Patērētāji, nozares un valdības veic pasākumus, lai palielinātu atjaunojamās enerģijas izmantošanu.Tas virza elektroenerģijas ražošanas un sadales sistēmu no centralizētas centrmezgla un spieķu arhitektūras uz lokālāku elektroenerģijas ražošanu un patēriņu, kā arī stabilu piedāvājumu un pieprasījumu, izmantojot viedo tīklu starpsavienojumu.
Saskaņā ar Starptautiskās Enerģētikas aģentūras (IEA) 2019. gada oktobra degvielas ziņojumu,līdz 2024. gadam atjaunojamās enerģijas ražošana pieaugs par 50%.
Tas nozīmē, ka globālā atjaunojamās enerģijas ražošanas jauda palielināsies par 1200 GW, kas ir līdzvērtīga pašreizējai ASV uzstādītajai jaudai.Ziņojumā prognozēts, ka 60% no atjaunojamās enerģijas ražošanas pieauguma būs saules fotoelementu iekārtu veidā.
Ziņojumā arī uzsvērts, cik svarīgas ir izkliedētas fotogalvaniskās enerģijas ražošanas sistēmas, jo patērētāji, komerciālās ēkas un rūpnieciskās iekārtas sāk paši ražot elektroenerģiju.Tiek prognozēts, ka līdz 2024. gadam izkliedētās fotogalvaniskās enerģijas ražošanas jauda vairāk nekā divas reizes palielināsies līdz vairāk nekā 500 GW.Tas nozīmē kaizkliedētā fotoelementu elektroenerģijas ražošana veidos gandrīz pusi no kopējā saules fotoelektriskās enerģijas ražošanas pieauguma.
Saules priekšrocības
Kāpēc saules fotoelementu enerģijas ražošana ieņem tik vadošo pozīciju atjaunojamās enerģijas elektroenerģijas ražošanas izaugsmē?
Viens no acīmredzamiem iemesliem ir tas, ka saule spīd mums visiem, tāpēc tās enerģija tiek plaši izmantota.Tādējādi elektroenerģijas ražošana tiek pietuvināta elektroenerģijas patēriņam un tiek piegādāta strāva ārpus tīkla, kas ir īpaši noderīgi, lai samazinātu elektroenerģijas sadales zudumus.
Vēl viens acīmredzams iemesls ir tasir daudz saules enerģijas.Ir daudz smalku atšķirību, aprēķinot, cik daudz enerģijas zeme saņem no saules.Īkšķis ir tāds, ka vidējais jūras līmenis ir 1 kW uz kvadrātmetru saulainā dienā vai, ja ņem vērā tādus faktorus kā dienas/nakts cikls, krituma leņķis un sezonalitāte, vidējais rādītājs ir uz kvadrātmetru dienā.M 6 kWh.
Saules baterijas izmanto fotoelektrisko efektu, lai pārveidotu krītošo gaismu elektriskajā enerģijā fotonu plūsmas veidā.Fotonus absorbē pusvadītāju materiāli, piemēram, leģēts silīcijs, un to enerģija ierosina elektronus no to molekulārajām vai atomu orbitālēm.Šie elektroni pēc tam var brīvi izkliedēt lieko enerģiju kā siltumu un atgriezties savā orbītā vai izplatīties uz elektrodu un kļūt par daļu no strāvas, lai kompensētu potenciālo starpību, ko tas rada uz elektroda.
Tāpat kā visos enerģijas pārveidošanas procesos, ne visa enerģija, kas tiek ievadīta saules baterijās, tiek izvadīta vēlamajā elektriskās enerģijas veidā.Faktiski monokristāliskā silīcija saules bateriju energoefektivitāte jau daudzus gadus ir svārstījusies no 20% līdz 25%.Tomēr saules fotoelementu iespēja ir tik liela, ka pētnieku komanda ir strādājusi gadu desmitiem, lai izmantotu arvien sarežģītākas struktūras un materiālus, lai uzlabotu šūnu konversijas efektivitāti, kā parādīts šajā NREL attēlā.
Uzrādītās augstākas energoefektivitātes sasniegšana parasti notiek uz vairāku dažādu materiālu un sarežģītāku un dārgāku ražošanas metožu izmantošanas rēķina.
Daudzu saules fotoelektrisko ierīču pamatā ir dažāda veida kristālisks silīcijs vai plānas silīcija kārtiņas, kadmija telurīds vai vara indija gallija selenīds ar konversijas efektivitāti no 20% līdz 30%.Akumulators ir iebūvēts modulī, un uzstādītājs var izmantot šos moduļus kā pamata bloku, lai izveidotu saules fotoelementu enerģijas ražošanas sistēmu.
Energoefektivitātes izaicinājums
Fotoelementu pārveidošana pārvērš kilovatus saules enerģijas, kas nonāk uz katra zemes virsmas kvadrātmetra, 200 līdz 300 W elektroenerģijā.Protams, tas notiek ideālos apstākļos.Tomēr pārveidošanas efektivitāte var samazināties šādu iemeslu dēļ: lietus, sniegs un putekļi, kas nogulsnējas uz akumulatora virsmas, pusvadītāju materiālu novecošanās ietekme un palielināta nokrāsa, ko izraisa vides izmaiņas, piemēram, veģetācijas augšana. vai jaunu ēku celtniecība.
Tāpēc realitāte ir tāda, ka, lai gan saules enerģija ir bezmaksas, saules enerģijas izmantošanai lietderīgas elektroenerģijas ražošanai ir rūpīgi jāoptimizē katrs savākšanas, uzglabāšanas un galīgās pārvēršanas elektroenerģijā posms.Viena no lielākajām energoefektivitātes uzlabošanas iespējām ir ierīces dizainsinvertors, kas pārveido saules enerģijas bloka (vai tā akumulatora krātuves) līdzstrāvas izvadi maiņstrāvā tiešai lietošanai vai pārraidei caur tīklu.
Invertors maina līdzstrāvas ieejas strāvas polaritāti, lai tā būtu tuvu maiņstrāvas izejai.Jo augstāka ir pārslēgšanas frekvence, jo augstāka ir konversijas efektivitāte.Vienkāršs slēdzis var radīt kvadrātveida viļņu izvadi, kas var vadīt pretestības slodzi, bet ar harmonikām tas sabojās sarežģītāku elektronisko aprīkojumu, ko darbina tīra sinusoidāla maiņstrāva.Tāpēc invertora dizains ir kļuvis par līdzsvara atslēgu.No vienas puses,palielinot pārslēgšanas frekvenci, lai uzlabotu energoefektivitāti, darba spriegumu un elektroenerģijas ražošanu, no otras puses,lai samazinātu kvadrātveida viļņa izlīdzināšanai izmantoto palīgkomponentu izmaksas.
2021-04-16
