किन फोटोभोल्टिक पावर उत्पादनले नवीकरणीय ऊर्जा ऊर्जा उत्पादनमा अग्रणी स्थान ओगट्न सक्छ?

उपभोक्ताहरू, उद्योगहरू र सरकारहरू सबैले नवीकरणीय ऊर्जाको प्रयोग बढाउन उपायहरू गरिरहेका छन्।यसले ऊर्जा उत्पादन र वितरण प्रणालीलाई केन्द्रीकृत हब र स्पोक आर्किटेक्चरबाट थप ग्रिडमा आधारित स्थानीयकृत विद्युत उत्पादन र खपत, र स्मार्ट ग्रिड इन्टरकनेक्सन मार्फत स्थिर आपूर्ति र मागमा धकेलिरहेको छ।

अन्तर्राष्ट्रिय ऊर्जा एजेन्सी (आईईए) को अक्टोबर २०१९ को इन्धन प्रतिवेदन अनुसार,2024 सम्म, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन 50% वृद्धि हुनेछ.

यसको अर्थ विश्वव्यापी नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन क्षमता १२०० गीगावाटले बढ्नेछ, जुन संयुक्त राज्य अमेरिकाको हालको स्थापित क्षमता बराबर हो।प्रतिवेदनले नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादनको ६० प्रतिशत वृद्धि सौर्य फोटोभोल्टिक उपकरणको रूपमा हुने अनुमान गरेको छ।

प्रतिवेदनले वितरण गरिएको फोटोभोल्टिक पावर उत्पादन प्रणालीको महत्त्वलाई पनि जोड दिन्छ, किनकि उपभोक्ताहरू, व्यावसायिक भवनहरू र औद्योगिक सुविधाहरूले आफैंमा बिजुली उत्पादन गर्न थाल्छन्।यसले भविष्यवाणी गरेको छ कि 2024 सम्म, वितरित फोटोभोल्टिक पावर उत्पादन दोब्बर देखि 500 ​​GW भन्दा बढी हुनेछ।यसको मतलब यो होवितरित फोटोभोल्टिक पावर उत्पादनले सौर्य फोटोभोल्टिक पावर उत्पादनको कुल वृद्धिको लगभग आधा योगदान गर्नेछ।.

सौर्य लाभ

किन सौर्य फोटोभोल्टिक ऊर्जा उत्पादनले नवीकरणीय ऊर्जा ऊर्जा उत्पादनको विकासमा यस्तो अग्रणी स्थान लिइरहेको छ?

एउटा स्पष्ट कारण यो हो कि सूर्य हामी सबैमा चम्कन्छ, त्यसैले यसको ऊर्जा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।यसले बिजुली उत्पादनलाई बिजुली खपतको नजिक ल्याउँछ र अफ-ग्रिड बिन्दुमा पावर डेलिभर गर्दछ, जुन बिजुली वितरण घाटा कम गर्न विशेष गरी उपयोगी छ।

अर्को स्पष्ट कारण यो होत्यहाँ धेरै सौर्य ऊर्जा छ।पृथ्वीले सूर्यबाट कति ऊर्जा प्राप्त गर्छ भन्ने गणनामा धेरै सूक्ष्म भिन्नताहरू छन्।औंठाको नियम भनेको घमाइलो दिनमा औसत समुद्र स्तर 1kW प्रति वर्ग मिटर हुन्छ, वा जब दिन/रात चक्र, घटना कोण, र मौसमीता जस्ता कारकहरू विचार गरिन्छ, औसत प्रति वर्ग मीटर प्रति दिन हो।M 6kWh।

सौर्य कोशिकाहरूले फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गरी घटनाको प्रकाशलाई फोटानको स्ट्रिमको रूपमा विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ।फोटोनहरू अर्धचालक सामग्रीहरू जस्तै डोपेड सिलिकनद्वारा अवशोषित हुन्छन्, र तिनीहरूको ऊर्जाले तिनीहरूको आणविक वा परमाणु कक्षबाट इलेक्ट्रोनहरूलाई उत्तेजित गर्छ।यी इलेक्ट्रोनहरू त्यसपछि तातोको रूपमा अतिरिक्त ऊर्जालाई नष्ट गर्न र यसको कक्षामा फर्कन स्वतन्त्र हुन्छन्, वा इलेक्ट्रोडमा फैलिन्छन् र इलेक्ट्रोडमा सिर्जना हुने सम्भावित भिन्नतालाई अफसेट गर्न करेन्टको अंश बन्छन्।

सबै ऊर्जा रूपान्तरण प्रक्रियाहरू जस्तै, सौर्य कक्षहरूमा सबै ऊर्जा इनपुटहरू विद्युतीय ऊर्जाको मनपर्ने रूपमा आउटपुट हुँदैन।वास्तवमा, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन सौर्य सेलहरूको ऊर्जा दक्षता धेरै वर्षदेखि २०% र २५% बीचमा रहेको छ।यद्यपि, सौर्य फोटोभोल्टिकको लागि अवसर यति ठूलो छ कि अनुसन्धान टोलीले दशकौंदेखि कोशिका रूपान्तरण दक्षता सुधार गर्न जटिल संरचना र सामग्रीहरू प्रयोग गर्न काम गरिरहेको छ, NREL द्वारा यस चित्रमा देखाइएको छ।

देखाइएको उच्च ऊर्जा दक्षता हासिल गर्न सामान्यतया धेरै फरक सामग्रीहरू र अधिक जटिल र महँगो निर्माण प्रविधिहरू प्रयोग गर्ने खर्चमा हुन्छ।

धेरै सौर्य फोटोभोल्टिक उपकरणहरू 20% देखि 30% को रूपान्तरण दक्षताका साथ क्रिस्टलीय सिलिकन वा सिलिकन, क्याडमियम टेलुराइड वा तामा इन्डियम ग्यालियम सेलेनाइडको पातलो फिल्महरूमा आधारित हुन्छन्।ब्याट्री मोड्युलमा बनाइएको छ, र स्थापनाकर्ताले यी मोड्युलहरूलाई सौर्य फोटोभोल्टिक पावर उत्पादन प्रणाली निर्माण गर्न आधारभूत एकाइको रूपमा प्रयोग गर्न सक्छ।

ऊर्जा दक्षता चुनौती

फोटोभोल्टिक रूपान्तरणले पृथ्वीको सतहको प्रत्येक वर्ग मिटरमा हुने किलोवाट सौर्य ऊर्जालाई २०० देखि ३०० वाट विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्छ।निस्सन्देह, यो आदर्श अवस्थामा छ।यद्यपि, निम्न कारणहरूले गर्दा रूपान्तरण दक्षता कम हुन सक्छ: ब्याट्रीको सतहमा जम्मा भएको वर्षा, हिउँ र धुलो, अर्धचालक सामग्रीको बुढ्यौलीको प्रभाव, र वनस्पतिको वृद्धि जस्ता वातावरणीय परिवर्तनका कारण बढेको छाया। वा नयाँ भवन निर्माण।

तसर्थ, वास्तविकता यो हो कि सौर्य उर्जा नि:शुल्क भएतापनि उपयोगी विद्युत उर्जा उत्पादन गर्न सौर्य उर्जा को उपयोग को लागी संकलन, भण्डारण र बिजुली उर्जा मा अन्तिम रूपान्तरण को प्रत्येक चरण को सावधानी अप्टिमाइजेशन को आवश्यकता छ।ऊर्जा दक्षता सुधार गर्ने सबैभन्दा ठूलो अवसर मध्ये एक को डिजाइन होइन्भर्टर, जसले सोलार एरे (वा यसको ब्याट्री भण्डारण) को DC आउटपुटलाई ग्रिड मार्फत प्रत्यक्ष प्रयोग वा प्रसारणको लागि AC वर्तमानमा रूपान्तरण गर्दछ।

इन्भर्टरले DC इनपुट वर्तमानको ध्रुवतालाई AC आउटपुटको नजिक बनाउन परिवर्तन गर्दछ।स्विचिङ आवृत्ति उच्च, उच्च रूपान्तरण दक्षता।एक साधारण स्विचले प्रतिरोधी लोड ड्राइभ गर्न सक्ने स्क्वायर वेभ आउटपुट उत्पादन गर्न सक्छ, तर हार्मोनिक्सको साथ, यसले शुद्ध साइन वेभ एसी द्वारा संचालित अधिक जटिल इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूलाई क्षति पुर्याउँछ।त्यसैले, इन्भर्टर डिजाइन सन्तुलनको कुञ्जी भएको छ।एकातिर,ऊर्जा दक्षता, अपरेटिङ भोल्टेज र पावर उत्पादन सुधार गर्न स्विचिङ फ्रिक्वेन्सी बढाउँदै, अर्कोतर्फ,स्क्वायर वेभलाई सहज बनाउन प्रयोग गरिने सहायक कम्पोनेन्टको लागत कम गर्न.