Aula cognitiva - fotovoltaica
Conocimientos básicos fotovoltaicos
¿¿ qué es la generación de energía fotovoltaica? ¿¿ qué es la generación fotovoltaica distribuida?
La generación de energía fotovoltaica se refiere al método de generación de energía mediante la conversión directa de la radiación solar en energía eléctrica. La generación de energía fotovoltaica es la corriente principal de la generación de energía solar hoy en día, por lo que lo que la gente suele llamar generación de energía solar es la generación de energía fotovoltaica.
La generación distribuida se refiere a la construcción de instalaciones de generación de energía fotovoltaica cerca del sitio del usuario, con el autoconsumo del lado del usuario como modo de funcionamiento principal, y el exceso de electricidad está conectado a la red eléctrica, pero tiene las características de regulación equilibrada del sistema de distribución. La generación de energía distribuida sigue los principios de adaptación a las condiciones locales, limpieza y eficiencia, distribución descentralizada y utilización cercana, y hace pleno uso de los recursos solares locales para reemplazar y reducir el consumo de energía fósil.
¿¿ conoces el origen histórico de la generación de energía fotovoltaica?
En 1839, becquerel, de 19 años, realizó un experimento físico en Francia y descubrió que la corriente eléctrica de dos electrodos metálicos en el líquido conductor aumenta cuando es irradiada por la luz, descubriendo así el "efecto fotovoltaico". En 1930, Lange propuso por primera vez fabricar células solares utilizando el "efecto fotovoltaico" para convertir la energía solar en energía eléctrica.
En 1932, audubot y Stora fabricaron las primeras células solares de sulfuro de cadmio.
En 1941, Odu descubrió el efecto fotovoltaico del silicio.
En mayo de 1954, chapin, Fuller y Pearson de Bell Laboratories en los Estados Unidos desarrollaron una célula solar de silicio monocristalino con una eficiencia del 6%, la primera célula solar práctica del mundo. En el mismo año, Wick descubrió por primera vez que el arsénico de níquel tenía un efecto fotovoltaico y depositó películas de sulfuro de níquel en vidrio para hacer células solares. Así nació y se desarrolló la práctica tecnología de generación de energía fotovoltaica para transformar la luz solar en energía eléctrica.
¿3. ¿ cómo se generan las células fotovoltaicas?
Las células fotovoltaicas son dispositivos semiconductores con características de conversión fotovoltaica y eléctrica, que pueden convertir directamente la energía de radiación solar en corriente continua. Son las unidades más básicas de la generación de energía fotovoltaica. Las características eléctricas únicas de las células fotovoltaicas son la incorporación de ciertos elementos, como el fósforo o el boron, en el silicio cristalino, lo que resulta en un desequilibrio permanente de la carga molecular del material, formando un material semiconductor con propiedades eléctricas especiales. bajo la luz solar, los semiconductores con propiedades eléctricas especiales pueden producir cargas libres, Se mueven y acumulan de manera direccional, generando así energía eléctrica cuando ambos extremos están cerrados. Este fenómeno se llama "efecto fotovoltaico" o simplemente efecto fotovoltaico.
¿¿ cuáles son los componentes del sistema fotovoltaico?
El sistema de generación de energía fotovoltaica consta de una matriz fotovoltaica (la matriz fotovoltaica consta de módulos fotovoltaicos en serie y paralelos), un controlador, una batería, un inversor DC / AC y otras partes. Los componentes centrales del sistema fotovoltaico son los módulos fotovoltaicos, que también están compuestos por células fotovoltaicas en serie, paralelas y selladas. Convierten la energía solar directamente en energía eléctrica, la energía eléctrica producida por los módulos fotovoltaicos es corriente continua, y podemos usar inversores para convertirla en corriente alterna para su uso. Desde otro punto de vista, la electricidad generada por el sistema fotovoltaico se puede generar y utilizar de inmediato, o se puede utilizar un dispositivo de almacenamiento de energía como una batería para almacenar energía y liberar energía para su uso según sea necesario.
¿5. ¿ qué es una red de distribución?
¿¿ cuál es la relación entre la red de distribución y la generación fotovoltaica distribuida? La red de distribución es una red eléctrica que recibe electricidad de una red de transmisión o de una central eléctrica regional y la distribuye de forma in situ o progresiva a varios usuarios en función de la tensión a través de las instalaciones de distribución. Está compuesto por líneas aéreas, cables, torres, transformadores de distribución, interruptores de aislamiento, condensadores de compensación de Potencia reactiva, dispositivos de medición y algunas instalaciones auxiliares. En general, adopta un diseño de circuito cerrado, funciona en el circuito y tiene una estructura radial. la integración de la fuente de alimentación distribuida en la red de distribución conduce a la coexistencia de generación y consumo de energía en el sistema de distribución. La estructura de la red de distribución ha cambiado de una estructura radial a una estructura de múltiples fuentes, y el tamaño, la dirección y las características de distribución de la corriente de cortocircuito han cambiado.
¿¿ por qué la energía fotovoltaica se considera una fuente de energía verde y baja en carbono?
La generación de energía fotovoltaica tiene beneficios energéticos, ambientales y económicos significativos y es una de las energías verdes de la más alta calidad. Instalar un sistema de generación de energía fotovoltaica de 1 kilovatio en condiciones de sol promedio en China puede generar 1.200 kilovatios - hora al año, reducir el uso de carbón (carbón estándar) en unos 400 kilogramos y reducir las emisiones de dióxido de carbono en aproximadamente 1 tonelada. Según el estudio del Fondo Mundial para la vida silvestre (wwf), la instalación de un sistema fotovoltaico de un metro cuadrado equivale a plantar 100 metros cuadrados de árboles y bosques para reducir las emisiones de dióxido de carbono. En la actualidad, el desarrollo de fuentes de energía renovables como la energía fotovoltaica es uno de los medios eficaces para resolver fundamentalmente los problemas ambientales, como la neblina y la lluvia ácida.
¿7. ¿ cómo se ve la noticia de que "la producción de módulos fotovoltaicos consume mucha energía"?
Es cierto que las células fotovoltaicas consumen cierta energía en el proceso de producción, especialmente en las tres etapas de purificación de silicio industrial, producción de polisilicio de alta pureza y producción de barras de silicio monocristalino / lingotes de polisilicio, que consumen más energía. Sin embargo, las células fotovoltaicas pueden generar continuamente electricidad durante su vida útil de 20 años. Se calcula que en las condiciones medias de sol de china, el rendimiento energético del sistema fotovoltaico durante toda su vida útil supera más de 15 veces su consumo de energía. El período de recuperación de energía del sistema fotovoltaico conectado a la red de techo de 1 kilovatio instalado en Beijing con la mejor inclinación es de 1,5 - 2 años, que es mucho menor que la vida útil del sistema fotovoltaico. Es decir, la electricidad generada por el sistema fotovoltaico en los primeros 1,5 - 2 años se utiliza para compensar la energía consumida en su producción y otros procesos, mientras que la energía generada después de 1,5 - 2 años es la salida pura. Por lo tanto, el consumo de energía de las células fotovoltaicas debe evaluarse desde la perspectiva de todo el ciclo de vida.
¿8. ¿ cómo se ve la noticia de que hay informes de que la producción de módulos fotovoltaicos producirá una gran cantidad de contaminación?
La producción de módulos fotovoltaicos incluye varios eslabones de la cadena industrial, incluyendo polisilicio, pastillas de silicio de lingote de silicio, paquetes de células fotovoltaicas y módulos fotovoltaicos. Los informes de contaminación relacionados se refieren principalmente a las materias primas de los módulos fotovoltaicos y los subproductos producidos durante la producción de polisilicio de alta pureza. La producción de polisilicio de alta pureza utiliza principalmente el método Siemens mejorado para convertir el silicio metalúrgico en triclorosilicato, y luego reducirlo al polisilicio solar añadiendo hidrógeno. Además, forma un subproducto, el cloruro de silicio. cuando el tetracloruro de silicio entra en contacto con el aire húmedo, se descompone en ácido silícico y cloruro de hidrógeno. El manejo inadecuado puede causar problemas de contaminación. Sin embargo, el método Siemens mejorado adoptado actualmente por las empresas chinas de producción de polisilicio puede lograr una producción de circuito cerrado y una producción limpia reciclando el subproducto, el cloruro de silicio y los gases de escape. En diciembre de 2010, el Estado promulgó las "condiciones de acceso a la industria del polisilicio", que estipulan que la tasa de reciclaje de cloruro de silicio y cloro en los gases de escape reducidos no debe ser inferior al 98,5% y 99%. Por lo tanto, la tecnología de producción madura y mejorada de Siemens cumple plenamente con los requisitos ambientales y no causará problemas de contaminación ambiental.
¿¿ cuánto sol tenemos?
¿¿ puede convertirse en la principal fuente de energía del futuro? La radiación solar recibida en la superficie de la tierra puede satisfacer 10.000 veces la demanda mundial de energía, y la radiación media anual recibida por metro cuadrado de la superficie de la tierra varía de una región a otra, con un rango de aproximadamente 1.000 - 2.000 kilovatios - hora. Según datos de la Agencia Internacional de energía, la instalación de sistemas fotovoltaicos solares en el 4% de los desiertos del mundo es suficiente para satisfacer las necesidades energéticas globales. La energía solar fotovoltaica tiene un amplio espacio de desarrollo y un gran potencial.
Según las estadísticas preliminares, el potencial de mercado de China para generar electricidad fotovoltaica utilizando solo la capacidad instalada de los edificios existentes es de unos 3 billones de kilovatios o más. Además, el vasto mercado de generación de energía fotovoltaica de Gobi en el oeste tiene decenas de miles de millones de kilovatios o incluso más potencial. Con los avances y las aplicaciones a gran escala de la tecnología fotovoltaica, sus costos de generación de energía se reducirán aún más y se convertirán en un modelo de suministro de energía más competitivo, pasando gradualmente de la energía complementaria a la energía alternativa, y esperan convertirse en la energía dominante en el futuro.
