Солнечное объяснение Фотогальваника и электричество

Также в Энергия и окружающая среда объяснили

Невозобновляемые источники
Нефть и нефтепродукты
Бензин
Дизельное топливо
Топочный мазут
Закрывать

Также в Описание нефти и нефтепродуктов

Закрывать

Также в Бензин объяснил

Закрывать

Также в Дизельное топливо объяснил

Закрывать

Также в Объяснение мазута

Углеводородные газообразные жидкости
Природный газ
Каменный уголь
Ядерный
Закрывать

Также в Объяснение углеводородных газообразных жидкостей

Закрывать

Также в Объяснение природного газа

Закрывать

Также в Уголь объяснил

Закрывать

Также в Ядерное объяснение

Возобновляемые источники
Возобновляемая энергия
Гидроэнергетика
Биомасса
Биотопливо
Закрывать

Также в Объяснение возобновляемых источников энергии

Закрывать

Также в Гидроэнергетика объяснила

Закрывать

Также в Объяснение биомассы

Закрывать

Также в Биотопливо объяснил

Ветер
геотермальная
Солнечная
Закрывать

Также в Ветер объяснил

Закрывать

Также в Геотермальное объяснение

Закрывать

Также в Солнечное объяснение

Вторичные источники
Электричество
Водород
Закрывать

Также в Электричество объяснил

Закрывать

Также в Водород объяснил

Фотоэлектрические элементы преобразуют солнечный свет в электричество

Фотоэлектрический (PV) элемент, обычно называемый солнечным элементом, представляет собой немеханическое устройство, которое преобразует солнечный свет непосредственно в электричество. Некоторые фотоэлементы могут преобразовывать искусственный свет в электричество.

Фотоны переносят солнечную энергию

Солнечный свет состоит из фотонов или частиц солнечной энергии. Эти фотоны содержат разное количество энергии, соответствующее разным длинам волн солнечного спектра.

Фотоэлемент изготовлен из полупроводникового материала. Когда фотоны ударяются о ячейку PV, они могут отражаться от ячейки, проходить через ячейку или поглощаться полупроводниковым материалом. Только поглощенные фотоны обеспечивают энергию для выработки электричества. Когда полупроводниковый материал поглощает достаточно солнечного света (солнечной энергии), электроны выбиваются из атомов материала. Специальная обработка поверхности материала при изготовлении делает переднюю поверхность ячейки более восприимчивой к вытесняемым или свободно, электроны, так что электроны естественным образом мигрируют к поверхности клетки.

Статья в тему: Какой продукт используется в биотопливной промышленности

Поток электричества

Движение электронов, каждый из которых несет отрицательный заряд, к передней поверхности клетки создает дисбаланс электрического заряда между передней и задней поверхностями клетки. Этот дисбаланс, в свою очередь, создает потенциал напряжения, подобный отрицательному и положительному полюсам батареи. Электрические проводники на клетке поглощают электроны. Когда проводники соединены в электрическую цепь с внешней нагрузкой, такой как батарея, в цепи течет электричество.

Эффективность фотоэлектрических систем зависит от типа фотоэлектрической технологии.

Эффективность, с которой фотоэлементы преобразуют солнечный свет в электричество, зависит от типа полупроводникового материала и технологии фотоэлементов. КПД коммерчески доступных фотоэлектрических модулей в среднем составлял менее 10% в середине 1980-х годов, к 2015 году он увеличился примерно до 15%, а в настоящее время приближается к 20% для современных модулей.Экспериментальные фотоэлементы и фотоэлементы для нишевых рынков, таких как космические спутники, достигли эффективности почти 50%.

Как работают фотоэлектрические системы

Фотоэлектрическая ячейка является основным строительным блоком фотоэлектрической системы. Размер отдельных клеток может варьироваться от примерно 0,5 дюйма до примерно 4 дюймов в поперечнике. Тем не менее, одна ячейка производит только 1 или 2 Вт, чего достаточно только для небольших целей, таких как питание калькуляторов или наручных часов.

Фотоэлементы электрически соединены в упакованном, защищенном от непогоды фотоэлектрическом модуле или панели. Фотомодули различаются по размеру и количеству электроэнергии, которую они могут производить. Генерирующая мощность фотоэлектрического модуля увеличивается с количеством ячеек в модуле или площадью поверхности модуля. Фотоэлектрические модули могут быть соединены группами для формирования фотоэлектрического массива. Солнечная батарея может состоять из двух или сотен фотоэлектрических модулей. Количество фотоэлектрических модулей, соединенных в фотоэлектрический массив, определяет общее количество электроэнергии, которое может генерировать массив.

Статья в тему: Как биотопливо убивает биоразнообразие

Фотоэлектрические элементы генерируют электричество постоянного тока (DC). Это электричество постоянного тока можно использовать для зарядки аккумуляторов, которые, в свою очередь, питают устройства, использующие электричество постоянного тока. Почти вся электроэнергия поставляется в виде переменного тока (AC) в системах передачи и распределения электроэнергии. Устройства под названием инверторы используются на фотоэлектрических модулях или в массивах для преобразования электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока.

Фотоэлементы и модули будут производить наибольшее количество электроэнергии, когда они обращены прямо к солнцу. Фотоэлектрические модули и массивы могут использовать системы слежения, которые перемещают модули так, чтобы они постоянно были обращены к солнцу, но эти системы дороги. Большинство фотоэлектрических систем имеют модули в фиксированном положении, причем модули обращены прямо на юг (в северном полушарии — прямо на север в южном полушарии) и под углом, который оптимизирует физические и экономические характеристики системы.

Солнечные фотоэлектрические элементы сгруппированы в панели (модули), а панели могут быть сгруппированы в массивы разных размеров для производства от малого до большого количества электроэнергии, например, для питания водяных насосов для поения скота, для обеспечения электричеством домов или коммунальных услуг. масштабное производство электроэнергии.

Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (авторское право)

Применение фотоэлектрических систем

Самые маленькие фотоэлектрические системы питают калькуляторы и наручные часы. Более крупные системы могут обеспечивать электроэнергией перекачку воды, питание коммуникационного оборудования, подачу электроэнергии для одного дома или предприятия или формировать большие массивы, которые снабжают электроэнергией тысячи потребителей электроэнергии.

Фотоэлектрические системы могут поставлять электроэнергию в местах, где отсутствуют системы распределения электроэнергии (линии электропередач), а также они могут поставлять электроэнергию в электрическую сеть.
Фотоэлектрические массивы могут быть установлены быстро и могут быть любого размера.
Воздействие на окружающую среду фотоэлектрических систем, расположенных на зданиях, минимально.

Статья в тему: Как использовать биотопливо в симс 4

Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (авторское право)

История фотогальваники

Первая практическая фотоэлектрическая ячейка была разработана в 1954 году исследователями Bell Telephone. Начиная с конца 1950-х годов фотоэлементы использовались для питания космических спутников США. К концу 1970-х фотоэлектрические панели обеспечивали электроэнергией отдаленные или от сетки, места, где не было линий электропередач. С 2004 года большинство фотоэлектрических систем в США подключенный к сети— они подключены к электрической сети— и устанавливаются на/или вблизи домов и зданий, а также на объектах коммунального хозяйства. Технологические достижения, более низкие затраты на фотоэлектрические системы, а также различные финансовые стимулы и государственная политика помогли значительно расширить использование фотоэлектрических систем с середины 1990-х годов. В настоящее время в Соединенных Штатах установлены сотни тысяч подключенных к сети фотоэлектрических систем.

Соединенные штаты.По оценкам Управления энергетической информации (EIA), выработка электроэнергии на фотоэлектрических электростанциях коммунального масштаба увеличилась с 6 миллионов киловатт-часов (кВтч) (или 6000 мегаватт-часов [МВтч]) в 2004 году до примерно 112 миллиардов кВтч (или 111 755 000 МВтч) в 2021 году. что около 49 миллиардов кВтч (или 49 025 000 МВтч) было выработано небольшими фотоэлектрическими системами, подключенными к сети, в 2021 году по сравнению с 11 миллиардами кВтч (или 11 233 000 МВтч) в 2014 году. мегаватт) мощности по выработке электроэнергии, а малые системы имеют мощность генерации менее 1000 киловатт. Большинство небольших фотоэлектрических систем расположены на зданиях и иногда называются фотоэлектрические панели на крыше системы.

Статья в тему: Когда покупать биотопливо Портленд Орегон

Последнее обновление: 17 марта 2022 г., с предварительными данными за 2021 г. из журнала Electric Power Monthly, февраль 2022 г.

голоса

Рейтинг статьи