Pašlaik neatjaunojama enerģija Tās joprojām ir visvairāk izmantotās pasaulē, piemēram, nafta, dabasgāze un ogles, kas nāk no ierobežotiem resursiem un laika gaitā var tikt izsmeltas. Globālais pieprasījums pēc enerģijas turpina pieaugt, un šo fosilo resursu izmantošana rada problēmas nopietnas vides problēmas, piemēram, gaisa piesārņojums un klimata pārmaiņas.
Neskatoties uz šo panorāmu, Atjaunojamie enerģijas avoti Tie kļūst arvien populārāki, piedāvājot tīru un ilgtspējīgu alternatīvu. Tādas tehnoloģijas kā enerģija vējš, ģeotermija, biomasa un, protams, Fotoelektriskā saules enerģija ir izrādījies dzīvotspējīgs risinājums mūsdienu enerģētikas izaicinājumiem. Šajā rakstā mēs to apspriedīsim sīkāk kas ir fotoelementu saules enerģija, kā tas tiek ģenerēts un kādi ir tā galvenie pielietojumi.
Kas ir fotoelementu saules enerģija?
La Fotoelektriskā saules enerģija Tas ir tas, kas tieši pārvērš saules gaismu elektrība caur fotoelementu efekts. Šis process notiek, pateicoties Saules baterijas, kas ir ierīces, kas izgatavotas ar pusvadītāju materiāli, piemēram, silīcijs, kas spēj pārvērst gaismas enerģiju elektroenerģijā.
Termins "fotoelementi" cēlies no grieķu vārdiem "foto", kas nozīmē gaisma, un "volts", kas attiecas uz elektroenerģijas mērvienību. Fotoelementu enerģija tiek uzskatīta ne tikai par tehnoloģiju tīrs un atjaunojams, bet arī viens no ilgtspējīgākajiem ilgtermiņā. Šai tehnoloģijai ir būtiska nozīme pārejā uz bezoglekļa enerģijas sistēmu, kas ir arvien aktuālāks mērķis visā pasaulē.
El silīcijs Tas ir galvenais materiāls, ko izmanto saules bateriju ražošanā, pateicoties tā pārpilnībai uz Zemes un tā pusvadītajām īpašībām. Citi materiāli, piemēram kadmija telurīds vai selēno, tiek izmantoti arī dažu veidu saules baterijās.
Kā rodas fotoelementu saules enerģija?
Fotoelementu saules enerģija ir balstīta uz fotoelektriskais efekts. Šī fiziskā parādība rodas, ja noteikts gaismas enerģijas daudzums (ko satur fotoni) atsitas pret pusvadoša materiāla, piemēram, silīcija, virsmu, atbrīvojot elektronus. Šos elektronus uztver ārējā ķēde, radot elektrisko strāvu.
Par šo procesu atbildīgās ierīces ir Fotoelementu elementi, kas paredzēti, lai maksimāli palielinātu fotonu uztveršanu un līdz ar to arī elektroenerģijas ražošanu. Ja vairākas no šīm ierīcēm ir savienotas viena ar otru, tās veido to, ko mēs zinām kā saules paneļi o fotoelementu moduļi.
Enerģijas pārveidošanas procesu var aprakstīt šādos posmos:
- Saules gaisma skar fotoelementus, radot potenciālu atšķirību starp šūnas priekšējo un aizmugurējo pusi.
- L elektroni atbrīvoti, pateicoties fotoelektriskajam efektam, tie sāk pārvietoties pa ārējo ķēdi, radot elektrisko strāvu (līdzstrāvas veidā).
- Visbeidzot, līdzstrāva tiek pārveidota par maiņstrāva (CA), izmantojot ierīces, ko sauc investoriem, kas ļauj to izmantot sadzīves un rūpnieciskās elektriskās ierīcēs.
Ir svarīgi atzīmēt, ka fotoelektrisko elementu efektivitāte ir pastāvīgi uzlabojusies, un šodien jūs varat atrast paneļus ar efektivitāte pārsniedz 20%, kas nozīmē, ka vairāk nekā 20% no uztvertās saules gaismas var pārvērst elektroenerģijā.
Daži uzlaboti paneļi, piemēram, no Plāns slānis, tie izmanto citus materiālus, nevis silīciju, piemēram, kadmija telurīds, ļaujot izveidot vieglākus un elastīgākus paneļus. Tomēr tiem joprojām ir nedaudz zemāka efektivitāte salīdzinājumā ar silīcija paneļiem.
Fotoelektriskās saules enerģijas izmantošana
Fotoelementu saules enerģijai ir vairākas lietojumprogrammas gan sadzīves, gan rūpnieciskā līmenī, un tā daudzpusība ir ļāvusi to izmantot vairākās jomās, kas iepriekš nebija iedomājamas.
- Mājas lietojumprogrammas: Jumta fotoelementu iekārtas ļauj mājām pašiem ražot enerģiju, samazinot elektrības rēķinu izmaksas un veicinot vides ilgtspējību. Šāda veida lietojumprogrammas parasti tiek papildinātas ar enerģijas uzkrāšanas sistēmām, piemēram, saules baterijas, kas ļauj dienā saražoto enerģiju izmantot naktī vai mākoņainā laikā.
- Enerģija attālās vietās: Fotoelementi ir lieliska iespēja nodrošināt elektrību izolētas teritorijas vai grūti pieejama, ja parastā elektriskā infrastruktūra nav dzīvotspējīga vai ļoti dārga. Tas ietver lauku kopienas, atsāļošanas iekārtas un pētniecības stacijas tuksneša vai polārajos apgabalos.
- Hibrīdsistēmas: Daudzos gadījumos fotoelementu saules enerģija tiek apvienota ar citiem enerģijas avotiem, piemēram vēja enerģija, veidojot hibrīdsistēmas, kas garantē lielāku uzticamību un ražošanas jaudu.
Turklāt fotoelementu saules enerģijai ir pielietojums aviācijas un kosmosa industrija, kas ir galvenais satelītu un kosmosa staciju enerģijas avots. Daudzi satelīti ir aprīkoti ar saules baterijām, kas ļauj tiem gadiem ilgi darboties autonomi, barojot savas elektroniskās sistēmas kosmosā.
Fotoelektriskās saules enerģijas priekšrocības un trūkumi
Tāpat kā jebkurai tehnoloģijai, fotoelektriskajai saules enerģijai tās pielietojumā ir gan priekšrocības, gan trūkumi. Tālāk mēs analizējam šīs enerģijas formas galvenos plusus un mīnusus.
- Priekšrocības:
- Tas ir enerģijas avots tīrs y atjaunojams, kas elektroenerģijas ražošanas laikā nerada siltumnīcefekta gāzu emisijas.
- Saules enerģija ir bagātīgs un tas ir pieejams praktiski visur pasaulē, īpaši apgabalos ar augstu saules starojumu.
- Fotoelementu instalācijām ir nepieciešamas maz uzturēšanas un viņiem ir derīgais mūžs kas vairumā gadījumu pārsniedz 25 gadus.
- Trūkumi:
- Fotoelektriskās sistēmas joprojām ir atkarīgas no meteoroloģiskie apstākļi, kas var ierobežot tā efektivitāti vietās ar zemu saules starojumu vai mākoņainās dienās.
- La pārtraukums saules enerģijas izmantošana ir izaicinājums, jo enerģijas ražošana notiek tikai dienas laikā. Tomēr šo problēmu var mazināt ar enerģijas uzglabāšanas sistēmām.
- El sākotnējās izmaksas fotoelektrisko iekārtu skaits var būt augsts, lai gan cenas pēdējos gados ir ievērojami kritušās.
Pētniecība un tehnoloģiskie sasniegumi turpinās uzlabot fotoelektrisko sistēmu efektivitāti un izmaksas, ļaujot pārvarēt daudzus pašreizējos šķēršļus. Pāreja uz tīrāku un ilgtspējīgāku enerģijas modeli nepārprotami ietver šīs tehnoloģijas paplašināšanu.
Fotoelementu saules enerģija tagad ir realitāte, un tās izmantošana turpmākajos gados turpinās pieaugt, gan pateicoties būtiskiem tehnoloģiju uzlabojumiem, gan tās neapstrīdama ieguldījuma cīņā pret klimata pārmaiņām un globālajā ilgtspējībā.