Solar a explicat fotovoltaica și electricitatea

Celulele fotovoltaice transformă lumina solară în energie electrică

O celulă fotovoltaică (PV), numită în mod obișnuit o celulă solară, este un dispozitiv nemecanic care transformă lumina solară direct în electricitate. Unele celule fotovoltaice pot transforma lumina artificială în electricitate.

Fotonii transportă energia solară

Lumina soarelui este compusă din fotoni sau particule de energie solară. Acești fotoni conțin cantități variate de energie care corespund diferitelor lungimi de undă ale

A

Fluxul de electricitate

Mișcarea electronilor, fiecare purtând o sarcină negativă, către suprafața frontală a celulei creează un dezechilibru al sarcinii electrice între suprafețele din față și din spate ale celulei. Acest dezechilibru, la rândul său, creează un potențial de tensiune precum bornele negative și pozitive ale unei baterii. Conductorii electrici de pe celulă absorb electronii. Când conductoarele sunt conectate într-un circuit electric la o sarcină externă, cum ar fi o baterie, electricitatea circulă în circuit.

Eficiența sistemelor fotovoltaice variază în funcție de tipul de tehnologie fotovoltaică

Eficiența la care celulele fotovoltaice convertesc lumina solară în electricitate variază în funcție de tipul de material semiconductor și de tehnologia celulelor fotovoltaice. Eficiența modulelor fotovoltaice disponibile comercial era în medie mai mică de 10% la mijlocul anilor 1980, a crescut la aproximativ 15% până în 2015, iar acum se apropie de 20% pentru modulele de ultimă generație. Celulele fotovoltaice experimentale și celulele fotovoltaice pentru piețe de nișă, cum ar fi sateliții spațiali, au atins o eficiență de aproape 50%.

Cum funcționează sistemele fotovoltaice

Celula fotovoltaică este elementul de bază al unui sistem fotovoltaic. Dimensiunea celulelor individuale poate varia de la aproximativ 0,5 inchi la aproximativ 4 inci. Cu toate acestea, o celulă produce doar 1 sau 2 wați, ceea ce este suficientă energie electrică pentru utilizări mici, cum ar fi pentru alimentarea calculatoarelor sau a ceasurilor de mână.

Celulele fotovoltaice sunt conectate electric într-un modul sau panou fotovoltaic ambalat, etanș la intemperii. Modulele fotovoltaice variază în dimensiune și în cantitatea de electricitate pe care o pot produce. Capacitatea de generare a energiei electrice a modulului fotovoltaic crește odată cu numărul de celule din modul sau din suprafața modulului. Modulele fotovoltaice pot fi conectate în grupuri pentru a forma o matrice fotovoltaică. O matrice fotovoltaică poate fi compusă din două sau sute de module fotovoltaice. Numărul de module fotovoltaice conectate într-o matrice fotovoltaică determină cantitatea totală de energie electrică pe care o poate genera.

Celulele fotovoltaice generează curent electric continuu (DC). Această energie electrică de curent continuu poate fi folosită pentru a încărca bateriile care, la rândul lor, alimentează dispozitivele care utilizează curent electric continuu. Aproape toată energia electrică este furnizată ca curent alternativ (AC) în sistemele de transport și distribuție a energiei electrice. Dispozitive apelate

Celulele și modulele fotovoltaice vor produce cea mai mare cantitate de electricitate atunci când se află direct în fața soarelui. Modulele fotovoltaice și rețelele pot folosi sisteme de urmărire care mută modulele pentru a se îndrepta constant spre soare, dar aceste sisteme sunt scumpe. Majoritatea sistemelor fotovoltaice au module într-o poziție fixă, cu modulele orientate direct spre sud (în emisfera nordică – direct nord în emisfera sudică) și într-un unghi care optimizează performanța fizică și economică a sistemului.

Celulele solare fotovoltaice sunt grupate în panouri (module), iar panourile pot fi grupate în rețele de diferite dimensiuni pentru a produce cantități mici până la mari de energie electrică, cum ar fi pentru alimentarea pompelor de apă pentru apă pentru animale, pentru furnizarea de energie electrică pentru locuințe sau pentru utilități. producerea de energie electrică la scară.

Sursa: Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (copyright)

Aplicații ale sistemelor fotovoltaice

Cele mai mici sisteme fotovoltaice alimentează calculatoarele și ceasurile de mână. Sistemele mai mari pot furniza energie electrică pentru pomparea apei, pentru alimentarea echipamentelor de comunicații, pentru a furniza energie electrică pentru o singură casă sau afacere sau pentru a forma rețele mari care furnizează energie electrică la mii de consumatori de energie electrică.

Unele avantaje ale sistemelor fotovoltaice sunt

â¢Sistemele fotovoltaice pot furniza energie electrică în locații în care sistemele de distribuție a energiei electrice (linii electrice) nu există și, de asemenea, pot furniza energie electrică unui
â¢Matricele fotovoltaice pot fi instalate rapid și pot avea orice dimensiune.
â¢Efectele asupra mediului ale sistemelor fotovoltaice amplasate pe clădiri sunt minime.

Sursa: Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (copyright)

Sursa: Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (copyright)

Istoria fotovoltaicii

Prima celulă fotovoltaică practică a fost dezvoltată în 1954 de către cercetătorii Bell Telephone. Începând cu sfârșitul anilor 1950, celulele fotovoltaice au fost folosite pentru a alimenta sateliții spațiali din SUA. Până la sfârșitul anilor 1970, panourile fotovoltaice furnizau energie electrică la distanță sau

U.S. Energy Information Administration (EIA) estimează că energia electrică generată la centralele fotovoltaice la scară de utilitate a crescut de la 76 de milioane de kilowați (kWh) în 2008 la 69 de miliarde (kWh) în 2019. Centralele electrice la scară de utilitate au cel puțin 1.000 de kilowați (sau un megawatt) de capacitate de generare a energiei electrice. EIA estimează că 33 de miliarde de kWh au fost generați de sistemele fotovoltaice la scară mică conectate la rețea în 2019, în creștere de la 11 miliarde de kWh în 2014. Sistemele fotovoltaice la scară mică sunt sisteme care au o capacitate de generare de energie electrică mai mică de un megawatt. Cele mai multe sunt situate pe clădiri și uneori sunt numite