I cunsumatori, l'industrii è i guverni piglianu tutte e misure per aumentà l'usu di l'energia rinnuvevule.Questu spinge u sistema di generazione è distribuzione di energia da una architettura centralizzata di hub-and-spoke à una generazione è cunsumu d'energia localizata più basata in rete, è un fornimentu è una dumanda stabile attraversu l'interconnessione smart grid.
Sicondu u rapportu di carburante d'ottobre 2019 di l'Agenzia Internaziunale di l'Energia (IEA),per u 2024, a generazione di energia rinnuvevuli aumenterà da 50%.
Questu significa chì a capacità di generazione di l'energia rinnuvevule globale aumenterà da 1200GW, chì hè equivalente à a capacità installata attuale di i Stati Uniti.U rapportu prevede chì u 60% di l'aumentu di a generazione di l'energia rinnuvevule serà in forma di l'equipaggiu solare fotovoltaicu.
U rapportu enfatiza ancu l'impurtanza di i sistemi di generazione di energia fotovoltaica distribuita, postu chì i cunsumatori, l'edifizii cummirciali è e strutture industriali cumincianu à generà l'electricità per sè stessu.Prevede chì da u 2024, a generazione di energia fotovoltaica distribuita sarà più di duppià à più di 500 GW.Questu significa chìa generazione di energia fotovoltaica distribuita conta per quasi a mità di a crescita tutale di a generazione di energia solare fotovoltaica.
Vantaghju solare
Perchè a generazione di energia solare fotovoltaica piglia una pusizione di punta in a crescita di a generazione di energia rinnovabile?
Una ragiuni evidenti hè chì u sole brilla nantu à tutti noi, cusì a so energia hè largamente usata.Questu avvicina a generazione di energia più vicinu à u cunsumu di energia è furnisce u putere à u puntu off-grid, chì hè particularmente utile per riduce e perdite di distribuzione di energia.
Un altru mutivu evidenti hè chìci hè assai energia solare.Ci hè parechje sfarenze sottili in u calculu quantu energia a terra riceve da u sole.Una regula di u pulgaru hè chì u livellu mediu di u mari hè 1kW per metru quadru in un ghjornu assulanatu, o quandu fattori cum'è u ciculu di ghjornu / notte, l'angolo di incidente è a staghjunalità sò cunsiderati, a media hè per metru quadru per ghjornu.M 6 kWh.
E cellule solari utilizanu l'effettu fotoelettricu per cunvertisce a luce incidente in energia elettrica in forma di un flussu di fotoni.I fotoni sò assorbiti da materiali semiconduttori, cum'è u siliciu dopatu, è a so energia eccita l'elettroni da i so orbitali moleculari o atomichi.Questi elettroni sò allora liberi di dissipate l'energia eccessiva cum'è u calore è di vultà in a so orbita, o si sparghje à l'elettrodu è diventanu parti di u currente per compensà a diferenza potenziale chì crea nantu à l'elettrodu.
Cum'è cù tutti i prucessi di cunversione di l'energia, micca tutte l'input d'energia à e cellule solari sò prudutte in a forma preferita di energia elettrica.In fattu, l'efficienza energetica di e cellule solari di silicuu monocristallino hè stata in u 20% è u 25% per parechji anni.Tuttavia, l'uppurtunità di fotovoltaica solare hè cusì grande chì a squadra di ricerca hà travagliatu da decennii per utilizà strutture è materiali sempre più cumplessi per migliurà l'efficienza di cunversione di e cellule, cum'è mostra in questa stampa da NREL.
A realizazione di l'efficienza energetica più alta indicata hè di solitu à a spesa di l'usu di parechji materiali diffirenti è tecniche di fabricazione più cumplesse è caru.
Parechje apparecchi fotovoltaici solari sò basati nantu à diverse forme di siliciu cristalinu o filmi sottili di silicium, telluride di cadmiu o selenidu di galliu d'indiu di cobre, cù una efficienza di cunversione di 20% à 30%.A bateria hè custruita in u modulu, è l'installatore pò aduprà sti moduli cum'è unità di basa per custruisce un sistema di generazione di energia solare fotovoltaica.
Sfida di l'efficienza energetica
A cunversione fotovoltaica converte i kilowatts di energia solare incidente nantu à ogni metru quadru di a superficia di a terra in 200 à 300 W di energia elettrica.Di sicuru, questu hè in cundizioni ideali.Tuttavia, l'efficienza di cunversione pò esse ridutta per i seguenti motivi: a pioggia, a neve è a polvera depositata nantu à a superficia di a bateria, l'influenza di l'anziane di i materiali semiconduttori, è l'ombra aumentata per i cambiamenti ambientali, cum'è a crescita di vegetazione. o a custruzzione di novi edifici.
Dunque, a realità hè chì, ancu s'è l'energia solare hè libera, l'usu di l'energia solare per generà energia elettrica utile richiede una ottimisazione attenta di ogni tappa di cullizzioni, almacenamiento è cunversione finale in energia elettrica.Una di e più grande opportunità per migliurà l'efficienza energetica hè u disignu di uinverter, chì cunverta l'output DC di u solar array (o u so almacenamentu di bateria) in corrente AC per l'usu direttu o a trasmissione à traversu a reta.
L'inverter cambia a polarità di u currente di ingressu DC per fà vicinu à l'output AC.A più alta a frequenza di cunversione, più alta hè l'efficienza di cunversione.Un interruttore simplice pò pruduce un output d'onda quadra chì pò guidà una carica resistiva, ma cù l'armoniche, dannerà l'equipaggiu elettronicu più cumplessu alimentatu da l'onda sinusoidale pura AC.Dunque, u disignu di l'inverter hè diventatu a chjave per equilibriu.Da una banda,aumentendu a frequenza di commutazione per migliurà l'efficienza energetica, a tensione di u funziunamentu è a generazione di energia, da l'altra parte,per minimizzà u costu di cumpunenti ausiliari usati per liscia l'onda quadrata.
2021-04-16
