Քանի որ համաշխարհային էներգիայի պահանջարկը շարունակում է աճել, և շրջակա միջավայրի վերաբերյալ իրազեկվածությունը մեծանում է, արևային էներգիան՝ մաքուր և վերականգնվող ռեսուրսը, ավելի ու ավելի մեծ ուշադրության է արժանանում: Տանիքների ֆոտովոլտային (ՖՎ) համակարգերը, որոնք արևային էներգիան օգտագործելու արդյունավետ մեթոդ են, լայնորեն կիրառվել են բազմաթիվ երկրներում և տարածաշրջաններում: Այս հոդվածը բացատրում է, թե ինչպես են աշխատում տանիքների ֆոտովոլտային համակարգերը, ներառյալ դրանց հիմնական բաղադրիչները, ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման գործընթացը և էներգիայի արտադրությունը:
1. Տանիքի ֆոտովոլտային համակարգի հիմնական բաղադրիչները
Տանիքի ֆոտովոլտային համակարգը բաղկացած է մի քանի հիմնական բաղադրիչներից, այդ թվում՝ արևային վահանակներից (ֆոտովոլտային մոդուլներ), ինվերտորից, ամրացման համակարգերից, մալուխներից և բաշխիչ տուփից։
Արևային վահանակներ. Որպես տանիքի ֆոտովոլտային համակարգի հիմնական բաղադրիչ, արևային վահանակները կազմված են բազմաթիվ արևային մարտկոցներից, որոնք սովորաբար օգտագործում են սիլիցիում: Սիլիցիումն ունի գերազանց ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետություն, որը թույլ է տալիս արևի լույսը վերածել էլեկտրաէներգիայի: Կան արևային վահանակների երեք հիմնական տեսակներ՝ մոնոբյուրեղային, պոլիբյուրեղային և ամորֆ սիլիցիում: Մոնոբյուրեղային վահանակներն առաջարկում են ամենաբարձր արդյունավետությունը, բայց համեմատաբար ավելի թանկ են:
Ինվերտոր. Ինվերտորի գործառույթն է արևային վահանակների կողմից առաջացած հաստատուն հոսանքը (DC) փոխակերպել փոփոխական հոսանքի (AC)՝ կենցաղային կամ արդյունաբերական սարքավորումների կողմից օգտագործելու համար: Ինվերտորի աշխատանքը անմիջականորեն ազդում է ֆոտովոլտային համակարգի արդյունավետության և կայունության վրա, ուստի ինվերտոր ընտրելիս պետք է հաշվի առնել այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են փոխակերպման արդյունավետությունը, հզորության գործակիցը և հուսալիությունը:
Մոնտաժման համակարգ. Մոնտաժման համակարգը օգտագործվում է արևային վահանակները տանիքին տեղադրելու և ամրացնելու համար, թույլ տալով կարգավորել անկյունը և կողմնորոշումը՝ արևի լույսի առավելագույն ազդեցության համար: Մոնտաժման համակարգերի տեսակները ներառում են ֆիքսված, հետագծվող և կարգավորվող ամրակներ, որոնցից յուրաքանչյուրը հարմար է տարբեր տանիքի կառուցվածքների և կարիքների համար:
Մալուխներ և բաշխիչ տուփ. Մալուխները միացնում են արևային վահանակները, ինվերտորը և ցանցը՝ փոխանցելով էներգիա: Բաշխիչ տուփը պաշտպանում է ֆոտովոլտային համակարգը՝ կանխելով գերհոսանքը և գերլարումը:
2. Ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման գործընթացը տանիքային ֆոտովոլտային համակարգերում
Տանիքի ֆոտովոլտային համակարգերի ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման գործընթացը հիմնականում հիմնված է ֆիզիկայի ֆոտովոլտային էֆեկտի վրա: Երբ արևի լույսը ընկնում է արևային վահանակների վրա, ֆոտոնները փոխազդում են կիսահաղորդչային նյութի էլեկտրոնների հետ՝ առաջացնելով էլեկտրաէներգիա: Ահա, թե ինչպես է այն աշխատում.
Ֆոտոնի կլանում. Արևի լույսի ֆոտոնները կլանվում են արևային վահանակի կիսահաղորդչային նյութի կողմից:
Ֆոտովոլտային էֆեկտ. Ֆոտոններից եկող էներգիան գրգռում է կիսահաղորդչային նյութի էլեկտրոնները՝ ստիպելով դրանք վալենտային գոտուց անցնել հաղորդականության գոտի՝ ստեղծելով էլեկտրոն-անցք զույգեր: Ազատ էլեկտրոնները և մնացած անցքերը շարժվելիս էլեկտրաէներգիա են առաջացնում:
Լիցքի բաժանում և հոսանքի առաջացում. Բջիջի ներքին էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ առաջացած էլեկտրոններն ու անցքերը բաժանվում են և շարժվում դեպի հակառակ ծայրերը՝ ստեղծելով լարման տարբերություն և առաջացնելով հոսանք։
3. Հզորության ելք և օգտագործում
Արևային վահանակների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիան սովորաբար հաստատուն հոսանքի տեսքով է և պետք է փոխակերպվի փոփոխական հոսանքի՝ ինվերտորի միջոցով՝ կենցաղային կամ արդյունաբերական օգտագործման համար: Բացի այդ, ֆոտովոլտային համակարգերը կարող են ավելորդ էլեկտրաէներգիան կուտակել մարտկոցների մեջ՝ հետագա օգտագործման համար:
Բաշխված ֆոտովոլտային համակարգերում արտադրված էլեկտրաէներգիան հիմնականում օգտագործվում է սեփականատիրոջ կողմից, մինչդեռ ցանկացած ավելցուկ կարող է հետ վաճառվել ցանցին: Այս «ինքնասպառումը՝ ավելցուկը ցանցին մատակարարելով» մոդելը ոչ միայն նվազեցնում է էլեկտրաէներգիայի ծախսերը, այլև նպաստում է շրջակա միջավայրի պաշտպանությանը:
4. Տանիքի վրա տեղադրված ֆոտովոլտային համակարգերի առավելություններն ու կիրառման հեռանկարները
Տանիքի ֆոտովոլտային համակարգերը մաքուր, աղտոտումից զերծ էներգիայի լուծում են՝ նշանակալի առավելություններով։ Նախ, արևային էներգիան վերականգնվող ռեսուրս է, որը ապահովում է կայուն էներգամատակարարում։ Երկրորդ, տանիքի ֆոտովոլտային համակարգերը անխափան ինտեգրվում են շենքերի հետ՝ բարելավելով գեղագիտությունը՝ միաժամանակ ապահովելով ստվեր և ջերմամեկուսացում, այդպիսով բարելավելով շենքի հարմարավետությունը։
Ֆոտովոլտային տեխնոլոգիաների զարգացման և ծախսերի նվազման հետ մեկտեղ, տանիքների վրա տեղադրված ֆոտովոլտային համակարգերը ավելի լայն տարածում են գտնում: Առևտրային և արդյունաբերական ոլորտներում տանիքների վրա տեղադրված ֆոտովոլտային համակարգերը առաջարկում են մաքուր, ծախսարդյունավետ էներգիա, կրճատելով էներգիայի ծախսերը և բարելավելով տնտեսական օգուտները: Բնակելի շենքերի համար տանիքների վրա տեղադրված ֆոտովոլտային համակարգերը կարող են մատակարարել տնային տնտեսությունների էլեկտրաէներգիա, որի ավելցուկը վաճառվում է ցանցին՝ լրացուցիչ եկամուտ ստանալու համար: Բացի այդ, ազգային և տեղական ինքնակառավարման մարմինները վճռականորեն աջակցում են ֆոտովոլտային արդյունաբերությանը՝ իրականացնելով քաղաքականություն՝ խրախուսելու ֆոտովոլտային համակարգերի տեղադրումը:
Ամփոփելով՝ տանիքի ֆոտովոլտային համակարգերը գործում են ֆոտովոլտային էֆեկտի հիման վրա՝ արևի լույսը վերածելով էլեկտրաէներգիայի արևային վահանակների միջոցով և այն մատակարարելով էլեկտրական սարքերին՝ ինվերտորների միջոցով: Որպես մաքուր, վերականգնվող էներգիայի աղբյուր, տանիքի ֆոտովոլտային համակարգերը առաջարկում են զգալի առավելություններ և խոստումնալից կիրառման հեռանկարներ:
