В настоящее время, невозобновляемая энергия Они остаются наиболее используемыми в мире, например, нефть, природный газ и уголь, ресурсы которых ограничены и могут со временем истощаться. Глобальный спрос на энергию продолжает расти, и использование этих ископаемых ресурсов ставит перед серьезные экологические проблемы, такие как загрязнение воздуха и изменение климата.
Несмотря на эту панораму, Возобновляемые источники энергии Они набирают популярность, предлагая чистую и устойчивую альтернативу. Такие технологии, как энергетика ветер, геотермальная энергия, биомасса и, конечно же, Фотоэлектрическая солнечная энергия доказывают, что являются жизнеспособным решением энергетических проблем нашего времени. В этой статье мы подробно обсудим что такое фотоэлектрическая солнечная энергия, как он создается и каковы его основные применения.
Что такое фотоэлектрическая солнечная энергия?
La Фотоэлектрическая солнечная энергия Это то, что преобразует солнечный свет непосредственно в электричество через фотоэлектрический эффект. Этот процесс происходит благодаря Солнечные батареи, которые представляют собой устройства, изготовленные из полупроводниковые материалы, такие как кремний, способный преобразовывать световую энергию в электричество.
Термин «фотовольтаика» происходит от греческих слов «фото», что означает свет, и «вольт», что означает единицу измерения электричества. Фотоэлектрическая энергетика считается не только технологией чистый и возобновляемый, но и один из самых устойчивых в долгосрочной перспективе. Эта технология играет фундаментальную роль в переходе к безуглеродной энергетической системе, что является все более актуальной целью во всем мире.
El кремний Это основной материал, используемый для производства солнечных элементов, из-за его распространенности на Земле и его полупроводниковых свойств. Другие материалы, такие как теллурид кадмия o el селен, также используются в некоторых вариантах солнечных батарей.
Как вырабатывается фотоэлектрическая солнечная энергия?
Фотоэлектрическая солнечная энергия основана на фотоэлектрический эффект. Это физическое явление возникает, когда определенное количество световой энергии (содержащейся в фотоны) ударяется о поверхность полупроводникового материала, такого как кремний, высвобождая электроны. Эти электроны захватываются внешней цепью, генерируя электрический ток.
Устройства, отвечающие за этот процесс, Фотоэлектрические элементы, которые предназначены для максимального захвата фотонов и, следовательно, производства электроэнергии. Когда несколько таких устройств подключаются друг к другу, они образуют то, что мы знаем как солнечные панели o фотоэлектрические модули.
Процесс преобразования энергии можно описать следующими этапами:
- Солнечный свет попадает на фотоэлектрические элементы, создавая разность потенциалов между передней и задней сторонами элемента.
- электроны высвободившиеся благодаря фотоэффекту, они начинают двигаться по внешней цепи, генерируя электрический ток (в виде постоянного тока).
- Наконец, постоянный ток преобразуется в переменный ток (CA) через устройства под названием инвесторы, что позволяет использовать его в бытовых и промышленных электроустройствах.
Важно отметить, что эффективность фотоэлектрических элементов постоянно улучшается, и сегодня можно встретить панели с эффективность более 20%Это означает, что более 20% улавливаемого солнечного света может быть преобразовано в электрическую энергию.
Некоторые более продвинутые панели, например панели Тонкий слой, они используют материалы, отличные от кремния, такие как теллурид кадмия, что позволяет создавать более легкие и гибкие панели. Однако они все же имеют немного меньшую эффективность по сравнению с кремниевыми панелями.
Использование фотоэлектрической солнечной энергии
Фотоэлектрическая солнечная энергия имеет несколько приложений как на бытовом, так и на промышленном уровне, а его универсальность позволила использовать его в нескольких областях, которые ранее были немыслимы.
- Домашние приложения: Фотоэлектрические установки на крыше позволяют домам генерировать собственную энергию, сокращая расходы на электроэнергию и способствуя устойчивости окружающей среды. Эти типы приложений обычно дополняются системами хранения энергии, такими как солнечные батареи, которые позволяют использовать энергию, вырабатываемую в течение дня, ночью или в пасмурное время.
- Энергия в отдаленных местах: Фотогальваника — отличный вариант для обеспечения электричеством изолированные районы или труднодоступны, где традиционная электрическая инфраструктура нежизнеспособна или чрезвычайно дорога. Сюда входят сельские общины, опреснительные установки и исследовательские станции в пустынных или полярных районах.
- Гибридные системы: Во многих случаях фотоэлектрическая солнечная энергия сочетается с другими источниками энергии, такими как энергия ветра, образуя гибридные системы, гарантирующие большую надежность и производственную мощность.
Кроме того, фотоэлектрическая солнечная энергия находит применение в аэрокосмическая промышленность, являющийся основным источником энергии для спутников и космических станций. Многие спутники оснащены солнечными панелями, которые позволяют им работать автономно в течение многих лет, питая свои электронные системы в космосе.
Преимущества и недостатки фотоэлектрической солнечной энергии
Как и любая технология, фотоэлектрическая солнечная энергетика имеет как преимущества, так и недостатки в применении. Ниже мы проанализируем основные плюсы и минусы этого вида энергии.
- Преимущества:
- Это источник энергии чистый y возобновляемый, который не производит выбросов парниковых газов при производстве электроэнергии.
- Солнечная энергия abundante и он доступен практически везде в мире, особенно в районах с высокой солнечной радиацией.
- Фотоэлектрические установки требуют небольшое обслуживание и у них есть срок годности который в большинстве случаев превышает 25 лет.
- Недостатки:
- Фотоэлектрические системы по-прежнему зависят от погодные условия, что может ограничить его эффективность в местах с низкой солнечной радиацией или в пасмурные дни.
- La прерывистость Использование солнечной энергии является непростой задачей, поскольку производство энергии происходит только в течение дня. Однако эту проблему можно решить с помощью систем хранения энергии.
- El Начальная стоимость фотоэлектрических установок может быть высоким, хотя в последние годы цены значительно упали.
Исследования и технологические достижения будут продолжать повышать эффективность и стоимость фотоэлектрических систем, позволяя преодолеть многие из существующих препятствий. Переход к более чистой и устойчивой энергетической модели явно предполагает расширение этой технологии.
Фотоэлектрическая солнечная энергия теперь стала реальностью, и ее использование будет продолжать расти в ближайшие годы, как благодаря существенному совершенствованию технологий, так и ее неоспоримому вкладу в борьбу с изменением климата и глобальной устойчивости.