Għaliex il-ġenerazzjoni tal-enerġija fotovoltajka tista 'tokkupa pożizzjoni ewlenija fil-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-enerġija rinnovabbli?

Il-konsumaturi, l-industriji, u l-gvernijiet kollha qed jieħdu miżuri biex iżidu l-użu tal-enerġija rinnovabbli.Dan qed jimbotta s-sistema ta 'ġenerazzjoni u distribuzzjoni tal-enerġija minn arkitettura ċentralizzata ta' hub-and-spoke għal ġenerazzjoni u konsum tal-enerġija lokalizzati aktar ibbażati fuq grid, u provvista u domanda stabbli permezz ta 'interkonnessjoni ta' grilja intelliġenti.

Skont ir-rapport tal-fjuwil ta' Ottubru 2019 tal-Aġenzija Internazzjonali tal-Enerġija (IEA),sal-2024, il-ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli se tiżdied b'50%.

Dan ifisser li l-kapaċità globali tal-ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli se tiżdied b'1200GW, li hija ekwivalenti għall-kapaċità installata attwali tal-Istati Uniti.Ir-rapport ibassar li 60% taż-żieda fil-ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli se tkun fil-forma ta 'tagħmir fotovoltajku solari.

Ir-rapport jenfasizza wkoll l-importanza ta 'sistemi ta' ġenerazzjoni ta 'enerġija fotovoltajka distribwita, peress li l-konsumaturi, il-bini kummerċjali u l-faċilitajiet industrijali jibdew jiġġeneraw l-elettriku waħedhom.Tbassar li sal-2024, il-ġenerazzjoni tal-enerġija fotovoltajka distribwita se aktar mid-doppju għal aktar minn 500 GW.Dan ifisser liġenerazzjoni ta 'enerġija fotovoltajka distribwita se tammonta għal kważi nofs it-tkabbir totali tal-ġenerazzjoni ta' enerġija fotovoltajka solari.

Vantaġġ solari

Għaliex il-ġenerazzjoni tal-enerġija fotovoltajka solari qed tieħu tali pożizzjoni ta 'tmexxija fit-tkabbir tal-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-enerġija rinnovabbli?

Raġuni ovvja hija li x-xemx tiddi fuqna lkoll, għalhekk l-enerġija tagħha tintuża ħafna.Dan iġib il-ġenerazzjoni tal-enerġija eqreb lejn il-konsum tal-enerġija u jwassal l-enerġija sal-punt off-grid, li huwa partikolarment utli biex jitnaqqas it-telf tad-distribuzzjoni tal-enerġija.

Raġuni oħra ovvja hija dikhemm ħafna enerġija solari.Hemm ħafna differenzi sottili fil-kalkolu ta 'kemm enerġija id-dinja tirċievi mix-xemx.Regola ġenerali hija li l-livell medju tal-baħar huwa 1kW għal kull metru kwadru f'ġurnata xemxija, jew meta jitqiesu fatturi bħaċ-ċiklu ta 'ġurnata/lejl, angolu ta' inċident, u staġjonalità, il-medja hija għal kull metru kwadru kuljum.M 6kWh.

Iċ-ċelloli solari jużaw l-effett fotoelettriku biex jikkonvertu dawl inċidentali f'enerġija elettrika fil-forma ta 'fluss ta' fotoni.Il-fotoni huma assorbiti minn materjali semikondutturi bħas-silikon drogat, u l-enerġija tagħhom teċita l-elettroni mill-orbitali molekulari jew atomiċi tagħhom.Dawn l-elettroni huma mbagħad ħielsa li jxerrdu l-enerġija żejda bħala sħana u jirritornaw għall-orbita tiegħu, jew jinfirxu għall-elettrodu u jsiru parti mill-kurrent biex jikkumpensaw id-differenza potenzjali li toħloq fuq l-elettrodu.

Bħal fil-proċessi kollha ta 'konverżjoni tal-enerġija, mhux l-input kollu tal-enerġija għaċ-ċelloli solari joħroġ fil-forma preferuta ta' enerġija elettrika.Fil-fatt, l-effiċjenza enerġetika taċ-ċelluli solari tas-silikon monokristallin ilha ddur bejn 20% u 25% għal ħafna snin.Madankollu, l-opportunità għall-fotovoltajċi solari hija tant kbira li t-tim ta 'riċerka ilu jaħdem għal għexieren ta' snin biex juża strutturi u materjali dejjem aktar kumplessi biex itejbu l-effiċjenza tal-konverżjoni taċ-ċelluli, kif muri f'din l-istampa minn NREL.

Il-kisba tal-effiċjenza tal-enerġija ogħla murija hija ġeneralment għad-detriment tal-użu ta 'materjali differenti multipli u tekniki ta' manifattura aktar kumplessi u għaljin.

Ħafna apparati fotovoltajċi solari huma bbażati fuq diversi forom ta 'silikon kristallin jew films irqaq ta' silikon, tellurur tal-kadmju jew selenide tal-gallju tal-indju tar-ram, b'effiċjenza ta 'konverżjoni ta' 20% sa 30%.Il-batterija hija mibnija fil-modulu, u l-installatur jista 'juża dawn il-moduli bħala l-unità bażika biex tibni sistema ta' ġenerazzjoni ta 'enerġija fotovoltajka solari.

Sfida tal-effiċjenza fl-enerġija

Il-konverżjoni fotovoltajka tikkonverti kilowatts ta 'enerġija solari inċidentali fuq kull metru kwadru tal-wiċċ tad-dinja f'200 sa 300 W ta' enerġija elettrika.Naturalment, dan huwa taħt kundizzjonijiet ideali.Madankollu, l-effiċjenza tal-konverżjoni tista 'titnaqqas minħabba r-raġunijiet li ġejjin: xita, borra u trab depożitati fuq il-wiċċ tal-batterija, l-influwenza tat-tixjiħ tal-materjali semikondutturi, u l-dell miżjuda minħabba bidliet ambjentali bħat-tkabbir tal-veġetazzjoni jew il-bini ta’ bini ġdid.

Għalhekk, ir-realtà hija li għalkemm l-enerġija solari hija b'xejn, l-użu ta 'enerġija solari biex tiġġenera enerġija elettrika utli teħtieġ ottimizzazzjoni bir-reqqa ta' kull stadju ta 'ġbir, ħażna, u konverżjoni finali f'enerġija elettrika.Waħda mill-akbar opportunitajiet biex tittejjeb l-effiċjenza enerġetika hija d-disinn tal-inverter, li tikkonverti l-output DC tal-firxa solari (jew il-ħażna tal-batterija tiegħu) f'kurrent AC għal użu dirett jew trasmissjoni permezz tal-grilja.

L-inverter jibdel il-polarità tal-kurrent tad-dħul DC biex jagħmilha qrib l-output AC.Aktar ma tkun għolja l-frekwenza tal-bidla, iktar tkun għolja l-effiċjenza tal-konverżjoni.Swiċċ sempliċi jista 'jipproduċi output ta' mewġ kwadru li jista 'jsuq tagħbija resistiva, iżda b'armoniċi, se jagħmel ħsara lil tagħmir elettroniku aktar kumpless li jaħdem b'mewġa sine pura AC.Għalhekk, id-disinn tal-inverter sar iċ-ċavetta għall-bilanċ.Min-naħa waħda,tiżdied il-frekwenza tal-bidla biex ittejjeb l-effiċjenza tal-enerġija, il-vultaġġ operattiv u l-ġenerazzjoni tal-enerġija, minn naha l-ohra,biex timminimizza l-ispiża tal-komponenti awżiljarji użati biex twitti l-mewġ kwadru.