Trenutno, neobnovljiva energija Oni ostaju najčešće korišteni u svijetu, kao što su nafta, prirodni plin i ugalj, koji potiču iz ograničenih resursa i mogu se vremenom iscrpiti. Globalna potražnja za energijom nastavlja da raste, a korištenje ovih fosilnih resursa predstavlja ozbiljni ekološki problemi, kao što su zagađenje zraka i klimatske promjene.
Uprkos ovoj panorami, Obnovljive energije Oni dobijaju na snazi, nudeći čistu i održivu alternativu. Tehnologije kao što je energija vjetar, geotermalna energija, biomasa i, naravno, Fotonaponska solarna energija pokazuju se kao održivo rješenje za suočavanje s energetskim izazovima našeg vremena. U ovom članku ćemo detaljno razgovarati šta je fotonaponska solarna energija, kako nastaje i koje su njegove glavne primjene.
Šta je fotonaponska solarna energija?
La Fotonaponska solarna energija To je ono što direktno pretvara sunčevu svjetlost u struja kroz fotonaponski efekat. Ovaj proces se dešava zahvaljujući Solarne ćelije, koji su uređaji napravljeni sa poluprovodnički materijali, kao što je silicijum, sposoban za pretvaranje svjetlosne energije u električnu.
Izraz "fotovoltaika" potiče od grčkih riječi "foto", što znači svjetlost, i "volt", što se odnosi na mjernu jedinicu električne energije. Fotonaponska energija se ne smatra samo tehnologijom čista i obnovljiva, ali i jedan od najodrživijih na duži rok. Ova tehnologija igra osnovnu ulogu u tranziciji ka energetskom sistemu bez ugljenika, što je sve hitniji cilj na globalnom nivou.
El silicijum To je glavni materijal koji se koristi za proizvodnju solarnih ćelija zbog svog obilja na Zemlji i njegovih poluprovodljivih svojstava. Ostali materijali, kao npr kadmijum telurid ili selen, se također koriste u određenim vrstama solarnih ćelija.
Kako se stvara fotonaponska solarna energija?
Fotonaponska solarna energija se zasniva na fotoelektrični efekt. Ovaj fizički fenomen nastaje kada određena količina svjetlosne energije (sadržana u fotoni) udari u površinu poluvodičkog materijala, kao što je silicijum, oslobađajući elektrone. Ove elektrone hvata eksterno kolo, stvarajući električnu struju.
Uređaji zaduženi za ovaj proces su Fotonaponske ćelije, koji su dizajnirani da maksimiziraju hvatanje fotona i, prema tome, proizvodnju električne energije. Kada je nekoliko ovih uređaja međusobno povezano, oni formiraju ono što znamo kao solarni paneli o fotonaponski moduli.
Proces konverzije energije može se opisati u sljedećim koracima:
- Sunčeva svjetlost pogađa fotonaponske ćelije, stvarajući potencijalnu razliku između prednje i stražnje strane ćelije.
- u elektroni oslobođeni zahvaljujući fotoelektričnom efektu, počinju se kretati kroz vanjski krug, stvarajući električnu struju (u obliku jednosmjerne struje).
- Konačno, jednosmjerna struja se pretvara u naizmenična struja (CA) preko uređaja pod nazivom investitori, što omogućava njegovu upotrebu u kućnim i industrijskim električnim uređajima.
Važno je napomenuti da se efikasnost fotonaponskih ćelija stalno poboljšava, a danas se mogu pronaći paneli sa efikasnost veća od 20%, što znači da se više od 20% uhvaćene sunčeve svjetlosti može pretvoriti u električnu energiju.
Neki napredniji paneli, kao što su oni od Tanak sloj, koriste materijale koji nisu silicijum, kao npr kadmijum telurid, što omogućava stvaranje lakših i fleksibilnijih panela. Međutim, oni i dalje imaju nešto nižu efikasnost u poređenju sa silikonskim panelima.
Upotreba fotonaponske solarne energije
Fotonaponska solarna energija ima više aplikacija kako na domaćem tako i na industrijskom nivou, a njegova svestranost je omogućila da se koristi u nekoliko područja koja su ranije bila nezamisliva.
- Kućne aplikacije: Fotonaponske instalacije na krovu omogućavaju kućama da stvaraju vlastitu energiju, smanjujući troškove računa za struju i doprinoseći održivosti okoliša. Ove vrste aplikacija se obično dopunjuju sistemima za skladištenje energije, kao što su solarne baterije, koji omogućavaju da se energija proizvedena tokom dana koristi noću ili tokom oblačnih vremena.
- Energija na udaljenim lokacijama: Fotonaponski uređaji su odlična opcija za opskrbu električnom energijom izolirana područja ili teško pristupačne, gdje je konvencionalna električna infrastruktura neodrživa ili izuzetno skupa. Ovo uključuje ruralne zajednice, postrojenja za desalinizaciju i istraživačke stanice u pustinjskim ili polarnim područjima.
- Hibridni sistemi: U mnogim slučajevima, fotonaponska solarna energija se kombinuje sa drugim izvorima energije, kao npr energija vjetra, formirajući hibridne sisteme koji garantuju veću pouzdanost i proizvodni kapacitet.
Osim toga, fotonaponska solarna energija ima primjenu u vazduhoplovna industrija, kao glavni izvor energije za satelite i svemirske stanice. Mnogi sateliti su opremljeni solarnim panelima koji im omogućavaju da godinama rade autonomno, napajajući svoje elektronske sisteme u svemiru.
Prednosti i nedostaci fotonaponske solarne energije
Kao i svaka tehnologija, fotonaponska solarna energija ima prednosti i nedostatke u svojoj primjeni. U nastavku analiziramo glavne prednosti i nedostatke ovog oblika energije.
- Ventajas:
- To je izvor energije čist y obnovljive, koji ne proizvodi emisije stakleničkih plinova tokom proizvodnje električne energije.
- Sunčeva energija je obilno i dostupan je praktički svuda u svijetu, posebno u područjima sa visokim sunčevim zračenjem.
- Potrebne su fotonaponske instalacije malo održavanja i oni imaju korisni životni vijek koja u većini slučajeva prelazi 25 godina.
- Nedostaci:
- Fotonaponski sistemi i dalje zavise od meteorološke prilike, što može ograničiti njegovu efikasnost na mjestima sa niskim sunčevim zračenjem ili u oblačnim danima.
- La isprekidanost solarne energije je izazov, jer se proizvodnja energije odvija samo tokom dana. Međutim, ovaj problem se može ublažiti sistemima za skladištenje energije.
- El početni trošak fotonaponskih instalacija mogu biti visoke, iako cijene posljednjih godina značajno padaju.
Istraživanje i tehnološki napredak nastaviće da poboljšavaju efikasnost i cenu fotonaponskih sistema, omogućavajući prevazilaženje mnogih postojećih barijera. Prelazak na čistiji i održiviji energetski model jasno uključuje proširenje ove tehnologije.
Fotonaponska solarna energija je sada realnost i njena upotreba će nastaviti da raste u narednim godinama, kako zbog suštinskih poboljšanja u tehnologiji, tako i zbog njenog neospornog doprinosa borbi protiv klimatskih promena i globalne održivosti.