Дэлхийн эрчим хүчний эрэлт хэрэгцээ өсөн нэмэгдэж, байгаль орчны талаарх мэдлэг нэмэгдэхийн хэрээр цэвэр, сэргээгдэх нөөц болох нарны эрчим хүч улам бүр анхаарал татаж байна. Нарны эрчим хүчийг ашиглах үр дүнтэй арга болох дээврийн фотоэлектрик (PV) системийг олон улс орон, бүс нутагт өргөнөөр нэвтрүүлсэн. Энэхүү нийтлэлд дээврийн фотоэлектрик системүүд хэрхэн ажилладаг, түүний дотор тэдгээрийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, фотоэлектрик хувиргах үйл явц, эрчим хүчний гарцыг тайлбарласан болно.
1. Дээврийн фотоэлектрик системийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Дээврийн гэрэлт цамхаг систем нь нарны хавтан (PV модуль), инвертер, угсралтын систем, кабель, түгээлтийн хайрцаг зэрэг хэд хэдэн гол бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.
Нарны хавтан: Дээврийн фотоэлектрик системийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох нарны хавтан нь ихэвчлэн цахиур ашигладаг олон нарны эсээс бүрддэг. Цахиур нь маш сайн фотоэлектрик хувиргах үр ашигтай тул нарны гэрлийг цахилгаан болгон хувиргах боломжийг олгодог. Нарны хавтан нь гурван үндсэн төрөл байдаг: монокристалл, поликристалл, аморф цахиур. Монокристалл хавтан нь хамгийн өндөр үр ашигтай боловч харьцангуй үнэтэй байдаг.
Инвертер: Инвертерийн үүрэг бол нарны хавтангаар үүсгэгдсэн шууд гүйдлийг (DC) ахуйн болон үйлдвэрлэлийн цахилгаан хэрэгсэлд ашиглах хувьсах гүйдэл (AC) болгон хувиргах явдал юм. Инвертерийн гүйцэтгэл нь PV системийн үр ашиг, тогтвортой байдалд шууд нөлөөлдөг тул инвертер сонгохдоо хөрвүүлэлтийн үр ашиг, чадлын хүчин зүйл, найдвартай байдал зэрэг хүчин зүйлсийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Суурилуулалтын систем: Суурилуулалтын системийг дээвэр дээр нарны хавтанг суурилуулж, бэхлэхэд ашигладаг бөгөөд нарны гэрэлд хамгийн их өртөхийн тулд өнцөг болон чиглэлийг тохируулах боломжийг олгодог. Суурилуулалтын системийн төрлүүдэд тогтмол, мөрдөх боломжтой, тохируулгатай бэхэлгээ багтдаг бөгөөд тус бүр нь өөр өөр дээврийн бүтэц, хэрэгцээнд тохиромжтой.
Кабель ба түгээлтийн хайрцаг: Кабель нь нарны хавтан, инвертер болон сүлжээг холбож, эрчим хүч дамжуулдаг. Түгээлтийн хайрцаг нь хэт гүйдэл болон хэт хүчдэл зэрэг асуудлаас урьдчилан сэргийлж, гэрэл цахилгаан системийг хамгаалдаг.
2. Дээврийн фотоэлектрик систем дэх фотоэлектрик хувиргалтын процесс
Дээврийн гэрэлт цамхагийн системийн фотоэлектрик хувиргах үйл явц нь голчлон физикийн фотоэлектрик эффект дээр суурилдаг. Нарны гэрэл нарны хавтан дээр тусах үед фотонууд хагас дамжуулагч материалын электронуудтай харилцан үйлчилж, цахилгаан үүсгэдэг. Энэ нь хэрхэн ажилладагийг энд харуулав.
Фотоны шингээлт: Нарны гэрэлд гэрэлтсэн фотонуудыг нарны хавтангийн хагас дамжуулагч материал шингээдэг.
Фотоволтайк эффект: Фотоноос ялгарч буй энерги нь хагас дамжуулагч материал дахь электронуудыг өдөөж, валентын зурвасаас дамжуулах зурвас руу үсрэхэд хүргэдэг бөгөөд ингэснээр электрон-нүхний хосууд үүсдэг. Чөлөөт электронууд болон үлдсэн нүхнүүд нь хөдлөхдөө цахилгаан үүсгэдэг.
Цэнэг тусгаарлах ба гүйдэл үүсгэх: Эсийн дотоод цахилгаан орны дор үүссэн электрон ба нүхнүүд салж, эсрэг үзүүр рүү шилжиж, хүчдэлийн зөрүү үүсгэж, гүйдэл үүсгэдэг.
3. Цахилгаан гаралт ба хэрэглээ
Нарны хавтангаар үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүч нь ихэвчлэн тогтмол гүйдлийн хэлбэртэй байдаг бөгөөд ахуйн болон үйлдвэрлэлийн зориулалтаар инвертерээр дамжуулан хувьсах гүйдэл болгон хувиргах шаардлагатай байдаг. Үүнээс гадна, фотоэлектрик системүүд нь илүүдэл цахилгаан эрчим хүчийг дараа нь ашиглах зорилгоор батерейны багцад хадгалж чаддаг.
Тархсан нарны эрчим хүчний системд үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчийг голчлон эзэмшигч нь ашигладаг бол илүүдэл цахилгаан эрчим хүчийг сүлжээнд буцааж зарж болно. Энэхүү "өөрийн хэрэглээг сүлжээнд нийлүүлэх" загвар нь цахилгаан эрчим хүчний зардлыг бууруулаад зогсохгүй байгаль орчныг хамгаалахад хувь нэмэр оруулдаг.
4. Дээврийн фотоэлектрикийн давуу болон хэрэглээний хэтийн төлөв
Дээврийн фотоэлектрик нь цэвэр, бохирдолгүй эрчим хүчний шийдэл бөгөөд мэдэгдэхүйц давуу талтай. Нэгдүгээрт, нарны эрчим хүч нь сэргээгдэх эх үүсвэр бөгөөд тогтвортой эрчим хүчний хангамжийг хангадаг. Хоёрдугаарт, дээврийн фотоэлектрик системүүд нь барилга байгууламжтай нягт уялдаатайгаар нэгдэж, гоо зүйн үзэмжийг сайжруулж, сүүдэрлэх, дулаалга хийх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр барилгын тав тухыг сайжруулдаг.
Нарны цахилгаан станцын технологийн дэвшил, өртөг буурч байгаатай холбогдуулан дээврийн гэрэл цахилгаан станцын системүүд өргөн хэрэглэгдэж байна. Арилжааны болон үйлдвэрлэлийн салбарт дээврийн гэрэл цахилгаан станцын системүүд нь цэвэр, зардал багатай эрчим хүчийг санал болгож, эрчим хүчний зардлыг бууруулж, эдийн засгийн үр ашгийг сайжруулдаг. Орон сууцны барилгуудын хувьд дээврийн гэрэл цахилгаан станцын системүүд нь айл өрхийн эрчим хүчийг хангах боломжтой бөгөөд илүүдэл хөрөнгийг нэмэлт орлого олохын тулд сүлжээнд зардаг. Нэмж дурдахад, үндэсний болон орон нутгийн засаг захиргаанууд гэрэл цахилгаан станцын үйлдвэрлэлийг хүчтэй дэмжиж, гэрэл цахилгаан станцын суурилуулалтыг дэмжих бодлогыг хэрэгжүүлж байна.
Эцэст нь хэлэхэд, дээврийн фотоэлектрик системүүд нь фотоэлектрик эффект дээр суурилан ажилладаг бөгөөд нарны гэрлийг нарны хавтангаар дамжуулан цахилгаан болгон хувиргаж, инвертерээр дамжуулан цахилгаан төхөөрөмжүүдэд нийлүүлдэг. Цэвэр, сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр болохын хувьд дээврийн фотоэлектрик нь ихээхэн давуу талтай бөгөөд хэрэглээний ирээдүйтэй хэтийн төлөвийг санал болгодог.
