Φωτοβολταϊκά
Τα φωτοβολταϊκά (ΦΒ) είναι συστοιχίες κυψελών που περιέχουν ένα ηλιακό φωτοβολταϊκό υλικό που μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία ή την ενέργεια του ήλιου σε ηλεκτρική ενέργεια συνεχούς ρεύματος. Λόγω της αυξανόμενης ζήτησης για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η κατασκευή ηλιακών κυψελών και φωτοβολταϊκών συστοιχιών έχει προχωρήσει σημαντικά τα τελευταία χρόνια και το κόστος έχει μειωθεί.
Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά αναπτύσσονται ραγδαία, από μια μικρή βάση, σε μια συνολική παγκόσμια ισχύ 130.000 MW στο τέλος του 2013. Περισσότερες από 100 χώρες χρησιμοποιούν ηλιακά φωτοβολταϊκά. Οι εγκαταστάσεις μπορεί να είναι τοποθετημένες στο έδαφος (και μερικές φορές ενσωματωμένες με τη γεωργία και τη βόσκηση) ή ενσωματωμένες στην οροφή ή στους τοίχους ενός κτιρίου.
Φωτοβολταϊκό σύστημα "δέντρο" στη Στυρία, Αυστρία
Μονάδα παραγωγής ηλιακής ενέργειας Nellis στην αεροπορική βάση Nellis στις ΗΠΑ. Αυτά τα πάνελ παρακολουθούν τον ήλιο σε έναν άξονα.
Πίνακες
Τα φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ διατίθενται σε πολλές διαφορετικές τάσεις. Οι πιο συνηθισμένες είναι 12 βολτ, 24 βολτ και 48 βολτ. Όπως και οι μπαταρίες, πολλαπλά ηλιακά πάνελ μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους για να παράγουν υψηλότερες τάσεις, για παράδειγμα, δύο πάνελ 48 βολτ συνδεδεμένα μεταξύ τους θα παράγουν 96 βολτ. Ο αντιστροφέας, οι μπαταρίες και οι ηλιακοί συλλέκτες σε ένα σύστημα έχουν συνήθως όλοι την ίδια τάση. Το πλεονέκτημα ενός συστήματος υψηλότερης τάσης είναι ότι χρησιμοποιείται λεπτότερο καλώδιο, το οποίο είναι λιγότερο δαπανηρό και ευκολότερο να τραβηχτεί μέσω αγωγού. Το μειονέκτημα μιας εγκατάστασης υψηλότερης τάσης είναι ότι η ηλεκτροπληξία και το ηλεκτρικό τόξο αποτελούν μεγαλύτερο κίνδυνο, οπότε εγκαταστάσεις άνω των 48 βολτ συναντώνται συνήθως μόνο σε ηλιακούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας ή σε εμπορικά κτίρια.
Μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση περιλαμβάνει συνήθως μια συστοιχία ηλιακών συλλεκτών, έναν αντιστροφέα, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες (για χρήση τη νύχτα), έναν ελεγκτή φόρτισης (μια συσκευή που αποτρέπει την υπερφόρτιση των μπαταριών), δύο διακόπτες GFCI (έναν πριν από τον αντιστροφέα και έναν μετά) και καλωδίωση διασύνδεσης. Μερικές φορές υπάρχει επίσης ένας μετασχηματιστής μετά τον αντιστροφέα, ο οποίος μπορεί να τροφοδοτήσει βαριές συσκευές 240 volt, όπως ένα στεγνωτήριο ρούχων ή ένας φούρνος. Ο μετασχηματιστής είναι συχνά μέρος του μετατροπέα και δεν μπορεί να φανεί. Τα πάντα μετά τον αντιστροφέα (ή τον μετασχηματιστή, αν υπάρχει) είναι ρυθμισμένα όπως σε μια κανονική εγκατάσταση τροφοδοτούμενη από το δίκτυο κοινής ωφέλειας (πίνακας διακοπτών, φώτα, πρίζες, διακόπτες κ.λπ.). Εάν δεν υπάρχει μετασχηματιστής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο συσκευές 120 βολτ. Οι εγκαταστάσεις χωρίς μετασχηματιστή πρέπει να επισημαίνονται ως τέτοιες στον πίνακα διακοπτών, ώστε να ειδοποιούνται οι μελλοντικοί ηλεκτρολόγοι ότι δεν μπορούν να εγκατασταθούν συσκευές 240 βολτ. Ορισμένες εγκαταστάσεις διαθέτουν φωτισμό συνεχούς ρεύματος (DC) και ενδεχομένως συσκευές DC. Το πλεονέκτημα είναι ότι για τα φορτία συνεχούς ρεύματος αποφεύγονται οι απώλειες στον μετατροπέα. Αυτές οι εγκαταστάσεις θα έχουν ξεχωριστό πίνακα διακοπτών συνεχούς ρεύματος συνδεδεμένο πριν από τον αντιστροφέα. Για λόγους ασφαλείας, η καλωδίωση συνεχούς ρεύματος δεν μπορεί να γίνει στον ίδιο αγωγό με την καλωδίωση εναλλασσόμενου ρεύματος και οι πρίζες συνεχούς ρεύματος δεν πρέπει να δέχονται φις εναλλασσόμενου ρεύματος και το αντίστροφο.
Ηλιακά κύτταρα
Ένα ηλιακό κύτταρο ή φωτοβολταϊκό κύτταρο είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ενέργεια του φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα φωτοβολταϊκά είναι περισσότερο γνωστά ως μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με τη χρήση ηλιακών κυψελών για την αλλαγή της ενέργειας από τον ήλιο σε ροή ηλεκτρονίων. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Alexandre-Edmond Becquerel το 1839. Eric Seale (11 Ιουλίου 2003). "Φωτοβολταϊκό φαινόμενο". Ανακτήθηκε στις 24 Μαΐου 2012. Σχεδόν όλες οι φωτοβολταϊκές διατάξεις είναι κάποιο είδος φωτοδιόδου.
Οι ηλιακές κυψέλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία εργαλείων ή για την επαναφόρτιση μιας μπαταρίας αποθήκευσης. Το πρώτο πραγματικό αίτημα των φωτοβολταϊκών ήταν η τροφοδοσία δορυφόρων σε τροχιά και άλλων διαστημοπλοίων, αλλά σήμερα οι περισσότερες φωτοβολταϊκές μονάδες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας συνδεδεμένης με το δίκτυο. Στην περίπτωση αυτή απαιτείται ένα εργαλείο που ονομάζεται μετατροπέας για τη μετατροπή του συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Τα κύτταρα απαιτούν προστασία από το περιβάλλον και συνήθως συσκευάζονται ερμητικά πίσω από ένα γυάλινο φύλλο. Όταν απαιτείται περισσότερη ισχύς από όση μπορεί να αποδώσει ένα μεμονωμένο κύτταρο, τα κύτταρα συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους για να σχηματίσουν φωτοβολταϊκές μονάδες ή ηλιακούς συλλέκτες. Μια μόνο μονάδα είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει ένα τηλέφωνο έκτακτης ανάγκης, αλλά για ένα σπίτι ή έναν σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας οι μονάδες πρέπει να τοποθετηθούν σε πολλαπλάσια μέρη ως συστοιχίες.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι τα φωτοβολταϊκά;
A: Τα φωτοβολταϊκά (ΦΒ) είναι συστοιχίες κυψελών που περιέχουν ένα ηλιακό φωτοβολταϊκό υλικό που μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία ή την ενέργεια του ήλιου σε ηλεκτρική ενέργεια συνεχούς ρεύματος.
Ερ: Πώς έχει εξελιχθεί η κατασκευή ηλιακών κυψελών και φωτοβολταϊκών συστοιχιών τα τελευταία χρόνια;
Α: Λόγω της αυξανόμενης ζήτησης για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η κατασκευή ηλιακών κυψελών και φωτοβολταϊκών συστοιχιών έχει προχωρήσει σημαντικά τα τελευταία χρόνια και το κόστος έχει μειωθεί.
Ερ: Πόση παγκόσμια δυναμικότητα είχαν τα φωτοβολταϊκά στο τέλος του 2013;
Α: Τα φωτοβολταϊκά είχαν συνολική παγκόσμια δυναμικότητα 130.000 MW στο τέλος του 2013.
Ερ: Σε πόσες χώρες χρησιμοποιούνται τα φωτοβολταϊκά;
Α: Σε περισσότερες από 100 χώρες χρησιμοποιούνται ηλιακά φωτοβολταϊκά.
Ερ: Πού μπορούν να γίνουν εγκαταστάσεις για φωτοβολταϊκά;
A: Οι εγκαταστάσεις μπορεί να είναι τοποθετημένες στο έδαφος (και μερικές φορές ενσωματωμένες με τη γεωργία και τη βόσκηση) ή ενσωματωμένες στην οροφή ή στους τοίχους ενός κτιρίου.
Ερ: Τι είδους ηλεκτρική ενέργεια παράγουν τα φωτοβολταϊκά;
Α: Τα φωτοβολταϊκά παράγουν ηλεκτρική ενέργεια συνεχούς ρεύματος.
