Os consumidores, as industrias e os gobernos están a tomar medidas para aumentar o uso de enerxías renovables.Isto está a impulsar o sistema de xeración e distribución de enerxía dunha arquitectura centralizada de radios a unha xeración e consumo de enerxía localizados máis baseados na rede, e unha oferta e demanda estables mediante a interconexión de redes intelixentes.
Segundo o informe de combustible de outubro de 2019 da Axencia Internacional da Enerxía (IEA),para 2024, a xeración de enerxía renovable aumentará nun 50%.
Isto significa que a capacidade global de xeración de enerxía renovable aumentará en 1200 GW, o que equivale á capacidade instalada actual dos Estados Unidos.O informe prevé que o 60% do aumento da xeración de enerxía renovable será en forma de equipos solares fotovoltaicos.
O informe tamén subliña a importancia dos sistemas de xeración de enerxía fotovoltaica distribuída, xa que os consumidores, os edificios comerciais e as instalacións industriais comezan a xerar electricidade pola súa conta.Predí que para 2024, a xeración de enerxía fotovoltaica distribuída duplicarase ata superar os 500 GW.Isto significa quea xeración de enerxía fotovoltaica distribuída representará case a metade do crecemento total da xeración de enerxía solar fotovoltaica.
Vantaxe solar
Por que a xeración de enerxía solar fotovoltaica está a ocupar unha posición tan líder no crecemento da xeración de enerxía renovable?
Unha razón obvia é que o sol brilla sobre todos nós, polo que a súa enerxía é moi utilizada.Isto achega a xeración de enerxía ao consumo de enerxía e entrega a enerxía ao punto fóra da rede, o que é particularmente útil para reducir as perdas de distribución de enerxía.
Outra razón obvia é quehai moita enerxía solar.Hai moitas diferenzas sutís ao calcular a cantidade de enerxía que recibe a terra do sol.Unha regra xeral é que o nivel medio do mar é de 1 kW por metro cadrado nun día soleado, ou cando se consideran factores como o ciclo día/noite, o ángulo de incidencia e a estacionalidade, a media é por metro cadrado por día.M 6 kWh.
As células solares usan o efecto fotoeléctrico para converter a luz incidente en enerxía eléctrica en forma de corrente de fotóns.Os fotóns son absorbidos por materiais semicondutores como o silicio dopado, e a súa enerxía excita os electróns dos seus orbitais moleculares ou atómicos.Estes electróns son entón libres de disipar o exceso de enerxía en forma de calor e volver á súa órbita, ou espallarse ao eléctrodo e pasar a formar parte da corrente para compensar a diferenza de potencial que crea no eléctrodo.
Do mesmo xeito que con todos os procesos de conversión de enerxía, non toda a enerxía que entran ás células solares sae na forma preferida de enerxía eléctrica.De feito, a eficiencia enerxética das células solares de silicio monocristalino leva moitos anos oscilando entre o 20% e o 25%.Non obstante, a oportunidade para a solar fotovoltaica é tan grande que o equipo de investigación estivo traballando durante décadas para utilizar estruturas e materiais cada vez máis complexos para mellorar a eficiencia da conversión celular, como mostra esta imaxe de NREL.
Conseguir a maior eficiencia enerxética mostrada adoita ser a costa de utilizar múltiples materiais diferentes e técnicas de fabricación máis complexas e caras.
Moitos dispositivos solares fotovoltaicos baséanse en varias formas de silicio cristalino ou películas finas de silicio, telururo de cadmio ou seleniuro de cobre indio galio, cunha eficiencia de conversión do 20% ao 30%.A batería está integrada no módulo e o instalador pode utilizar estes módulos como unidade básica para construír un sistema de xeración de enerxía solar fotovoltaica.
Reto da eficiencia enerxética
A conversión fotovoltaica converte os kilovatios de enerxía solar incidente en cada metro cadrado da superficie terrestre en 200 a 300 W de enerxía eléctrica.Por suposto, isto é en condicións ideais.Non obstante, a eficiencia de conversión pode verse reducida polas seguintes razóns: choiva, neve e po depositados na superficie da batería, a influencia do envellecemento dos materiais semicondutores e o aumento da sombra debido a cambios ambientais como o crecemento da vexetación. ou a construción de novos edificios.
Polo tanto, a realidade é que aínda que a enerxía solar é gratuíta, o uso da enerxía solar para xerar enerxía eléctrica útil require unha coidadosa optimización de cada etapa de recollida, almacenamento e conversión final en enerxía eléctrica.Unha das maiores oportunidades para mellorar a eficiencia enerxética é o deseño doinversor, que converte a saída de CC da matriz solar (ou o seu almacenamento de batería) en corrente alterna para uso directo ou transmisión a través da rede.
O inversor cambia a polaridade da corrente de entrada de CC para aproximala á saída de CA.Canto maior sexa a frecuencia de conmutación, maior será a eficiencia de conversión.Un simple interruptor pode producir unha saída de onda cadrada que pode impulsar unha carga resistiva, pero con harmónicos, danará equipos electrónicos máis complexos alimentados por onda sinusoidal pura AC.Polo tanto, o deseño do inversor converteuse na clave do equilibrio.Por un lado,aumentar a frecuencia de conmutación para mellorar a eficiencia enerxética, a tensión de funcionamento e a xeración de enerxía, por outra banda,para minimizar o custo dos compoñentes auxiliares utilizados para suavizar a onda cadrada.
16-04-2021
