Тұтынушылар, өнеркәсіптер және үкіметтер жаңартылатын энергияны пайдалануды ұлғайту үшін шаралар қабылдауда.Бұл электр қуатын өндіру және тарату жүйесін орталықтандырылған концентраторлы архитектурадан желіге негізделген жергілікті электр қуатын өндіру мен тұтынуға, сондай-ақ смарт желілерді өзара қосу арқылы тұрақты сұраныс пен ұсынысқа итермелейді.
Халықаралық энергетика агенттігінің (IEA) 2019 жылғы қазандағы жанармай туралы есебіне сәйкес,2024 жылға қарай жаңартылатын энергия өндіру 50%-ға артады.
Бұл жаһандық жаңартылатын энергия өндіру қуаты 1200 ГВт-қа артады дегенді білдіреді, бұл АҚШ-тың қазіргі орнатылған қуатына тең.Есепте жаңартылатын энергия өндірісінің ұлғаюының 60% күн фотоэлектрлік жабдық түрінде болады деп болжайды.
Есепте сондай-ақ тұтынушылар, коммерциялық ғимараттар мен өнеркәсіптік нысандар электр энергиясын өздігінен өндіре бастағандықтан, бөлінген фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру жүйелерінің маңыздылығына баса назар аударылады.Ол 2024 жылға қарай бөлінген фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру екі еседен астамға артып, 500 ГВт-тан асады деп болжайды.Бұл дегенімізбөлінген фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру күн фотоэлектр энергиясын өндірудің жалпы өсімінің жартысына жуығын құрайды.
Күннің артықшылығы
Неліктен күн фотоэлектрлі электр энергиясын өндіру жаңартылатын энергия көздерін өндірудің өсуінде осындай жетекші орын алады?
Бір айқын себебі, күн бәрімізге нұрын шашады, сондықтан оның энергиясы кеңінен қолданылады.Бұл электр қуатын өндіруді қуат тұтынуға жақындатады және қуатты желіден тыс нүктеге жеткізеді, бұл әсіресе электр энергиясын таратудағы шығындарды азайту үшін пайдалы.
Тағы бір айқын себеп – бұлкүн энергиясы көп.Жердің күннен қанша энергия алатынын есептеуде көптеген нәзік айырмашылықтар бар.Негізгі ереже: теңіз деңгейінің орташа күн шуақты күні бір шаршы метрге 1 кВт болуы немесе күн/түн циклі, оқиғаның бұрышы және маусымдылық сияқты факторларды ескергенде, орташа тәуліктік бір шаршы метрге тең болады.М 6кВт/сағ.
Күн батареялары түскен жарықты фотондар ағыны түріндегі электр энергиясына түрлендіру үшін фотоэффектіні пайдаланады.Фотонды қоспаланған кремний сияқты жартылай өткізгіш материалдар жұтады және олардың энергиясы олардың молекулалық немесе атомдық орбитальдарынан электрондарды қоздырады.Содан кейін бұл электрондар артық энергияны жылу ретінде таратады және оның орбитасына оралады немесе электродқа таралады және электродта тудыратын потенциалдар айырмашылығын өтеу үшін токтың бір бөлігіне айналады.
Энергияны түрлендірудің барлық процестеріндегі сияқты, күн батареяларына енгізілген барлық энергия электр энергиясының қолайлы түрінде шығарылмайды.Шын мәнінде, монокристалды кремнийлі күн батареяларының энергия тиімділігі көптеген жылдар бойы 20% -дан 25% -ға дейін ауытқиды.Дегенмен, күн фотоэлектрінің мүмкіндігі соншалық, зерттеу тобы NREL осы суретте көрсетілгендей, ұяшықтарды түрлендіру тиімділігін арттыру үшін барған сайын күрделі құрылымдар мен материалдарды пайдалану үшін ондаған жылдар бойы жұмыс істеп келеді.
Көрсетілген жоғары энергия тиімділігіне қол жеткізу әдетте бірнеше түрлі материалдарды және күрделірек және қымбатырақ өндіріс әдістерін пайдалану есебінен болады.
Көптеген күн фотоэлектрлік құрылғылары кристалды кремнийдің әртүрлі формаларына немесе кремнийдің, кадмий теллуридінің немесе мыс индий галлий селенидінің жұқа қабықшаларына негізделген, конверсия тиімділігі 20% -дан 30% -ға дейін.Батарея модульге салынған және орнатушы бұл модульдерді күн фотоэлектрлі электр энергиясын өндіру жүйесін құру үшін негізгі блок ретінде пайдалана алады.
Энергия тиімділігі мәселесі
Фотоэлектрлік түрлендіру жер бетінің әрбір шаршы метріне түсетін киловатт күн энергиясын 200-ден 300 Вт-қа дейінгі электр энергиясына түрлендіреді.Әрине, бұл тамаша жағдайларда.Дегенмен, конверсия тиімділігі келесі себептерге байланысты төмендеуі мүмкін: жаңбыр, қар және аккумулятордың бетіне жиналған шаң, жартылай өткізгіш материалдардың ескіруінің әсері және өсімдіктердің өсуі сияқты қоршаған ортаның өзгеруіне байланысты көлеңкенің жоғарылауы немесе жаңа ғимараттар салу.
Демек, шындық күн энергиясы тегін болғанымен, пайдалы электр энергиясын өндіру үшін күн энергиясын пайдалану жинаудың, сақтаудың және электр энергиясына соңғы түрлендірудің әрбір кезеңін мұқият оңтайландыруды талап етеді.Энергия тиімділігін арттырудың ең үлкен мүмкіндіктерінің бірі - бұл құрылғының дизайныинвертор, ол күн массивінің тұрақты ток шығысын (немесе оның аккумуляторын сақтауды) тікелей пайдалану немесе желі арқылы беру үшін айнымалы токқа түрлендіреді.
Айнымалы ток шығысына жақын ету үшін түрлендіргіш тұрақты токтың кіріс тогының полярлығын өзгертеді.Ауыстыру жиілігі неғұрлым жоғары болса, түрлендіру тиімділігі соғұрлым жоғары болады.Қарапайым қосқыш резистивті жүктемені қозғай алатын шаршы толқын шығысын шығара алады, бірақ гармоникамен таза синус толқыны айнымалы токпен жұмыс істейтін күрделі электронды жабдықты зақымдайды.Сондықтан инверторлық дизайн теңгерім кілтіне айналды.Бір жағынан қарағанда,энергия тиімділігін, жұмыс кернеуін және электр қуатын өндіруді жақсарту үшін коммутация жиілігін арттыру, басқа жақтан,шаршы толқынды тегістеу үшін қолданылатын қосалқы компоненттердің құнын барынша азайту.
16.04.2021
