Kial fotovoltaa elektroproduktado povas okupi gvidan pozicion en renoviĝanta energio elektroproduktado?

Konsumantoj, industrioj kaj registaroj ĉiuj prenas rimedojn por pliigi la uzon de renovigebla energio.Ĉi tio puŝas la elektroproduktadon kaj distribusistemon de centralizita nabo-kaj-spoka arkitekturo al pli krad-bazita lokalizita elektroproduktado kaj konsumo, kaj stabila provizo kaj postulo per inteligenta krada interkonekto.

Laŭ la raporto pri fuelo de oktobro 2019 de la Internacia Energia Agentejo (IEA),ĝis 2024, renoviĝanta energio pliiĝos je 50%.

Ĉi tio signifas, ke la tutmonda renoviĝanta energio-produktadkapacito pliiĝos je 1200GW, kio estas ekvivalenta al la nuna instalita kapacito de Usono.La raporto antaŭdiras, ke 60% de la kresko de renoviĝanta energio-generado estos en formo de suna fotovoltaeca ekipaĵo.

La raporto ankaŭ emfazas la gravecon de distribuitaj fotovoltaaj elektroproduktadsistemoj, ĉar konsumantoj, komercaj konstruaĵoj kaj industriaj instalaĵoj komencas generi elektron memstare.Ĝi antaŭdiras ke ĝis 2024, distribuita fotovoltaeca elektroproduktado pli ol duobliĝos al pli ol 500 Gw.Ĉi tio signifas tiondistribuita fotovoltaa elektroproduktado konsistigos preskaŭ duonon de la totala kresko de suna fotovoltaa elektroproduktado.

Suna avantaĝo

Kial suna fotovoltaa elektroproduktado prenas tian gvidan pozicion en la kresko de renoviĝantenergia elektroproduktado?

Unu evidenta kialo estas, ke la suno brilas sur nin ĉiujn, do ĝia energio estas vaste uzata.Ĉi tio alportas la elektroproduktadon pli proksime al la elektrokonsumo kaj liveras la potencon al la ekster-reta punkto, kiu estas precipe utila por reduktado de elektraj distribuperdoj.

Alia evidenta kialo estas tioestas multe da suna energio.Estas multaj subtilaj diferencoj en kalkulado de kiom da energio la tero ricevas de la suno.Fingra regulo estas ke la meza marnivelo estas 1kW je kvadrata metro en suna tago, aŭ kiam faktoroj kiel ekzemple la taga/nokta ciklo, okazaĵa angulo kaj sezoneco estas konsideritaj, la mezumo estas je kvadrata metro je tago.M 6kWh.

Sunĉeloj uzas la fotoelektran efikon por konverti okazantan lumon en elektran energion en la formo de fluo de fotonoj.Fotonoj estas absorbitaj per semikonduktaĵoj kiel ekzemple dopita silicio, kaj ilia energio ekscitas elektronojn de siaj molekulaj aŭ atomorbitaloj.Tiuj elektronoj tiam estas liberaj disipi la troan energion kiel varmeco kaj reveni al ĝia orbito, aŭ disvastiĝi al la elektrodo kaj iĝi parto de la fluo por kompensi la potencialdiferencon kiun ĝi kreas sur la elektrodo.

Kiel kun ĉiuj energikonvertaj procezoj, ne ĉiu energienigo al sunĉeloj estas eligita en la preferata formo de elektra energio.Fakte, la energia efikeco de monokristalaj siliciaj sunĉeloj ŝvebas inter 20% kaj 25% dum multaj jaroj.Tamen, la ŝanco por suna fotovoltaiko estas tiel granda, ke la esplorteamo laboras dum jardekoj por uzi ĉiam pli kompleksajn strukturojn kaj materialojn por plibonigi la efikecon de ĉela konvertiĝo, kiel montrite en ĉi tiu bildo de NREL.

Atingi la pli altan energiefikecon montritan estas kutime koste de uzado de multoblaj malsamaj materialoj kaj pli kompleksaj kaj multekostaj produktadteknikoj.

Multaj sunaj fotovoltaikaj aparatoj baziĝas sur diversaj formoj de kristala silicio aŭ maldikaj filmoj de silicio, kadmiotelurido aŭ kupra india galiumselenido, kun konverta efikeco de 20% ĝis 30%.La baterio estas konstruita en la modulo, kaj la instalilo povas uzi ĉi tiujn modulojn kiel la bazan unuon por konstrui sunan fotovoltaecan elektroproduktadsistemon.

Energiefikeca defio

Fotovoltaeca konvertiĝo transformas kilovattojn da sunenergio okazanta sur ĉiu kvadrata metro de la tera surfaco en 200 ĝis 300 W da elektra energio.Kompreneble, ĉi tio estas en idealaj kondiĉoj.Tamen, la konverta efikeco povas esti reduktita pro la sekvaj kialoj: pluvo, neĝo kaj polvo deponita sur la surfaco de la kuirilaro, la influo de la maljuniĝo de semikonduktaĵoj, kaj la pliigita ombro pro mediaj ŝanĝoj kiel la kresko de vegetaĵaro. aŭ la konstruado de novaj konstruaĵoj.

Tial, la realo estas ke kvankam suna energio estas senpaga, la uzo de suna energio por generi utilan elektran energion postulas zorgan optimumigon de ĉiu etapo de kolekto, stokado kaj fina konvertiĝo en elektran energion.Unu el la plej grandaj ŝancoj plibonigi energian efikecon estas la dezajno de lainverter, kiu transformas la DC-produktaĵon de la suna aro (aŭ ĝia bateriostokado) en AC-fluon por rekta uzo aŭ dissendo tra la krado.

La invetilo ŝanĝas la polusecon de la DC-eniga kurento por igi ĝin proksima al la AC-eligo.Ju pli alta la ŝanĝfrekvenco, des pli alta la konverta efikeco.Simpla ŝaltilo povas produkti kvadratondan eligon, kiu povas movi rezistan ŝarĝon, sed kun harmonoj, ĝi damaĝos pli kompleksajn elektronikajn ekipaĵojn funkciigitajn per pura sinusondo AC.Tial, invetila dezajno fariĝis la ŝlosilo por ekvilibrigi.Unuflanke,pliigante la ŝanĝfrekvencon por plibonigi energian efikecon, funkcian tension kaj elektroproduktadon, Aliflanke,minimumigi la koston de helpkomponentoj uzitaj por glatigi la kvadratan ondon.