Solar vysvětlil fotovoltaiku a elektřinu

Fotovoltaické články přeměňují sluneční světlo na elektřinu

Fotovoltaický (PV) článek, běžně nazývaný solární článek, je nemechanické zařízení, které přeměňuje sluneční světlo přímo na elektřinu. Některé FV články dokážou přeměnit umělé světlo na elektřinu.

Fotony přenášejí sluneční energii

Sluneční světlo se skládá z fotonů neboli částic sluneční energie. Tyto fotony obsahují různá množství energie, která odpovídají různým vlnovým délkám

A

Tok elektřiny

Pohyb elektronů, z nichž každý nese záporný náboj, směrem k přednímu povrchu článku vytváří nerovnováhu elektrického náboje mezi předním a zadním povrchem článku. Tato nerovnováha zase vytváří napěťový potenciál jako záporný a kladný pól baterie. Elektrické vodiče na článku absorbují elektrony. Když jsou vodiče připojeny v elektrickém obvodu k externí zátěži, jako je baterie, proudí v obvodu elektřina.

Účinnost fotovoltaických systémů se liší podle typu fotovoltaické technologie

Účinnost, s jakou fotovoltaické články přeměňují sluneční světlo na elektřinu, se liší podle typu polovodičového materiálu a technologie fotovoltaických článků. Účinnost komerčně dostupných fotovoltaických modulů byla v polovině 80. let v průměru méně než 10 %, do roku 2015 se zvýšila na přibližně 15 % a nyní se blíží 20 % u nejmodernějších modulů. Experimentální fotovoltaické články a fotovoltaické články pro specializované trhy, jako jsou vesmírné satelity, dosáhly účinnosti téměř 50 %.

Jak fungují fotovoltaické systémy

FV článek je základním stavebním kamenem FV systému. Jednotlivé buňky se mohou lišit velikostí od asi 0,5 palce do asi 4 palců napříč. Jeden článek však produkuje pouze 1 nebo 2 watty, což je dostatek elektřiny pouze pro malé použití, například pro napájení kalkulaček nebo náramkových hodinek.

FV články jsou elektricky propojeny v zabaleném, povětrnostně odolném FV modulu nebo panelu. FV moduly se liší velikostí a množstvím elektřiny, které mohou vyrobit. Kapacita výroby elektřiny FV modulu se zvyšuje s počtem článků v modulu nebo na ploše modulu. FV moduly lze spojovat do skupin a vytvářet tak FV pole. FV pole se může skládat ze dvou nebo stovek FV modulů. Počet FV modulů připojených k FV poli určuje celkové množství elektřiny, které může pole vyrobit.

Fotovoltaické články vyrábějí stejnosměrný proud (DC). Tato stejnosměrná elektřina může být použita k nabíjení baterií, které zase napájejí zařízení využívající stejnosměrný proud. Téměř veškerá elektřina je dodávána jako střídavý proud (AC) v systémech přenosu a distribuce elektřiny. Zařízení tzv

FV články a moduly vyrobí největší množství elektřiny, když jsou přímo proti slunci. Fotovoltaické moduly a pole mohou používat sledovací systémy, které moduly pohybují tak, aby byly neustále obráceny ke slunci, ale tyto systémy jsou drahé. Většina fotovoltaických systémů má moduly v pevné poloze s moduly obrácenými přímo na jih (na severní polokouli – přímo na sever na jižní polokouli) a pod úhlem, který optimalizuje fyzický a ekonomický výkon systému.

Solární fotovoltaické články jsou seskupeny do panelů (modulů) a panely lze seskupit do polí různých velikostí pro výrobu malého až velkého množství elektřiny, například pro napájení vodních čerpadel na vodu pro hospodářská zvířata, pro zásobování elektřinou pro domácnosti nebo pro veřejné služby. výroba elektřiny v měřítku.

Zdroj: National Renewable Energy Laboratory (chráněno autorským právem)

Aplikace fotovoltaických systémů

Nejmenší fotovoltaické systémy napájejí kalkulačky a náramkové hodinky. Větší systémy mohou poskytovat elektřinu k čerpání vody, k napájení komunikačních zařízení, k zásobování elektřinou pro jeden dům nebo firmu nebo k vytváření velkých polí, která dodávají elektřinu tisícům spotřebitelů elektřiny.

Některé výhody FV systémů jsou

â¢FV systémy mohou dodávat elektřinu v místech, kde neexistují elektrické rozvody (elektrické vedení), a mohou také dodávat elektřinu do
â¢FV pole lze nainstalovat rychle a mohou mít libovolnou velikost.
â¢Vliv FV systémů umístěných na budovách na životní prostředí je minimální.

Zdroj: National Renewable Energy Laboratory (chráněno autorským právem)

Zdroj: National Renewable Energy Laboratory (chráněno autorským právem)

Historie fotovoltaiky

První praktický fotovoltaický článek byl vyvinut v roce 1954 výzkumníky Bell Telephone. Od konce 50. let 20. století byly fotovoltaické články používány k napájení amerických vesmírných satelitů. Do konce 70. let 20. století zajišťovaly FV panely elektřinu ve vzdálených, popř

Americký úřad pro energetické informace (EIA) odhaduje, že elektřina vyrobená ve fotovoltaických elektrárnách se zvýšila ze 76 milionů kilowatthodin (kWh) v roce 2008 na 69 miliard (kWh) v roce 2019. Elektrárny v užitkovém měřítku mají nejméně 1 000 kilowattů (resp. jeden megawatt) kapacity na výrobu elektřiny. EIA odhaduje, že v roce 2019 bylo v malých fotovoltaických systémech připojených k síti vyrobeno 33 miliard kWh, oproti 11 miliardám kWh v roce 2014. Malé fotovoltaické systémy jsou systémy, které mají kapacitu výroby elektřiny menší než jeden megawatt. Většina se nachází na budovách a jsou někdy tzv