Ինչու՞ ֆոտոգալվանային էներգիայի արտադրությունը կարող է առաջատար դիրք զբաղեցնել վերականգնվող էներգիայի արտադրության մեջ:

Սպառողները, արդյունաբերությունները և կառավարությունները միջոցներ են ձեռնարկում վերականգնվող էներգիայի օգտագործումը մեծացնելու համար:Սա մղում է էլեկտրաէներգիայի արտադրության և բաշխման համակարգը կենտրոնացված հանգույցի և կապի ճարտարապետությունից դեպի ավելի ցանցի վրա հիմնված էլեկտրաէներգիայի տեղայնացված արտադրություն և սպառում, և կայուն մատակարարում և պահանջարկ՝ խելացի ցանցերի փոխկապակցման միջոցով:

Համաձայն Միջազգային էներգետիկ գործակալության (IEA) 2019 թվականի հոկտեմբերի վառելիքի զեկույցի՝մինչև 2024 թվականը վերականգնվող էներգիայի արտադրությունը կավելանա 50%-ով..

Սա նշանակում է, որ վերականգնվող էներգիայի արտադրության համաշխարհային հզորությունը կավելանա 1200 ԳՎտ-ով, ինչը համարժեք է ԱՄՆ-ի ներկայիս տեղադրված հզորությանը։Զեկույցում կանխատեսվում է, որ վերականգնվող էներգիայի արտադրության աճի 60%-ը կլինի արևային ֆոտովոլտային սարքավորումների տեսքով։

Զեկույցը նաև ընդգծում է բաշխված ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության համակարգերի կարևորությունը, քանի որ սպառողները, առևտրային շենքերը և արդյունաբերական օբյեկտները սկսում են ինքնուրույն էլեկտրաէներգիա արտադրել:Այն կանխատեսում է, որ մինչև 2024 թվականը բաշխված ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրությունը կավելանա ավելի քան կրկնակի՝ հասնելով ավելի քան 500 ԳՎտ-ի:Սա նշանակում է, որբաշխված ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրությունը կկազմի արևային ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության ընդհանուր աճի գրեթե կեսը.

Արևային առավելություն

Ինչու՞ է արևային ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրությունն այդքան առաջատար դիրք գրավում վերականգնվող էներգիայի արտադրության աճի մեջ:

Ակնհայտ պատճառներից մեկն այն է, որ արևը փայլում է բոլորիս վրա, ուստի նրա էներգիան լայնորեն օգտագործվում է:Սա էլեկտրաէներգիայի արտադրությունն ավելի է մոտեցնում էներգիայի սպառմանը և էլեկտրաէներգիան մատակարարում է ցանցից դուրս կետին, ինչը հատկապես օգտակար է էներգիայի բաշխման կորուստները նվազեցնելու համար:

Մեկ այլ ակնհայտ պատճառ էլ այն էշատ արևային էներգիա կա.Շատ նուրբ տարբերություններ կան Երկիր մոլորակի արևից ստացվող էներգիայի հաշվարկի մեջ:Հիմնական կանոնն այն է, որ ծովի միջին մակարդակը 1 կՎտ է մեկ քառակուսի մետրի համար արևոտ օրը, կամ երբ հաշվի են առնվում այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են ցերեկային/գիշերային ցիկլը, միջադեպի անկյունը և սեզոնայնությունը, միջինը օրական մեկ քառակուսի մետրի համար է:M 6 կՎտժ.

Արեգակնային բջիջները օգտագործում են ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը` փոխարկվող լույսը էլեկտրական էներգիայի փոխակերպելու համար` ֆոտոնների հոսքի տեսքով:Ֆոտոնները կլանում են կիսահաղորդչային նյութերը, ինչպիսիք են սիլիցիումը, և դրանց էներգիան գրգռում է էլեկտրոնները իրենց մոլեկուլային կամ ատոմային ուղեծրերից:Այդ էլեկտրոններն այնուհետև ազատ են ցրելու ավելորդ էներգիան որպես ջերմություն և վերադառնալու իր ուղեծիր, կամ տարածվում են էլեկտրոդի վրա և դառնում հոսանքի մաս՝ փոխհատուցելու էլեկտրոդի վրա ստեղծված պոտենցիալ տարբերությունը:

Ինչպես էներգիայի փոխակերպման բոլոր գործընթացներում, այնպես էլ արեգակնային մարտկոցներ մուտքագրված ոչ բոլոր էներգիան է ստացվում էլեկտրական էներգիայի նախընտրելի ձևով:Իրականում, միաբյուրեղ սիլիցիումային արևային բջիջների էներգաարդյունավետությունը երկար տարիներ տատանվում է 20%-ից 25%-ի սահմաններում:Այնուամենայնիվ, արևային ֆոտոգալվանային էներգիայի հնարավորությունն այնքան մեծ է, որ հետազոտական ​​թիմը տասնամյակներ շարունակ աշխատել է օգտագործել ավելի բարդ կառուցվածքներ և նյութեր՝ բջիջների փոխակերպման արդյունավետությունը բարելավելու համար, ինչպես ցույց է տրված NREL-ի այս նկարում:

Ցուցադրված ավելի բարձր էներգաարդյունավետության ձեռքբերումը սովորաբար կատարվում է բազմաթիվ տարբեր նյութերի և ավելի բարդ և թանկարժեք արտադրական տեխնիկայի օգտագործման հաշվին:

Շատ արևային ֆոտոգալվանային սարքեր հիմնված են տարբեր ձևերի բյուրեղային սիլիցիումի կամ սիլիցիումի բարակ թաղանթների, կադմիումի տելուրիդի կամ պղնձի ինդիումի գալիում սելենիդի վրա՝ 20% -ից 30% փոխակերպման արդյունավետությամբ։Մարտկոցը ներկառուցված է մոդուլում, և տեղադրողը կարող է օգտագործել այս մոդուլները որպես հիմնական միավոր՝ արևային ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության համակարգ կառուցելու համար:

Էներգաարդյունավետության մարտահրավեր

Ֆոտովոլտային փոխակերպումը երկրագնդի յուրաքանչյուր քառակուսի մետրի վրա արևային էներգիայի կիլովատները փոխակերպում է 200-300 Վտ էլեկտրական էներգիայի:Իհարկե, դա իդեալական պայմաններում է։Այնուամենայնիվ, փոխակերպման արդյունավետությունը կարող է նվազել հետևյալ պատճառներով՝ անձրևի, ձյան և փոշու կուտակված մարտկոցի մակերեսին, կիսահաղորդչային նյութերի ծերացման ազդեցությունը և շրջակա միջավայրի փոփոխությունների, օրինակ՝ բուսականության աճի պատճառով ստվերի ավելացումը։ կամ նոր շենքերի կառուցում։

Հետևաբար, իրականությունն այն է, որ չնայած արևային էներգիան անվճար է, օգտակար էլեկտրական էներգիա ստեղծելու համար արևային էներգիայի օգտագործումը պահանջում է հավաքման, պահպանման և վերջնական փոխակերպման յուրաքանչյուր փուլի մանրակրկիտ օպտիմալացում:Էներգաարդյունավետությունը բարելավելու ամենամեծ հնարավորություններից մեկը նախագծումն էինվերտոր, որը փոխակերպում է արևային զանգվածի DC ելքը (կամ դրա մարտկոցի պահեստը) AC հոսանքի՝ ուղղակի օգտագործման կամ ցանցի միջոցով փոխանցելու համար:

Inverter-ը փոխում է DC մուտքային հոսանքի բևեռականությունը, որպեսզի այն մոտ լինի AC ելքին:Որքան բարձր է միացման հաճախականությունը, այնքան բարձր է փոխակերպման արդյունավետությունը:Պարզ անջատիչը կարող է արտադրել քառակուսի ալիքի ելք, որը կարող է առաջացնել դիմադրողական բեռ, բայց ներդաշնակության դեպքում այն ​​կվնասի ավելի բարդ էլեկտրոնային սարքավորումներին, որոնք սնուցվում են մաքուր սինուսային ալիքի AC-ով:Հետեւաբար, ինվերտորային դիզայնը դարձել է հավասարակշռության բանալին:Մի կողմից,ավելացնելով անջատման հաճախականությունը՝ բարելավելու էներգաարդյունավետությունը, աշխատանքային լարումը և էներգիայի արտադրությունը, մյուս կողմից,քառակուսի ալիքը հարթելու համար օգտագործվող օժանդակ բաղադրիչների արժեքը նվազագույնի հասցնելու համար.