Фотовольтаика
Фотоэлектрические устройства (ФЭУ) представляют собой массивы элементов, содержащих солнечный фотоэлектрический материал, который преобразует солнечное излучение или энергию солнца в электричество постоянного тока. В связи с растущим спросом на возобновляемые источники энергии, производство солнечных элементов и фотоэлектрических массивов в последние годы значительно продвинулось вперед, а стоимость снизилась.
Солнечная фотовольтаика быстро растет, начиная с небольшой базы и заканчивая общей мировой мощностью в 130 000 МВт на конец 2013 года. Более 100 стран используют солнечные фотоэлектрические установки. Установки могут быть наземными (и иногда интегрированы с фермерскими хозяйствами и пастбищами) или встроенными в крышу или стены здания.
Солнечная электростанция Nellis на базе ВВС Nellis в США. Эти панели следят за солнцем по одной оси.
Фотоэлектрическая система "дерево" в Штирии, Австрия
Панели
Фотоэлектрические солнечные панели бывают разных напряжений. Наиболее распространенными являются 12, 24 и 48 вольт. Как и батареи, несколько солнечных панелей могут быть соединены вместе для получения более высокого напряжения, например, две 48-вольтовые панели, соединенные вместе, дадут напряжение 96 вольт. Инвертор, батареи и солнечные панели в системе обычно имеют одинаковое напряжение. Преимущество системы с более высоким напряжением в том, что используется более тонкий провод, который дешевле и его легче протянуть через кабелепровод. Недостатком высоковольтной установки является то, что поражение электрическим током и вспышка дуги становятся более опасными, поэтому установки выше 48 вольт обычно встречаются только на солнечных электростанциях или в коммерческих зданиях.
Фотоэлектрическая установка обычно включает массив солнечных панелей, инвертор, аккумуляторные батареи (для использования ночью), контроллер заряда (устройство, предотвращающее перезарядку батарей), два автоматических выключателя GFCI (один до инвертора и один после) и соединительную проводку. Иногда после инвертора устанавливается трансформатор, который может питать 240-вольтовые тяжелые приборы, такие как сушилка для белья или духовка. Трансформатор часто является частью инвертора и не виден. Все, что находится за инвертором (или трансформатором, если он есть), устроено как в обычной электросети (щиток, освещение, розетки, выключатели и т.д.). Если трансформатора нет, можно использовать только 120-вольтовые устройства. Установки без трансформатора должны быть помечены на панели выключателей, чтобы предупредить будущих электриков о том, что нельзя устанавливать 240-вольтовые приборы. Некоторые установки имеют освещение постоянного тока (DC) и, возможно, приборы постоянного тока. Преимуществом этого является то, что при нагрузках постоянного тока можно избежать потерь в инверторе. В таких установках перед инвертором подключается отдельная панель прерывателя постоянного тока. В целях безопасности проводку постоянного тока нельзя прокладывать в одном кабелепроводе с проводкой переменного тока, а розетки постоянного тока не должны принимать вилку переменного тока и наоборот.
Солнечные элементы
Солнечный элемент или фотогальванический элемент - это устройство, которое преобразует световую энергию в электричество. Фотовольтаика наиболее известна как метод получения электричества с помощью солнечных элементов для преобразования энергии солнца в поток электронов. Фотоэлектрический эффект был впервые замечен Александром-Эдмондом Беккерелем в 1839 году. Эрик Сил (11 июля 2003). "Фотоэлектрический эффект". Получено 24 мая 2012 года. Практически все фотоэлектрические устройства представляют собой тот или иной тип фотодиода.
Солнечные батареи можно использовать для питания инструментов или для подзарядки аккумуляторных батарей. Первое реальное применение фотогальваники было связано с питанием орбитальных спутников и других космических аппаратов, но сегодня большинство фотогальванических модулей используется для создания энергии в сети. В этом случае для преобразования постоянного тока в переменный необходим инвертор. Элементы требуют защиты от окружающей среды и обычно плотно упаковываются за стеклянным листом. Когда требуется больше энергии, чем может выдать один элемент, элементы электрически соединяются вместе, образуя фотоэлектрические модули, или солнечные панели. Одного модуля достаточно для питания телефона экстренной связи, но для дома или электростанции модули должны быть расположены в виде массивов.
Вопросы и ответы
В: Что такое фотовольтаика?
О: Фотовольтаика (ФВ) - это массивы элементов, содержащих солнечный фотоэлектрический материал, который преобразует солнечное излучение или энергию солнца в электричество постоянного тока.
В: Как развивалось производство солнечных элементов и фотоэлектрических массивов в последние годы?
О: В связи с растущим спросом на возобновляемые источники энергии, производство солнечных элементов и фотоэлектрических решеток значительно продвинулось в последние годы, а стоимость снизилась.
В: Сколько мировых мощностей было у фотовольтаики на конец 2013 года?
О: На конец 2013 года общая мировая мощность солнечных фотоэлектрических установок составляла 130 000 МВт.
В: В скольких странах используется солнечная фотоэлектрическая энергия?
О: Более чем в 100 странах используется солнечная фотоэлектрическая энергия.
В: Где могут быть установлены фотоэлектрические установки?
О: Установки могут быть наземными (и иногда интегрированы с фермерскими хозяйствами и пастбищами) или встроенными в крышу или стены здания.
В: Какой вид электроэнергии производит фотовольтаика?
О: Фотовольтаика производит электричество постоянного тока.
