איסוף ידע בסיסי פוטו-וולטאי

1. מהו ייצור חשמל פוטו-וולטאי? מהו ייצור חשמל פוטו-וולטאי מבוזר?

ייצור חשמל פוטו-וולטאי מתייחס לשיטת ייצור החשמל הממירה ישירות את קרינת השמש לאנרגיה חשמלית. ייצור חשמל פוטו-וולטאי הוא הזרם המרכזי של ייצור חשמל סולארי כיום. לכן, מה שאנשים אומרים לעתים קרובות על ייצור חשמל סולארי הוא ייצור חשמל פוטו-וולטאי.

ייצור חשמל מבוזר מתייחס למתקני ייצור חשמל פוטו-וולטאיים שנבנו בסמוך לאתר המשתמש. מצב הפעולה מיועד בעיקר לשימוש עצמי בצד המשתמש, והכוח העודף מחובר לרשת, אך התאמת האיזון של מערכת חלוקת החשמל אופיינית למתקני ייצור חשמל פוטו-וולטאיים.

ייצור חשמל מבוזר עוקב אחר המבחן המקורי של התאמת אמצעים לתנאים המקומיים, פריסה נקייה ויעילה, מתווה מבוזר וניצול בקרבת מקום, תוך ניצול מלא של משאבי אנרגיה סולארית מקומיים כדי להחליף ולהפחית את צריכת האנרגיה המאובנים.

2. האם אתה יודע מה המקור ההיסטורי של ייצור חשמל פוטו-וולטאי?

בשנת 1839, כאשר 19-בקר הצרפתי בן השנה ערך ניסויים פיזיקליים, הוא גילה שהזרם של שתי אלקטרודות מתכת בנוזל המוליך יתחזק כשהן יוקרנו באור, וכך גילה את "האפקט הפוטו-וולטאי". בשנת 1930, לאנג הציע לראשונה להשתמש ב"אפקט הפוטו-וולטאי" לייצור תאים סולאריים, תוך הפיכת אנרגיית השמש לחשמל.

בשנת 1932 יצרו אודובוט וסטולה את התא הסולארי הראשון "קדמיום גופרתי".

בשנת 1941 גילה אודו את ההשפעה הפוטו-וולטאית על סיליקון.

במאי 1954, צ'אפין, פולר ופירסון ממעבדות בל בארצות הברית פיתחו תא סולארי סיליקון חד גבישי ביעילות של 6 אחוזים, שהיה התא הסולארי הראשון בעל ערך מעשי בעולם. באותה שנה, וויק גילה לראשונה לארסן שלניקל יש אפקט פוטו-וולטאי, וסרט ניקל גופרתי מופקד על הזכוכית כדי ליצור תא סולארי. טכנולוגיית ייצור החשמל הפוטו-וולטאית המעשית הממירה את אור השמש לאנרגיה חשמלית נולדה ופותחה.

3. איך תאים פוטו-וולטאיים מייצרים חשמל?

תא פוטו-וולטאי הוא מכשיר מוליכים למחצה עם מאפייני המרת אור וחשמל. הוא ממיר ישירות את אנרגיית קרינת השמש לזרם ישר. זוהי היחידה הבסיסית ביותר של ייצור חשמל פוטו-וולטאי. המאפיינים החשמליים הייחודיים של תאים פוטו-וולטאיים מתקבלים על ידי סימום אלמנטים מסוימים (כגון זרחן או בורון וכו'), ובכך גורמים לחוסר איזון קבוע במטען המולקולרי של החומר, ויוצרים חומר מוליכים למחצה עם תכונות חשמליות מיוחדות, מטענים חופשיים יכולים להיות הנוצרים במוליכים למחצה בעלי תכונות חשמליות מיוחדות תחת אור השמש, המטענים החופשיים הללו הכיוון נע ומצטבר, כך שאנרגיה חשמלית נוצרת כאשר שני קצוותיה סגורים. תופעה זו נקראת "אפקט פוטו-וולטאי" או בקיצור אפקט פוטו-וולטאי.

4. מאילו רכיבים מורכבת מערכת ייצור החשמל הפוטו-וולטאית?

מערכת לייצור חשמל פוטו-וולטאית מורכבת ממערך מרובע פוטו-וולטאי (מערך פוטו-וולטאי מורכב ממודולים פוטו-וולטאיים המחוברים בטור ובמקביל), בקר, מארז סוללות, מהפך DC/AC וחלקים נוספים. מרכיב הליבה של מערכת ייצור חשמל פוטו-וולטאית הוא מודול פוטו-וולטאי ומודול פוטו-וולטאי. הוא עשוי מתאי פוטו-וולטאיים המחוברים בסדרה, במקביל וארוזים. הוא ממיר את אנרגיית האור של השמש ישירות לאנרגיה חשמלית. החשמל שנוצר על ידי מודולים פוטו-וולטאיים הוא זרם ישר. אנחנו יכולים להשתמש בו או להשתמש במהפך כדי להמיר אותו לזרם חילופין לשימוש. מנקודת מבט, ניתן להשתמש באנרגיה החשמלית הנוצרת על ידי המערכת הפוטו-וולטאית באופן מיידי, או שניתן לאחסן אותה בהתקני אחסון אנרגיה כגון סוללות, ולשחרר אותה לשימוש בכל עת לפי הצורך.

5. מהי רשת הפצה? מה הקשר בין רשת החלוקה לייצור חשמל פוטו-וולטאי מבוזר?

רשת החלוקה היא רשת חשמל המקבלת אנרגיה חשמלית מרשת ההולכה או מתחנות כוח אזוריות ומפיצה אותה באופן מקומי באמצעות מתקני חלוקת חשמל או למשתמשים שונים צעד אחר צעד לפי מתח. הוא מורכב מקווים עיליים, כבלים, מגדלים, שנאי הפצה, מתגי בידוד, קבל פיצוי הספק תגובתי, התקן מדידה וכמה מתקני עזר מאמצים בדרך כלל עיצוב בלולאה סגורה ופועלים במקביל. המבנה שלו רדיאלי. המבנה משתנה ממבנה רדיאלי למבנה ספק כוח רב, וגודל, כיוון הזרימה ומאפייני ההפצה של זרם הקצר משתנים כולם.

6. מדוע כוח פוטו-וולטאי הוא אנרגיה ירוקה ודלת פחמן?

לייצור חשמל פוטו-וולטאי יש יתרונות משמעותיים בתחום האנרגיה, הגנת הסביבה וכלכלה, והוא אחד ממקורות האנרגיה הירוקה האיכותיים ביותר. התקנת מערכת לייצור חשמל פוטו-וולטאית של 1 קילוואט בתנאי השמש הממוצעים בארצי יכולה לייצר 1200 קילוואט-שעה של חשמל בשנה אחת, מה שיכול להפחית את השימוש בפחם (פחם סטנדרטי) על פי תוצאות המחקר של הקרן העולמית טבע (WWF): מבחינת השפעת הפחתת הפחמן הדו-חמצני, התקנת מערכת ייצור חשמל פוטו-וולטאית של 1 מ"ר שווה ערך לנטיעת 100 מ"ר של עצים. כיום, אנרגיה מתחדשת כגון ייצור חשמל פוטו-וולטאי מפותחת. אנרגיה היא אחד האמצעים היעילים לפתור באופן יסודי בעיות סביבתיות כמו ערפיח וגשם חומצי.

7. מה דעתך על החדשות ש"כמות גדולה של אנרגיה נצרכת בייצור מודולים של תאים פוטו-וולטאיים"?

תאים פוטו-וולטאיים אכן צורכים כמות מסוימת של אנרגיה בתהליך הייצור שלהם, במיוחד בשלושת הקישורים של טיהור סיליקון תעשייתי, ייצור פוליסיליקון בטוהר גבוה, מוט סיליקון חד גבישי וייצור מטילי סיליקון פוליגריסטליים. אנרגיה יכולה להיווצר ברציפות בפנים. ההערכה היא כי בתנאי השמש הממוצעים בארצי, החזר האנרגיה של מערכת ייצור החשמל הפוטו-וולטאית בכל אורך החיים עולה על צריכת האנרגיה שלה ביותר מפי 15. תקופת שחזור האנרגיה של מערכת פוטו-וולטאית על גג 1 קילוואט המחוברת לרשת, המותקנת בזווית נטייה אופטימלית בבייג'ינג היא 1.5-2 שנים, וזה נמוך בהרבה מחיי השירות של המערכת הפוטו-וולטאית. כלומר, החשמל שנוצר על ידי המערכת הפוטו-וולטאית ב-1.5-2 השנים הראשונות משמש לקיזוז האנרגיה הנצרכת בהפקתה ובתהליכים אחרים, והאנרגיה הנפלטת לאחר 1.5-2 שנים הוא תפוקה טהורה, ולכן יש להעריך תאים פוטו-וולטאיים מנקודת המבט של צריכת האנרגיה של כל מחזור החיים.

8. מה דעתך על החדשות ש"ייצור מודולים של תאים פוטו-וולטאיים ייצור הרבה זיהום?"

ייצור מודולי תאים פוטו-וולטאיים כולל פוליסיליקון, מטילי סיליקון, תאים פוטו-וולטאיים ומודולים פוטו-וולטאיים. הדיווחים על זיהום קשור מתייחסים בעיקר לחומרי הגלם של מודולים פוטו-וולטאיים, תוצרי לוואי המיוצרים בייצור פוליסיליקון בטוהר גבוה וייצור פוליסיליקון בטוהר גבוה. השתמש בעיקר בשיטת סימנס המשופרת, אשר הופכת סיליקון מתכות לסיליקון טריכלורוהליום, ולאחר מכן מפחיתה אותו לפוליסיליקון בדרגת שמש על ידי הוספת מימן. בנוסף, יווצר סיליקון כלוריד כתוצר לוואי, וסיליקון טטרכלוריד יתפרק לחומצה סיליקית כאשר הוא פוגש אוויר לח. מימן כלורי, אם לא יטופל כראוי יגרום לבעיות זיהום, אך שיטת סימנס המשופרת שאומצה על ידי מפעלי ייצור הפוליסיליקון בסין יכולה להשיג ייצור במעגל סגור, וניתן למחזר את תוצר הלוואי של סיליקון טטרכלוריד וגז זנב כדי להשיג ייצור נקי. בדצמבר 2010, המדינה פרסמה את "תנאי הגישה לתעשיית הפוליסיליקון", שקבעו ששיעורי ההחלמה והניצול של סיליקון טטרכלוריד וכלור בגז הזנב ההפחתה לא יהיו נמוכים מ-98.5% ו-99%, כך שהייצור המשופר של סימנס בוגר. הטכנולוגיה עומדת במלואה בדרישות הגנת הסביבה. לא יהיו בעיות זיהום סביבתי.

9. כמה אור שמש יש לנו זמין? האם זה יכול להפוך למקור האנרגיה הדומיננטי בעתיד?

קרינת השמש המתקבלת על ידי פני כדור הארץ יכולה לענות על פי 10,000 מהביקוש לאנרגיה העולמית. הקרינה השנתית הממוצעת המתקבלת למ"ר משטח כדור הארץ משתנה מ-1000-2000KWH בהתאם לאזור. על פי נתוני סוכנות האנרגיה הבינלאומית, ב-4 אחוז מהמדבריות בעולם מספיקה התקנת מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות בעולם כדי לענות על הביקוש העולמי לאנרגיה. פוטו סולאריים נהנים ממרחב פיתוח רחב, והפוטנציאל שלהם עצום.

לפי סטטיסטיקה ראשונית, פוטנציאל השוק של ייצור חשמל פוטו-וולטאי בארצי הוא יותר מ-3 טריליון קילוואט רק על ידי שימוש במבנים קיימים. עם התקדמות טכנולוגית ויישום בקנה מידה גדול, עלות ייצור החשמל תופחת עוד יותר, והיא תהפוך לשיטת אספקת אנרגיה תחרותית יותר, שתשנה בהדרגה מאנרגיה משלימה לאנרגיה חלופית, ומקווים להפוך לאנרגיה הדומיננטית בתחום. עתיד.