Sólarorka útskýrði ljósvaka og rafmagn

Ljósafrumur breyta sólarljósi í rafmagn

Ljósvökva (PV) frumur, almennt kallaður sólarrafhlaða, er óvélrænt tæki sem breytir sólarljósi beint í rafmagn. Sumar PV frumur geta breytt gerviljósi í rafmagn.

Ljóseindir bera sólarorku

Sólarljós er samsett úr ljóseindum, eða ögnum sólarorku. Þessar ljóseindir innihalda mismikla orku sem samsvarar mismunandi bylgjulengdum

A

Rafmagnsflæði

Hreyfing rafeinda, sem hver um sig ber neikvæða hleðslu, í átt að framfleti frumunnar skapar ójafnvægi í rafhleðslu milli fram- og bakfleta frumunnar. Þetta ójafnvægi skapar aftur á móti spennumöguleika eins og neikvæðu og jákvæðu skautunum á rafhlöðu. Rafleiðarar á frumunni gleypa rafeindirnar. Þegar leiðararnir eru tengdir í rafrás við utanaðkomandi álag, eins og rafhlöðu, flæðir rafmagn í hringrásinni.

Skilvirkni ljósvakerfa er mismunandi eftir tegundum ljósatækni

Skilvirknin sem PV frumur breyta sólarljósi í rafmagn er mismunandi eftir gerð hálfleiðara efnis og PV frumutækni. Afköst ljósleiðaraeininga sem eru fáanlegar í verslun var að meðaltali innan við 10% um miðjan níunda áratuginn, jókst í um 15% árið 2015 og er nú að nálgast 20% fyrir nýjustu einingar. Tilrauna PV frumur og PV frumur fyrir sessmarkaði, eins og geimgervitungl, hafa náð næstum 50% skilvirkni.

Hvernig virka ljósvakakerfi

PV fruman er grunnbyggingin í PV kerfi. Einstakar frumur geta verið mismunandi að stærð frá um það bil 0,5 tommu til um það bil 4 tommur í þvermál. Hins vegar framleiðir ein fruma aðeins 1 eða 2 vött, sem er aðeins nóg rafmagn fyrir lítil notkun, svo sem til að knýja reiknivélar eða armbandsúr.

PV frumur eru raftengdar í pakkaðri, veðurþéttri PV einingu eða spjaldi. PV einingar eru mismunandi að stærð og hversu mikið rafmagn þær geta framleitt. Rafmagnsgeta PV einingarinnar eykst með fjölda frumna í einingunni eða á yfirborði einingarinnar. Hægt er að tengja PV einingar í hópum til að mynda PV fylki. PV fylki getur verið samsett úr tveimur eða hundruðum PV eininga. Fjöldi PV eininga tengdar í PV fylki ákvarðar heildarmagn raforku sem fylkið getur framleitt.

Ljósvökvafrumur framleiða jafnstraumsrafmagn (DC). Þetta DC rafmagn er hægt að nota til að hlaða rafhlöður sem aftur knýja tæki sem nota jafnstraumsrafmagn. Nær öll raforka er veitt sem riðstraumur (AC) í flutnings- og dreifikerfum raforku. Tæki kölluð

PV frumur og einingar munu framleiða mest magn af rafmagni þegar þær snúa beint að sólinni. PV einingar og fylki geta notað rakningarkerfi sem færa einingarnar til að snúa stöðugt að sólinni, en þessi kerfi eru dýr. Flest PV kerfi eru með einingar í fastri stöðu þar sem einingarnar snúa beint í suður (á norðurhveli - beint norður á suðurhveli) og í horni sem hámarkar líkamlega og efnahagslega frammistöðu kerfisins.

Sólarljósafrumur eru flokkaðar í spjöld (einingar) og hægt er að flokka spjöld í fylki af mismunandi stærðum til að framleiða lítið til mikið magn af rafmagni, svo sem til að knýja vatnsdælur fyrir búfjárvatn, til að útvega rafmagn fyrir heimili eða fyrir veitu- raforkuframleiðslu í mælikvarða.

Heimild: National Renewable Energy Laboratory (höfundarréttarvarið)

Notkun ljóskerfa

Minnstu ljósvakakerfin afla reiknivélar og armbandsúr. Stærri kerfi geta veitt rafmagn til að dæla vatni, knýja fjarskiptabúnað, til að útvega rafmagn fyrir eitt heimili eða fyrirtæki, eða til að mynda stór fylki sem veita rafmagni til þúsunda raforkuneytenda.

Sumir kostir PV kerfa eru

⢠PV kerfi geta veitt rafmagni á stöðum Ã3⁄4ar sem rafdreifikerfi (raflÃnur) eru ekki fyrir hendi og Ã3⁄4au geta einnig veitt raforku til
⢠PV fylki er hægt að setja upp fljótt og geta verið í hvaða stærð sem er.
â¢Umhverfisáhrif ljóskerfa sem staðsett eru á byggingar eru í lágmarki.

Heimild: National Renewable Energy Laboratory (höfundarréttarvarið)

Heimild: National Renewable Energy Laboratory (höfundarréttarvarið)

Saga ljósvaka

Fyrsta hagnýta PV klefan var þróuð árið 1954 af rannsóknarmönnum Bell Telephone. Upp úr 1950 voru PV frumur notaðar til að knýja bandaríska geimgervihnetti. Seint á áttunda áratugnum voru PV spjöld að veita rafmagn í fjarlægum, eða

Bandaríska orkuupplýsingastofnunin (EIA) áætlar að raforka sem framleidd er í PV orkuverum á veitustigi hafi aukist úr 76 milljónum kílóvattstunda (kWst) árið 2008 í 69 milljarða (kWst) árið 2019. Virkjanir á veitumælikvarða hafa að minnsta kosti 1.000 kílóvött (eða eitt megavatt) af raforkuframleiðslugetu. EIA áætlar að 33 milljarðar kWst hafi verið framleiddir með litlum nettengdum PV kerfum árið 2019, samanborið við 11 milljarða kWh árið 2014. Smáskala PV kerfi eru kerfi sem hafa minna en eitt megavatt af raforkuframleiðslugetu. Flestir eru staðsettir á byggingum og eru stundum kallaðir