Fotovoltaik enerji üretimi, yenilenebilir enerji enerji üretiminde neden lider konumda olabilir?

Tüketiciler, endüstriler ve hükümetlerin tümü yenilenebilir enerji kullanımını artırmak için önlemler alıyor.Bu, enerji üretim ve dağıtım sistemini merkezi bir hub ve bağlı birim mimarisinden, daha şebeke tabanlı yerelleştirilmiş enerji üretimi ve tüketimine ve akıllı şebeke ara bağlantısı yoluyla istikrarlı arz ve talebe doğru itiyor.

Uluslararası Enerji Ajansı'nın (IEA) Ekim 2019 yakıt raporuna göre,2024 yılına kadar yenilenebilir enerji üretimi %50 artacak.

Bu da küresel yenilenebilir enerji üretim kapasitesinin 1200 GW artacağı anlamına geliyor ki bu da ABD'nin mevcut kurulu gücüne eşdeğer.Rapor, yenilenebilir enerji üretimindeki artışın yüzde 60'ının güneş fotovoltaik ekipmanlarından kaynaklanacağını öngörüyor.

Raporda ayrıca tüketicilerin, ticari binaların ve endüstriyel tesislerin kendi başlarına elektrik üretmeye başlaması nedeniyle dağıtılmış fotovoltaik enerji üretim sistemlerinin önemi vurgulanıyor.Dağıtılmış fotovoltaik enerji üretiminin 2024 yılına kadar iki kattan fazla artarak 500 GW'ın üzerine çıkacağı öngörülüyor.Bu şu demekDağıtılmış fotovoltaik enerji üretimi, güneş fotovoltaik enerji üretimindeki toplam büyümenin neredeyse yarısını oluşturacak.

Güneş avantajı

Güneş fotovoltaik enerji üretimi, yenilenebilir enerji enerji üretiminin büyümesinde neden bu kadar lider bir konuma geliyor?

Açık bir neden, güneşin hepimizin üzerinde parlıyor olması, dolayısıyla enerjisinin yaygın olarak kullanılmasıdır.Bu, güç üretimini güç tüketimine yaklaştırır ve gücü şebekeden bağımsız noktaya iletir; bu da özellikle güç dağıtım kayıplarını azaltmak için faydalıdır.

Bir diğer bariz neden de şu:çok fazla güneş enerjisi var.Dünyanın güneşten ne kadar enerji aldığını hesaplamada pek çok ince fark vardır.Güneşli bir günde ortalama deniz seviyesinin metrekare başına 1kW olması veya gündüz/gece döngüsü, geliş açısı ve mevsimsellik gibi faktörler dikkate alındığında ortalamanın gün başına metrekare başına olması genel bir kuraldır.M 6kWh.

Güneş pilleri, gelen ışığı foton akışı biçiminde elektrik enerjisine dönüştürmek için fotoelektrik etkiyi kullanır.Fotonlar katkılı silikon gibi yarı iletken malzemeler tarafından emilir ve enerjileri elektronları moleküler veya atomik yörüngelerinden uyarır.Bu elektronlar daha sonra fazla enerjiyi ısı olarak dağıtıp yörüngesine geri dönmekte veya elektroda yayılıp elektrot üzerinde yarattığı potansiyel farkı dengelemek için akımın bir parçası olmakta özgürdür.

Tüm enerji dönüşüm süreçlerinde olduğu gibi, güneş pillerine giren enerjinin tamamı tercih edilen elektrik enerjisi biçiminde çıkmaz.Aslında monokristalin silikon güneş pillerinin enerji verimliliği uzun yıllardır %20 ile %25 arasında seyrediyor.Bununla birlikte, güneş fotovoltaikleri için fırsat o kadar büyük ki, araştırma ekibi, NREL tarafından bu resimde gösterildiği gibi, hücre dönüşüm verimliliğini artırmak için giderek daha karmaşık yapılar ve malzemeler kullanmak için onlarca yıldır çalışıyor.

Gösterilen daha yüksek enerji verimliliğinin elde edilmesi, genellikle birden fazla farklı malzemenin kullanılması ve daha karmaşık ve pahalı üretim tekniklerinin kullanılması pahasına olur.

Birçok güneş fotovoltaik cihazı, %20 ila %30'luk bir dönüşüm verimliliği ile çeşitli kristalin silikon formlarına veya ince silikon, kadmiyum tellür veya bakır indiyum galyum selenit filmlerine dayanmaktadır.Pil modülün içinde yerleşiktir ve kurulumu yapan kişi bu modülleri güneş fotovoltaik enerji üretim sistemi oluşturmak için temel ünite olarak kullanabilir.

Enerji verimliliği sorunu

Fotovoltaik dönüşüm, dünya yüzeyinin her metrekaresine düşen kilovat güneş enerjisini 200 ila 300 W elektrik enerjisine dönüştürür.Elbette bu ideal koşullar altında.Ancak dönüşüm verimliliği aşağıdaki nedenlerden dolayı azalabilir: pilin yüzeyinde biriken yağmur, kar ve toz, yarı iletken malzemelerin yaşlanmasının etkisi ve bitki örtüsünün büyümesi gibi çevresel değişiklikler nedeniyle artan gölge. veya yeni binaların inşası.

Bu nedenle gerçek şu ki, güneş enerjisi ücretsiz olmasına rağmen, güneş enerjisinin faydalı elektrik enerjisi üretmek için kullanılması, toplama, depolama ve elektrik enerjisine son dönüşümün her aşamasının dikkatli bir şekilde optimize edilmesini gerektirir.Enerji verimliliğini artırmanın en büyük fırsatlarından biri, enerji santrallerinin tasarımıdır.çeviriciGüneş panelinin DC çıkışını (veya pil deposunu), doğrudan kullanım veya şebeke üzerinden iletim için AC akımına dönüştürür.

İnverter, DC giriş akımının polaritesini AC çıkışına yakın hale getirecek şekilde değiştirir.Anahtarlama frekansı ne kadar yüksek olursa dönüşüm verimliliği de o kadar yüksek olur.Basit bir anahtar, dirençli bir yükü çalıştırabilen bir kare dalga çıkışı üretebilir, ancak harmonikler nedeniyle saf sinüs dalgası AC ile çalışan daha karmaşık elektronik ekipmanlara zarar verecektir.Bu nedenle invertör tasarımı dengenin anahtarı haline geldi.Bir taraftan,Enerji verimliliğini, çalışma voltajını ve güç üretimini iyileştirmek için anahtarlama frekansını artırmak, diğer taraftan,kare dalgayı yumuşatmak için kullanılan yardımcı bileşenlerin maliyetini en aza indirmek.