Fotogalvaanilise energia tootmise tehnika abil muudetakse valgusenergia otse elektriks, kasutades ära pooljuhtide liidese fotogalvaanilist efekti. Päikesepatarei paneel (moodul), kontroller ja inverter on selle kolm peamist komponenti. Elektroonilised komponendid moodustavad enamiku selle põhiosadest. Suure pindalaga päikesepatarei moodul luuakse päikesepatareide järjestikku ühendamise, nende kaitsmiseks kapseldamise ning võimsuskontrollerite ja täiendavate osade lisamise teel, et luua fotogalvaaniline energia tootmise seade.
1. Kuidas päikeseenergiat toodetakse?
Fotogalvaaniline energia tootmine on päikeseenergia otsene elektrienergiaks muundamise protsess.
Fotogalvaaniline energia on praegu kõige levinum viis päikeseenergia tootmiseks. Seetõttu nimetatakse päikeseenergiat nüüd tavaliselt fotogalvaanilise energia tootmiseks.
2. Kuidas päikesepatareid elektrit toodavad?
Fotogalvaaniline element on kõige elementaarsem fotogalvaanilise energia tootmise seade, kuna see on pooljuhtseadis, mis muundab päikesekiirguse energiast saadava valguse ja elektri otse alalisvooluks.
Kristallilise räni dopeerimine spetsiifiliste elementidega (näiteks fosfor, boor jne) põhjustab materjali molekulaarlaengu püsiva tasakaalustamatuse, mille tulemuseks on pooljuhtmaterjal, millel on ainulaadsed elektrilised omadused, mis vastutavad fotogalvaaniliste elementide eristavate elektriliste omaduste eest.
Päikesevalguse käes võivad ainulaadsete elektriliste omadustega pooljuhid tekitada vabu laenguid. Kui otsad on suletud, kogunevad vabu laenguid ja liiguvad teatud suunas, tootes elektrienergiat.
3. Milliseid eeliseid pakub fotogalvaaniline energia tootmine?
1). Laius
Maa pinda kiiritab päikesepaiste ning seda saab kasutada ja ära kasutada olenemata geograafilisest asukohast – maal, merel, mägedes või tasandikul. Kuigi kiirguse aeg ja intensiivsus varieeruvad, on see laialt hajutatud ega mõjuta ilmastikuolud ega asukoht.
2). Jätkusuutlikkus ja lõpmatus
Päike toodab sellise kiirusega piisavalt tuumaenergiat, et varustada kümneid miljardeid aastaid vesinikuvarudega. Arvestades tänapäeva tõsist ökoloogilist seisundi halvenemist, on päikeseenergia täiesti puhas ja taastuv energiaallikas, millel on lõputu varu.
3). Kohandatavad paigalduskohad
Avatud katuse eeliseks on see, et hoone suund seda ei mõjuta, võimaldades valgusel pikemat aega sisse pääseda ja minimeerides varjude tekitatud segavat mõju. Lisaks elamute katustele paigaldatavatele fotogalvaanilistele elektrijaamadele leidub neid ka tööstushoonetes, kus päikeseenergiat kasutatakse energia tootmiseks rajatise elektrivajaduste rahuldamiseks. Katustele paigaldatava hajutatud fotogalvaanilise tehnoloogia arendamine saab tõhusalt lahendada ka maakonna elektritarbimise probleemi maapiirkondade taastamise kontekstis.
4). Roheline
Loomulikult kulutavad suuremad teleri helitugevused ja eredamad ekraanid rohkem elektrit. Heleduse ja helitugevuse vähendamine mitte ainult ei kaitse silmi ja kõrvu, vaid säästab ka elektrit.
5). Suurendada riigi energiajulgeolekut
Inimesed saavad parandada riigi energiajulgeolekut, vähendades oma sõltuvust fossiilkütustest elektri tootmisel ning vältides seeläbi energiakriise ja kütuseturu ebastabiilsust. Seda saab saavutada fotogalvaanilise elektri tootmise abil.
6). Minimaalsed hooldus- ja tegevuskulud
Fotogalvaanilise energia tootmise töö on töökindel ja töökindel ning sellel puuduvad mehaanilised ülekandeosad. Koos automatiseeritud juhtimistehnoloogia laialdase kasutamisega võib fotogalvaaniliste energia tootmise süsteemide komplekt toota elektrit seni, kuni on olemas päikesepatareimoodul. Selle tulemuseks on sisuliselt odavad hoolduskulud, mida saab teostada ilma järelevalveta.
4. Milliseid päikeseenergia tootmise projekte on olemas?
PV-projekte saab paigutuse põhjal liigitada hajutatud või tsentraliseerituks.
Hajutatud: Hajutatud fotogalvaanilisteks elektrijaamadeks nimetatakse kindla suurusega fotogalvaanilisi elektrijaamu, mis püstitatakse kasutaja asukohta või ühendatakse elektrivõrguga. Selline elektrijaam võib anda energiat otse läheduses viibivatele inimestele ja on tavaliselt paigaldatud maapinnale, seinale või katusele.
Tsentraliseeritud: kasutatakse peamiselt laiades ruumides, näiteks mägedes ja kõrbetes. Mitme fotogalvaanilise paneeli või päikeseenergia jälgimissüsteemi abil kogub seda tüüpi elektrijaam päikeseenergiat ja muundab selle elektriks, mis saadetakse tarbijatele, kes elavad elektri tootmise kohast kaugel.
Hoonesse integreeritud fotogalvaanilised elektrijaamad: need luuakse päikeseenergia tootmise tehnoloogia ja hoone arhitektuuri ühendamise teel, muutes päikesesüsteemi konstruktsiooni lahutamatuks osaks. Sellist elektrijaama saab paigaldada hoone rõdule, fassaadile, katusele või muudele kohtadele.
PV-elektrijaamad saab tehnoloogiliste omaduste ja rakendusstsenaariumide põhjal jagada ka järgmistesse rühmadesse:
Koduseks kasutamiseks mõeldud PV-elektrijaam: seda kasutatakse peamiselt elamutes ning see on väikesemahuline hajutatud PV-energia tootmise süsteem. Oma elektrivajaduse rahuldamiseks saavad majaomanikud paigaldada katusele päikesepaneelid ja toota taastuvenergiat.
Kommertselektrijaamad: jäävad mastaabilt tsentraliseeritud ja elamute elektrijaamade vahele ning sobivad kasutamiseks ärihoonetes, tööstusparkides ja muudes kohtades.
Maapiirkondade fotogalvaanilised elektrijaamad: neid kasutatakse enamasti maapiirkondades, kus need varustavad põllumajandustootjaid puhta energiaga ja lahendavad energiapuuduse probleemi.
Maapiirkondade fotogalvaanilised elektrijaamad: neid kasutatakse enamasti maapiirkondades, kus need varustavad põllumajandustootjaid puhta energiaga ja lahendavad energiapuuduse probleemi.
Avaliku rajatise PV-elektrijaam: see kirjeldab päikeseenergia tootmise tehnoloogia kasutamist kohtades, kus üldsus viibib, näiteks bussijaamades, koolides ja haiglates.
Ujuv fotogalvaaniline elektrijaam: Seda tüüpi elektritootmissüsteemi kasutatakse peamiselt veehoidlates, järvedes ja muudes veekogudes, kus veepinnale on paigaldatud fotogalvaanilised paneelid.
5. Mis teeb fotogalvaanilisest energiast vähese süsinikuheitega ja rohelise energiaallika?
Maailma Looduse Fondi (WWF) uuringutulemuste kohaselt saab 1 kW fotogalvaanilise elektritootmissüsteemi paigaldamisega toota aastas 1200 kWh elektrit, vähendada kivisöe (tavalise kivisöe) kasutamist umbes 400 kg võrra ja süsinikdioksiidi heitkoguseid umbes 1 tonni võrra. Fotogalvaanilisel elektritootmisel on märkimisväärne energia-, keskkonnakaitse- ja majanduslik kasu. See on üks parima kvaliteediga rohelist energiat meie riigis.
Taastuvate energiaallikate, näiteks fotogalvaanilise energia tootmise arendamine on üks tõhusaid viise selliste keskkonnaprobleemide nagu vine ja happevihmad lahendamiseks. Maailma Looduse Fondi (WWF) uuringutulemuste kohaselt on ühe ruutmeetri suuruse fotogalvaanilise energia tootmise süsteemi paigaldamine samaväärne 100 ruutmeetri puude istutamisega.
