फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा निर्मिती अक्षय ऊर्जा ऊर्जा निर्मितीमध्ये अग्रगण्य स्थान का व्यापू शकते?

नवीकरणीय ऊर्जेचा वापर वाढवण्यासाठी ग्राहक, उद्योग आणि सरकार सर्वच उपाययोजना करत आहेत.हे केंद्रीकृत हब-आणि-स्पोक आर्किटेक्चरमधून वीज निर्मिती आणि वितरण प्रणालीला अधिक ग्रीड-आधारित स्थानिक वीज निर्मिती आणि वापराकडे आणि स्मार्ट ग्रिड इंटरकनेक्शनद्वारे स्थिर पुरवठा आणि मागणीकडे ढकलत आहे.

इंटरनॅशनल एनर्जी एजन्सी (IEA) च्या ऑक्टोबर 2019 च्या इंधन अहवालानुसार,2024 पर्यंत, अक्षय ऊर्जा निर्मिती 50% ने वाढेल.

याचा अर्थ असा की जागतिक अक्षय ऊर्जा निर्मिती क्षमता 1200GW ने वाढेल, जी युनायटेड स्टेट्सच्या सध्याच्या स्थापित क्षमतेच्या समतुल्य आहे.अहवालात असे भाकीत केले आहे की नूतनीकरणक्षम ऊर्जा निर्मितीमध्ये 60% वाढ सौर फोटोव्होल्टेइक उपकरणांच्या रूपात होईल.

या अहवालात वितरीत फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टीमच्या महत्त्वावरही जोर देण्यात आला आहे, कारण ग्राहक, व्यावसायिक इमारती आणि औद्योगिक सुविधा स्वतःहून वीज निर्माण करू लागतात.2024 पर्यंत वितरीत फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मिती दुप्पट ते 500 GW पेक्षा जास्त होईल असा अंदाज आहे.याचा अर्थ असावितरीत फोटोव्होल्टेईक ऊर्जा निर्मिती सौर फोटोव्होल्टेईक ऊर्जा निर्मितीच्या एकूण वाढीपैकी निम्मी असेल.

सौर फायदा

सौर फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा निर्मिती अक्षय ऊर्जा ऊर्जा निर्मितीच्या वाढीमध्ये अग्रगण्य स्थान का घेत आहे?

एक स्पष्ट कारण म्हणजे सूर्य आपल्या सर्वांवर चमकतो, म्हणून त्याची ऊर्जा मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते.हे वीज निर्मितीला वीज वापराच्या जवळ आणते आणि ऑफ-ग्रिड पॉईंटवर वीज वितरीत करते, जे वीज वितरण हानी कमी करण्यासाठी विशेषतः उपयुक्त आहे.

दुसरे स्पष्ट कारण ते आहेभरपूर सौर ऊर्जा आहे.पृथ्वीला सूर्यापासून किती ऊर्जा मिळते हे मोजण्यात अनेक सूक्ष्म फरक आहेत.अंगठ्याचा नियम असा आहे की सूर्यप्रकाशाच्या दिवशी सरासरी समुद्र पातळी 1kW प्रति चौरस मीटर असते किंवा जेव्हा दिवस/रात्र चक्र, घटना कोन आणि ऋतूमान यासारख्या घटकांचा विचार केला जातो तेव्हा सरासरी प्रति चौरस मीटर प्रतिदिन असते.M 6kWh.

सौर पेशी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाचा वापर करून घटना प्रकाशाचे विद्युत उर्जेमध्ये फोटॉनच्या प्रवाहाच्या रूपात रूपांतर करतात.फोटॉन डोपड सिलिकॉन सारख्या अर्धसंवाहक पदार्थांद्वारे शोषले जातात आणि त्यांची ऊर्जा त्यांच्या आण्विक किंवा अणु कक्षेतून इलेक्ट्रॉनला उत्तेजित करते.हे इलेक्ट्रॉन नंतर उष्णतेच्या रूपात अतिरीक्त उर्जा विसर्जित करण्यासाठी आणि त्याच्या कक्षाकडे परत जाण्यासाठी मुक्त असतात किंवा इलेक्ट्रोडमध्ये पसरतात आणि इलेक्ट्रोडवर निर्माण होणारा संभाव्य फरक ऑफसेट करण्यासाठी विद्युत् प्रवाहाचा भाग बनतात.

सर्व ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रियांप्रमाणे, सौर पेशींमध्ये सर्व ऊर्जा इनपुट विद्युत उर्जेच्या पसंतीच्या स्वरूपात आउटपुट होत नाही.खरं तर, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सोलर सेलची ऊर्जा कार्यक्षमता अनेक वर्षांपासून 20% आणि 25% दरम्यान फिरत आहे.तथापि, सौर फोटोव्होल्टाइक्सची संधी इतकी मोठी आहे की संशोधन कार्यसंघ अनेक दशकांपासून सेल रूपांतरण कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी वाढत्या जटिल संरचना आणि सामग्रीचा वापर करण्यासाठी काम करत आहे, NREL द्वारे या चित्रात दर्शविल्याप्रमाणे.

दर्शविलेली उच्च उर्जा कार्यक्षमता प्राप्त करणे सहसा अनेक भिन्न सामग्री आणि अधिक जटिल आणि महाग उत्पादन तंत्रे वापरून खर्च होते.

अनेक सौर फोटोव्होल्टेइक उपकरणे 20% ते 30% च्या रूपांतर कार्यक्षमतेसह स्फटिकासारखे सिलिकॉन किंवा सिलिकॉन, कॅडमियम टेल्युराइड किंवा कॉपर इंडियम गॅलियम सेलेनाइडच्या पातळ फिल्म्सवर आधारित असतात.बॅटरी मॉड्युलमध्ये तयार केली आहे, आणि इंस्टॉलर सौर फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टम तयार करण्यासाठी मूलभूत युनिट म्हणून या मॉड्यूल्सचा वापर करू शकतो.

ऊर्जा कार्यक्षमतेचे आव्हान

फोटोव्होल्टेईक रूपांतरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या प्रत्येक चौरस मीटरवरील किलोवॅट सौर ऊर्जा घटनेचे 200 ते 300 W विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करते.अर्थात, हे आदर्श परिस्थितीत आहे.तथापि, खालील कारणांमुळे रूपांतरण कार्यक्षमता कमी होऊ शकते: बॅटरीच्या पृष्ठभागावर जमा झालेला पाऊस, बर्फ आणि धूळ, अर्धसंवाहक सामग्रीच्या वृद्धत्वाचा प्रभाव आणि पर्यावरणीय बदलांमुळे वाढलेली सावली जसे की वनस्पतींची वाढ. किंवा नवीन इमारतींचे बांधकाम.

त्यामुळे, वास्तविकता अशी आहे की सौरऊर्जा विनामूल्य असली तरी उपयुक्त विद्युत ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी सौरऊर्जेचा वापर करण्यासाठी संकलन, साठवण आणि विद्युत ऊर्जेमध्ये अंतिम रूपांतर करण्याच्या प्रत्येक टप्प्याचे काळजीपूर्वक ऑप्टिमायझेशन करणे आवश्यक आहे.ऊर्जा कार्यक्षमता सुधारण्याची सर्वात मोठी संधी म्हणजे ची रचनाइन्व्हर्टर, जे थेट वापरासाठी किंवा ग्रिडद्वारे प्रसारित करण्यासाठी सोलर अॅरेचे (किंवा त्याची बॅटरी स्टोरेज) DC आउटपुट AC करंटमध्ये रूपांतरित करते.

इन्व्हर्टर DC इनपुट करंटची ध्रुवीयता बदलून AC आउटपुटच्या जवळ आणतो.स्विचिंग वारंवारता जितकी जास्त तितकी रूपांतरण कार्यक्षमता जास्त.एक साधा स्विच स्क्वेअर वेव्ह आउटपुट तयार करू शकतो जो प्रतिरोधक भार चालवू शकतो, परंतु हार्मोनिक्ससह, ते शुद्ध साइन वेव्ह एसीद्वारे समर्थित अधिक जटिल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे नुकसान करेल.म्हणून, इन्व्हर्टर डिझाइन संतुलनाची गुरुकिल्ली बनली आहे.एका बाजूने,ऊर्जा कार्यक्षमता, ऑपरेटिंग व्होल्टेज आणि वीज निर्मिती सुधारण्यासाठी स्विचिंग वारंवारता वाढवणेदुसरीकडे,स्क्वेअर वेव्ह गुळगुळीत करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या सहायक घटकांची किंमत कमी करण्यासाठी.