A fotovoltaikus energiatermelésként ismert technika a fényenergiát közvetlenül elektromos árammá alakítja a félvezető határfelületén fellépő fotovoltaikus hatás kihasználásával. A napelempanel (modul), a vezérlő és az inverter a három fő alkotóeleme. Az elektronikus alkatrészek alkotják a kulcsrészek nagy részét. Egy nagy felületű napelemmodult úgy hoznak létre, hogy a napelemeket sorba kötik, védelem céljából tokozzák be őket, majd teljesítményszabályozókat és további alkatrészeket adnak hozzá, így fotovoltaikus energiatermelő eszközt hozva létre.
1. Hogyan történik a napenergia előállításának folyamata?
A fotovoltaikus energiatermelés az a folyamat, amelynek során a napenergiát közvetlenül elektromos árammá alakítják.
A fotovoltaikus energia jelenleg a napenergia előállításának legelterjedtebb módja. Ennek eredményeként a napenergiát ma már általában fotovoltaikus energiatermelésnek nevezik.
2. Hogyan termelnek áramot a napelemek?
A fotovoltaikus cella a fotovoltaikus energiatermelő egységek legalapvetőbb fajtája, mivel egy félvezető eszköz, amely a napsugárzás energiájából származó fényt és elektromosságot közvetlenül egyenárammá alakítja.
A kristályos szilícium specifikus elemekkel (például foszforral, bórral stb.) történő adalékolása tartós egyensúlyhiányt okoz az anyag molekuláris töltésében, ami egy olyan félvezető anyagot eredményez, amelynek egyedi elektromos tulajdonságai felelősek a fotovoltaikus cellák jellegzetes elektromos jellemzőiért.
Napfény hatására az egyedi elektromos jellemzőkkel rendelkező félvezetők szabad töltéseket generálhatnak. Amikor a végeik zárva vannak, a szabad töltések felhalmozódnak és egy bizonyos irányba mozognak, elektromos energiát termelve.
3. Milyen előnyöket kínál a fotovoltaikus energiatermelés?
1). Szélesség
A Föld felszínét besugározza a napsütés, és ez a földrajzi elhelyezkedéstől függetlenül – szárazföld, tenger, hegyek vagy síkság – felhasználható és kiaknázható. Bár a besugárzás ideje és intenzitása változó, a sugárzás széles körben szétszóródik, és nem befolyásolja sem az időjárás, sem a helyszín.
2). Fenntarthatóság és végtelen
A Nap ilyen ütemben elegendő nukleáris energiát termel ahhoz, hogy több tízmilliárd évnyi hidrogéntárolót működtessen. Tekintettel a mai súlyos ökológiai leromlásra, a napenergia egy teljesen tiszta, megújuló energiaforrás, amelynek végtelen a készlete.
3). Alkalmazkodóképes telepítési helyek
A nyitott tető előnye, hogy nem befolyásolja az épület iránya, így a fény hosszabb ideig bejut a beltérbe, és minimalizálja az árnyék interferenciáját. A lakóépületek tetején való elhelyezés mellett a fotovoltaikus energiatermelő rendszerek ipari épületekben is megtalálhatók, ahol a napenergiát felhasználva energiát termelnek a létesítmény villamosenergia-szükségletének kielégítésére. A tetőre telepített elosztott fotovoltaikus technológia fejlesztése hatékonyan kezelheti a megyei szintű villamosenergia-fogyasztás problémáját a vidéki rehabilitáció kontextusában.
4). Zöldellő
Természetesen a nagyobb hangerő és a világosabb képernyők több áramot fogyasztanak. A fényerő és a hangerő csökkentése nemcsak a szemet és a fület védi, hanem áramot is takarít meg.
5). Az ország energiabiztonságának növelése
Az emberek javíthatják a nemzeti energiabiztonságot azáltal, hogy csökkentik a fosszilis tüzelőanyagoktól való energiatermeléstől való függőségüket, és így elkerülik az energiaválságokat és az üzemanyagpiac instabilitását. Ez fotovoltaikus energiatermelés használatával érhető el.
6). Minimális karbantartási és üzemeltetési költségek
A fotovoltaikus energiatermelés robusztus és megbízható működésű, és hiányoznak belőle a mechanikus erőátviteli alkatrészek. Az automatizált vezérléstechnológia széles körű elterjedésével kombinálva egy fotovoltaikus energiatermelő rendszer mindaddig képes áramot termelni, amíg van egy napelemmodul. Ez lényegében olcsó karbantartási költségeket eredményez, amelyek felügyelet nélkül is megvalósíthatók.
4. Milyen típusú napenergia-termelési projektek léteznek?
A fotovoltaikus projektek elrendezésük alapján „elosztott” vagy „központosított” kategóriába sorolhatók.
Elosztott: Az elosztott fotovoltaikus erőművek közé tartoznak azok a meghatározott méretű fotovoltaikus erőművek, amelyeket a felhasználó helyén állítanak fel, vagy az elektromos hálózathoz csatlakoztatnak. Az ilyen típusú erőmű közvetlenül a közelben tartózkodó embereknek adhat áramot, és jellemzően a földre, falra vagy tetőre van felszerelve.
Központosított: elsősorban nagy területeken, például hegyekben és sivatagokban alkalmazzák. Több fotovoltaikus panel vagy napkövető rendszer használatával ez a fajta erőmű összegyűjti a napenergiát, és villamos energiává alakítja, amelyet az energiatermelés helyétől távol élő fogyasztókhoz küldenek.
Épületbe integrált fotovoltaikus erőművek: Ezeket a napenergia-termelési technológia és az épület építészetének ötvözésével hozzák létre, így a napelemes rendszer a szerkezet szerves részévé válik. Ez a fajta erőmű az épület erkélyére, függönyfalára, tetejére vagy más területekre szerelhető.
A fotovoltaikus erőművek technológiai jellemzőik és alkalmazási forgatókönyveik alapján a következő csoportokba sorolhatók:
Otthoni fotovoltaikus erőmű: elsősorban lakóépületekben használják, kisméretű, elosztott fotovoltaikus energiatermelő rendszer. Az elektromos igények kielégítésére a háztulajdonosok napelemeket telepíthetnek a tetőre, és megújuló energiát termelhetnek.
Kereskedelmi fotovoltaikus erőművek: méretüket tekintve a központosított és a lakossági fotovoltaikus erőművek közé esnek, és alkalmasak kereskedelmi épületekben, ipari parkokban és egyéb helyszíneken való használatra.
Vidéki fotovoltaikus erőművek: többnyire vidéki régiókban használják őket, ahol tiszta energiával látják el a gazdálkodókat, és kezelik az energiahiány problémáját.
Vidéki fotovoltaikus erőművek: többnyire vidéki régiókban használják őket, ahol tiszta energiával látják el a gazdálkodókat, és kezelik az energiahiány problémáját.
Közüzemi fotovoltaikus erőmű: a napelemes energiatermelő technológia használatát írja le olyan helyeken, ahol a nagyközönség is jelen van, például buszpályaudvarokon, iskolákban és kórházakban.
Úszó fotovoltaikus erőmű: Az ilyen típusú energiatermelő rendszert elsősorban víztározókban, tavakban és más víztestekben használják, ahol fotovoltaikus paneleket telepítenek a víz felszínére.
5. Mi teszi a fotovoltaikus energiát alacsony szén-dioxid-kibocsátású és zöld energiaforrássá?
A Természetvédelmi Világalap (WWF) kutatási eredményei szerint egy 1 kW-os fotovoltaikus energiatermelő rendszer telepítésével évente 1200 kWh villamos energiát lehet termelni, körülbelül 400 kg-mal csökkenteni a szén (hagyományos szén) felhasználását, és körülbelül 1 tonnával csökkenteni a szén-dioxid-kibocsátást. A fotovoltaikus energiatermelés jelentős energetikai, környezetvédelmi és gazdasági előnyökkel jár. Ez az egyik legjobb minőségű zöld energia hazánkban.
A megújuló energiaforrások, például a fotovoltaikus energiatermelés fejlesztése az egyik hatékony módja a környezeti problémák, például a füstköd és a savas eső kezelésének. A Természetvédelmi Világalap (WWF) kutatási eredményei szerint egy négyzetméteres fotovoltaikus energiatermelő rendszer telepítése 100 négyzetméternyi fa ültetésével egyenértékű.
