateria, la influència de l'envelliment dels materials semiconductors i l'augment de l'ombra a causa dels canvis ambientals com el creixement de la vegetació. o la construcció de nous edificis.
Per tant, la realitat és que tot i que l'energia solar és gratuïta, l'ús de l'energia solar per generar energia elèctrica útil requereix una optimització acurada de cada etapa de recollida, emmagatzematge i conversió final en energia elèctrica.Una de les majors oportunitats per millorar l'eficiència energètica és el disseny delinversor, que converteix la sortida de CC de la matriu solar (o el seu emmagatzematge de la bateria) en corrent alterna per a ús directe o transmissió a través de la xarxa.
L'inversor canvia la polaritat del corrent d'entrada de CC per apropar-lo a la sortida de CA.Com més gran sigui la freqüència de commutació, més gran serà l'eficiència de conversió.Un interruptor senzill pot produir una sortida d'ona quadrada que pot conduir una càrrega resistiva, però amb els harmònics, danyarà equips electrònics més complexos alimentats per una ona sinusoïdal pura CA.Per tant, el disseny de l'inversor s'ha convertit en la clau de l'equilibri.Per una banda,augmentant la freqüència de commutació per millorar l'eficiència energètica, la tensió de funcionament i la generació d'energia, per altra banda,per minimitzar el cost dels components auxiliars utilitzats per suavitzar l'ona quadrada.
16-04-2021
