Fotovoltaik - Photovoltaics

Vikipedi, özgür ansiklopedi

The Solar Settlement , Almanya'nın Freiburg kentinde sürdürülebilir bir konut topluluğu projesi .
Fotovoltaik SUDI gölgesi, Fransa'da güneş enerjisi kullanan elektrikli arabalara enerji sağlayan otonom ve mobil bir istasyondur.

Fotovoltaik ( PV ), fizik , fotokimya ve elektrokimyada incelenen bir fenomen olan fotovoltaik etkiyi sergileyen yarı iletken malzemeler kullanılarak ışığın elektriğe dönüştürülmesidir . Fotovoltaik etki ticari olarak elektrik üretimi için ve fotosensör olarak kullanılmaktadır .

Bir fotovoltaik sistem , her biri elektrik gücü üreten bir dizi güneş hücresi içeren güneş modüllerini kullanır . PV kurulumları zemine monte edilebilir, çatıya monte edilebilir, duvara monte edilebilir veya yüzer olabilir. Montaj sabit olabilir veya gökyüzünde güneşi takip etmek için bir güneş takip cihazı kullanabilir .

PV, 2020'de Katar'da 0.01567 US $ / kWh gibi düşük bir fiyatlandırma teklifiyle, güneş enerjisi potansiyeli yüksek bölgelerde en ucuz elektrik gücü kaynağı haline geldi . Panel fiyatları 2004 ve 2011 yılları arasında 4 kat düştü. Bu rekabet edebilirlik , küresel ısınmanın azaltılmasına yardımcı olmak için gerekli olan sürdürülebilir enerjiye küresel bir geçişin yolunu açar . Emisyon bütçesi için CO
2
1.5 derece hedefine ulaşmak, emisyonlar mevcut seviyede kalırsa 2028'de kullanılacaktır. Bununla birlikte, ana kaynak olarak PV'nin kullanılması, ek maliyetlere neden olan enerji depolama sistemleri veya yüksek voltajlı doğru akım güç hatları ile küresel dağıtım ve ayrıca kararsız güç üretimi ve elektrik şirketlerinin talep zirvelerini ve potansiyel yetersiz tedariki düzenlemek için daha güvenilir geleneksel güç kaynaklarına sahip olarak tedarik karışımındaki çok fazla güneş enerjisini telafi edin.

Solar PV, bir enerji kaynağı olarak belirli avantajlara sahiptir: bir kez kurulduğunda, işletimi kirlilik oluşturmaz ve sera gazı emisyonu oluşturmaz , güç ihtiyaçları açısından basit ölçeklenebilirlik gösterir ve silikon, Dünya'nın kabuğunda büyük bir kullanılabilirliğe sahiptir, ancak PV sisteminde gerekli olan diğer malzemeler gümüş gibi üretim, sonunda teknolojide daha fazla büyümeyi sınırlayacaktır. Tespit edilen diğer önemli kısıtlamalar, arazi kullanımı için rekabet ve finansman başvurularında iş gücü eksikliğidir. Üretim ve kurulum kirliliğe ve sera gazı emisyonlarına neden olur ve panellerin 10 ila 30 yıl sonra kullanım ömürlerinin sonunda geri dönüşümü için uygun sistemler yoktur.

Fotovoltaik sistemler, bağımsız kurulumlar ve şebekeye bağlı PV sistemleri 1990'lardan beri kullanımda olduğundan, özel uygulamalarda uzun süredir kullanılmaktadır . Fotovoltaik modüller ilk olarak 2000 yılında, Alman çevreciler ve Eurosolar örgütünün on bin çatı programı için hükümetten finansman sağlamasıyla seri üretildi .

Teknolojideki gelişmeler ve artan üretim ölçeği, her halükarda maliyeti düşürdü, güvenilirliği ve fotovoltaik kurulumların verimliliğini artırdı. Güneş enerjisiyle üretilen elektrik için tercihli tarife garantisi gibi net ölçüm ve mali teşvikler, birçok ülkede güneş PV kurulumlarını desteklemiştir. Şu anda 100'den fazla ülke solar PV kullanıyor.

2019'da dünya çapında kurulu PV kapasitesi , küresel elektrik talebinin yaklaşık yüzde ikisini karşılayan 635 gigawatt'ın (GW) üzerine çıktı . Hidro ve rüzgar enerjilerinden sonra PV, küresel kapasite açısından üçüncü yenilenebilir enerji kaynağıdır. Uluslararası Enerji Ajansı 2019 den 2024 kadar 880 GW - 700 tarafından bir büyüme bekliyor.

2020 yılında bir çatı fotovoltaik sistem tazmin etmiştir içinde 1.28 yıl içinde bunu üretmek için gereken enerjiyi Ottawa , Kanada 0,97 yıl içinde, Katanya , İtalya ve içinde 0,4 yıl Jaipur , Hindistan .

PV, öncelikle maliyetleri azaltan teknolojik gelişmenin bir sonucu olarak bir enerji kaynağı olarak büyümüştür.

Etimoloji

Dönem "fotovoltaik" dan gelmektedir Yunan φῶς ( phos anlamında) "hafif" ve "volt", elektromotor kuvveti biriminden gelen volt sırayla soyadı gelir, İtalyan fizikçi Alessandro Volta , mucidi pil ( elektrokimyasal hücre ). "Fotovoltaik" terimi İngilizce'de 1849'dan beri kullanılmaktadır.

Güneş hücreleri

Fotovoltaik güç potansiyeli haritası
Fotovoltaik güç potansiyeli haritası, Ekvator'a en uygun şekilde eğimli olan 1 kWp'lik bağımsız bir c-Si modülünden kaç kWh elektrik üretilebileceğini tahmin eder. Ortaya çıkan uzun vadeli ortalama (günlük veya yıllık), en az son 10 yıllık zaman serisi hava durumu verilerine göre hesaplanır. Harita Dünya Bankası tarafından yayınlandı ve Solargis tarafından sağlandı.

Fotovoltaik, en iyi şekilde, güneşten gelen enerjiyi fotovoltaik etkiyle elektron akışına dönüştürmek için güneş pillerini kullanarak elektrik enerjisi üretme yöntemi olarak bilinir .

Güneş pilleri, ekipmanı çalıştırmak veya bir pili şarj etmek için kullanılabilen güneş ışığından doğru akım elektriği üretir . Fotovoltaiklerin ilk pratik uygulaması yörüngedeki uydulara ve diğer uzay araçlarına güç sağlamaktı , ancak bugün fotovoltaik modüllerin çoğu elektrik üretimi için şebekeye bağlı sistemler için kullanılıyor. Bu durumda bir invertör dönüştürmek için gerekli olan DC için AC . Uzak konut için bağımsız sistemler için daha küçük bir pazar var hâlâ tekneler , eğlence araçları , elektrikli arabalar , yol kenarı acil telefonlar, uzaktan algılama ve katodik koruma ve boru hatları .

Fotovoltaik enerji üretimi , bir yarı iletken malzeme içeren bir dizi güneş hücresinden oluşan güneş modüllerini kullanır . Bakır güneş kabloları modülleri (modül kablosu), dizileri (dizi kablosu) ve alt alanları birbirine bağlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik artan talep nedeniyle, güneş pilleri ve fotovoltaik dizilerin üretimi son yıllarda önemli ölçüde ilerlemiştir.

Hücreler çevreden korunmaya ihtiyaç duyar ve genellikle güneş modüllerinde sıkıca paketlenir.

Fotovoltaik modülü güç "W standart test koşulları (STC) altında ölçülmüş olup p " ( Watt ). Belirli bir yerdeki gerçek güç çıkışı, coğrafi konuma, günün saatine, hava koşullarına ve diğer faktörlere bağlı olarak bu nominal değerden daha az veya daha yüksek olabilir. Solar fotovoltaik dizi kapasite faktörleri tipik olarak% 25'in altındadır ve bu, diğer birçok endüstriyel elektrik kaynağından daha düşüktür.

İmalat

Genel olarak, güneş fotovoltaikleri oluşturmanın üretim süreci, birçok karmaşık veya hareketli parçanın sonuçlandırılmasını gerektirmediğinden basittir. PV sistemlerinin katı hal doğası nedeniyle, genellikle 10 ila 30 yıl arasında herhangi bir yerde nispeten uzun ömürlere sahiptirler. Bir PV sisteminin elektrik üretimini artırmak için, üreticinin daha fazla fotovoltaik bileşen eklemesi gerekir ve bu nedenle, artan üretimle maliyetler düştüğü için ölçek ekonomileri üreticiler için önemlidir.

Etkili olduğu bilinen birçok PV sistemi türü varken, kristalin silikon PV, 2013 yılında dünya çapındaki PV üretiminin yaklaşık% 90'ını oluşturuyordu. Silikon PV sistemlerinin üretilmesinin birkaç adımı vardır. İlk olarak, polisilikon çıkarılmış kuvarstan çok saf olana kadar (yarı iletken sınıfı) işlenir. Bu, elektron delikleri açısından zengin bir p-tipi yarı iletken yapmak için bir grup III element olan küçük miktarlarda bor eklendiğinde erir . Tipik olarak bir tohum kristali kullanılarak, bu çözeltinin bir külçesi sıvı polikristalinden büyütülür. Külçe ayrıca bir kalıba dökülebilir. Bu yarı iletken malzemenin gofretleri, tel testerelerle dökme malzemeden kesilir ve ardından temizlenmeden önce yüzey aşındırma işleminden geçirilir. Daha sonra, gofretler, n-tipi yarı iletken bir yüzey oluşturan çok ince bir fosfor tabakası, bir grup V elementi oluşturan bir fosfor buharı biriktirme fırınına yerleştirilir. Enerji kayıplarını azaltmak için, elektrik kontaklarıyla birlikte yüzeye yansıma önleyici kaplama eklenir. Hücre bittikten sonra, hücreler özel uygulamaya göre elektrik devresi ile bağlanır ve nakliye ve montaj için hazırlanır.

Kristal silikon fotovoltaikler yalnızca bir tür PV'dir ve şu anda üretilen güneş pillerinin çoğunu temsil etmelerine rağmen, gelecekteki enerji ihtiyaçlarını karşılamak için ölçeklenme potansiyeline sahip birçok yeni ve gelecek vaat eden teknoloji vardır. 2018 itibariyle, kristalin silikon hücre teknolojisi, monokristal, çok kristalli, mono PERC ve iki yüzeyli dahil olmak üzere çeşitli PV modül türleri için temel oluşturuyor.

Daha yeni bir teknoloji olan ince film PV, yarı iletken özelliklere sahip bir mineral olan perovskitin yarı iletken katmanlarının vakumda bir substrat üzerine biriktirilmesiyle üretilir . Substrat genellikle cam veya paslanmaz çeliktir ve bu yarı iletken katmanlar kadmiyum tellürid (CdTe), bakır indiyum diselenid (CIS), bakır indiyum galyum diselenid (CIGS) ve amorf silikon (a-Si ). Substrat üzerine yerleştirildikten sonra, yarı iletken katmanlar ayrılır ve lazerle çizilerek elektrik devresi ile bağlanır. Perovskite güneş pilleri çok verimli bir güneş enerjisi dönüştürücüsüdür ve fotovoltaik amaçlar için mükemmel optoelektronik özelliklere sahiptir, ancak laboratuvar boyutundaki hücrelerden geniş alan modüllerine ölçeklendirmeleri hala araştırma aşamasındadır. İnce film fotovoltaik malzemeler, silikon esaslı gofretlere kıyasla ince filmlerden oluşan modüllerin üretim maliyetinin azalması ve malzeme gereksinimlerinin azalması nedeniyle gelecekte muhtemelen cazip hale gelebilir. Oxford, Stanford ve diğer yerlerdeki 2019 üniversite laboratuvarlarında% 20-25 verimlilikle perovskite güneş pilleri bildirdi.

Gelecekteki diğer olası PV teknolojileri arasında organik, boya duyarlı ve kuantum noktalı fotovoltaikler bulunmaktadır. Organik fotovoltaikler (OPV'ler), üretimin ince film kategorisine girer ve tipik olarak silikon bazlı PV'ler tarafından görülen% 12-21'den daha düşük olan% 12 verimlilik aralığında çalışır. Organik fotovoltaikler çok yüksek saflık gerektirdiğinden ve nispeten reaktif olduklarından, enkapsüle edilmeleri gerekir, bu da üretim maliyetini büyük ölçüde artırır ve büyük ölçekli büyütmeler için uygun olmadıkları anlamına gelir. Boyaya duyarlı PV'ler verimlilik açısından OPV'lere benzer, ancak üretimi önemli ölçüde daha kolaydır. Bununla birlikte, bu boyaya duyarlı fotovoltaikler, sıvı elektrolit toksik olduğundan ve potansiyel olarak hücrede kullanılan plastiklere nüfuz edebileceğinden depolama sorunları ortaya çıkarır. Kuantum nokta güneş pilleri çözelti ile işlenir, yani potansiyel olarak ölçeklenebilirler, ancak şu anda% 12 verimlilikle zirveye ulaşıyorlar.

Ekonomi

Kaynak: Apricus

Yıllar içinde güneş fotovoltaik teknolojisinin temel maliyetlerinde, endüstri yapısında ve piyasa fiyatlarında büyük değişiklikler oldu ve küresel olarak endüstri değer zincirinde meydana gelen değişimlerin tutarlı bir resmini elde etmek bir zorluktur. Bunun nedeni: "maliyet ve fiyat değişikliklerinin hızı, çok sayıda üretim sürecini içeren PV tedarik zincirinin karmaşıklığı, sistem dengesi (BOS) ve komple PV sistemleriyle ilişkili kurulum maliyetleri, seçim farklı dağıtım kanalları ve PV'nin uygulandığı bölgesel pazarlar arasındaki farklılıklar ". Çeşitli ülkelerde fotovoltaik ticarileştirmeyi kolaylaştırmak için uygulamaya konan çok sayıda farklı politika destek girişimlerinden daha fazla karmaşıklık ortaya çıkmaktadır.

Yenilenebilir enerji teknolojileri, icadından bu yana genellikle daha ucuz hale geldi.

Donanım maliyetleri

1977'den beri geleneksel ( c-Si ) güneş pilleri için
vat başına fiyat .

1977'de kristal silikon güneş pili fiyatları 76.67 $ / W seviyesindeydi.

Toptan modül fiyatları 2000'li yılların başında Almanya ve İspanya'da cömert sübvansiyonlar ve polisilikon eksikliğinin sağladığı yüksek talep nedeniyle sabit kalsa da, 2008'deki piyasa çöküşünden sonra İspanyol sübvansiyonlarının aniden sona ermesiyle talep düştü. ve fiyat hızla 2,00 $ / W'a düştü. Üreticiler, inovasyon ve maliyetlerdeki düşüşler nedeniyle gelirdeki% 50 düşüşe rağmen pozitif bir işletme marjını koruyabildiler. 2011'in sonlarında, kristal silikon fotovoltaik modüller için fabrika çıkış fiyatları aniden 1,00 $ / W işaretinin altına düştü ve sektördeki pek çok kişiyi şaşırttı ve dünya çapında bir dizi güneş enerjisi üretim şirketinin iflas etmesine neden oldu. 1,00 $ / W maliyeti, PV endüstrisinde genellikle PV için şebeke paritesine ulaşıldığına işaret olarak kabul edilir , ancak çoğu uzman bu fiyat noktasının sürdürülebilir olduğuna inanmaz. Teknolojik gelişmeler, üretim süreci iyileştirmeleri ve endüstrinin yeniden yapılanması, daha fazla fiyat indiriminin mümkün olduğu anlamına gelebilir. Solarbuzz grubu tarafından izlenen güneş pillerinin ortalama perakende fiyatı 2011 yılı boyunca 3,50 $ / watt'tan 2,43 $ / watt'a düştü. 2013'te toptan satış fiyatları 0,74 $ / W'a düştü. Bu, Swanson yasasını destekleyen kanıt olarak gösterildi , ünlü Moore Yasasına benzer bir gözlem , güneş pili fiyatlarının endüstri kapasitesinin her iki katına çıktığında% 20 düştüğünü ifade ediyor.

Yukarıda belirtilen fiyatların çıplak modüller için olduğunu unutmayın, modül fiyatlarına bakmanın bir başka yolu da kurulum maliyetlerini dahil etmektir. ABD'de, Güneş Enerjisi Endüstrileri Birliği'ne göre, ev sahipleri için kurulu çatı üstü PV modüllerinin fiyatı 2006'da 9,00 $ / W'dan 2011'de 5,46 $ / W'a düştü. Endüstriyel tesisler tarafından ödenen fiyatlar dahil, ulusal kurulu fiyat 3,45 $ 'a düşüyor. / W. Bu, dünyanın başka yerlerinden belirgin şekilde daha yüksek, Almanya'da ev sahibi çatı üstü kurulumları ortalama 2,24 $ / W seviyesinde. Maliyet farklılıklarının, esas olarak ABD'deki daha yüksek düzenleme yüküne ve ulusal bir güneş enerjisi politikasının olmamasına dayandığı düşünülmektedir.

2012 sonu itibariyle Çinli üreticiler en ucuz modüllerde 0,50 $ / W üretim maliyetine sahipti. Bazı pazarlarda, bu modüllerin distribütörleri, fabrika çıkış fiyatından satın alarak ve pazarın destekleyebileceği en yüksek fiyattan satış yaparak ('değere dayalı fiyatlandırma') önemli bir marj kazanabilir.

Seviyelendirilmiş elektrik maliyeti

Elektrik ait levelised maliyeti (LCOE) projesi ömrü boyunca dağıtılan maliyetlere dayalı kWh başına maliyet ve watt başına fiyattan daha canlılığını hesaplanması için daha iyi bir metrik olduğu düşünülmektedir. LCOE'ler konuma bağlı olarak önemli ölçüde değişiklik gösterir. LCOE, müşterilerin yeni bir elektrik santraline yapılan yatırımda bile rüşvet vermesi için kamu hizmeti şirketine ödemesi gereken minimum fiyat olarak düşünülebilir. Şebeke paritesi kabaca LCOE geleneksel yerel şebeke fiyatları ile benzer bir fiyata düştüğünde elde edilir, ancak gerçekte hesaplamalar doğrudan karşılaştırılabilir değildir. Büyük endüstriyel PV kurulumları 2011'de Kaliforniya'da şebeke paritesine ulaştı. Çatı üstü sistemler için şebeke paritesinin şu anda çok daha uzakta olduğuna inanılıyordu. Birçok LCOE hesaplamasının doğru olduğu düşünülmemektedir ve büyük miktarda varsayım gereklidir. Modül fiyatları daha da düşebilir ve güneş enerjisi için LCOE buna bağlı olarak gelecekte düşebilir.

Gün içinde enerji talepleri arttığı ve azaldığı için ve güneş enerjisi güneşin batmasıyla sınırlı olduğundan, güneş enerjisi şirketleri de şebekeye daha istikrarlı alternatif enerji tedariki sağlamanın ek maliyetlerini hesaba katmalıdır. sistemi dengelemek veya enerjiyi bir şekilde depolamak (mevcut pil teknolojisi yeterli gücü depolayamaz). Bu maliyetler, ne LCOE hesaplamalarına dahil edilmez, ne de güneş enerjisi satın almayı daha cazip hale getirebilecek özel sübvansiyonlar veya primler değildir. Güneş ve rüzgar enerjisi üretimindeki güvenilmezlik ve zamansal değişim büyük bir sorundur. Bu uçucu güç kaynaklarının çok fazlası, tüm şebekenin istikrarsızlığına neden olabilir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde 2017 itibarıyla 0,05 $ / kWh altındaki güneş enerjisi çiftlikleri için elektrik satın alma anlaşması fiyatları yaygındır ve bazı Basra Körfezi ülkelerindeki en düşük teklifler yaklaşık 0,03 $ / kWh idi. Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı'nın amacı, kamu hizmeti şirketleri için solar PV için 0,03 $ / kWh'lik seviyelendirilmiş bir enerji maliyeti elde etmektir.

Sübvansiyonlar ve finansman

Tarife garantisi (FIT'ler) gibi fotovoltaik için mali teşvikler , genellikle elektrik tüketicilerine güneş-elektrik üretim sistemlerini kurmaları ve çalıştırmaları için sunulur ve bazı ülkelerde bu tür sübvansiyonlar, fotovoltaiklerin ekonomik olarak karlı kalabilmesinin tek yoludur. Almanya'da FIT sübvansiyonları genellikle bir kWh'lik normal perakende fiyatının (0,05 €) yaklaşık 0,13 € üzerindedir. PV FIT'leri endüstrinin benimsenmesi için çok önemli olmuştur ve 2011 itibariyle 50'den fazla ülkedeki tüketicilere sunulmaktadır. Almanya ve İspanya, PV için sübvansiyon sunma konusunda en önemli ülkeler olmuştur ve bu ülkelerin politikaları, geçmiş. Bazı ABD güneş pili imalat şirketleri defalarca, Çin hükümeti tarafından sağlanan sübvansiyonlar nedeniyle PV modülü maliyetlerinin düşen fiyatlarının elde edildiğinden ve bu ürünlerin adil piyasa fiyatlarının altına indirilmesinden şikayet ettiler. ABD'li üreticiler, kârlı kalmalarını sağlamak için genellikle yabancı tedarikler için yüksek tarifeler önermektedir. Bu endişelere yanıt olarak, Obama yönetimi, yerli üreticilerin fiyatlarını artırmak için 2012 yılında bu ürünlerin ABD'li tüketicilerine gümrük vergileri uygulamaya başladı. Trump yönetimi altında ABD hükümeti, güneş modülleri ticaretini kısıtlamak için ABD'li tüketicilere ek tarifeler koydu. Bununla birlikte ABD, endüstriyi sübvanse ederek tüketicilere modül satın almaları için% 30 federal vergi kredisi sunuyor. Hawaii'de federal ve eyalet sübvansiyonları, kurulum maliyetlerinin üçte ikisine kadar kesinti yapıyor.

Bazı çevreciler, PV üretim endüstrisini PV ile üretilen elektriğin maliyetlerini çok daha hızlı bir şekilde serbest bir pazarda fosil yakıtlarla rekabet edebilecek bir düzeye düşürmek için hükümet teşviklerinin kullanılması gerektiği fikrini desteklediler. Bu, üretim kapasitesi iki katına çıktığında, ölçek ekonomilerinin güneş enerjisi ürünlerinin fiyatlarının yarıya inmesine neden olacağı teorisine dayanmaktadır .

Kaliforniya'da PV, 2011'de şebeke paritesine ulaştı ve bu genellikle perakende elektrik fiyatlarında veya altında PV üretim maliyetleri olarak tanımlanır (yine de dağıtım ve diğer maliyetleri olmadan kömür veya gazla çalışan üretim için elektrik santrali fiyatlarının hala üzerindedir). Bununla birlikte, birçok ülkede, PV projeleri geliştirmek için hala sermayeye daha fazla erişime ihtiyaç vardır. Bu sorunu çözmek için menkul kıymetleştirme önerilmiş ve güneş fotovoltaik projelerinin gelişimini hızlandırmak için kullanılmıştır. Örneğin, SolarCity , 2013 yılında güneş enerjisi endüstrisinde ilk ABD varlık destekli güvenliği sundu .

Güneş pili verimleri

Güneş pili verimleri, amorf silikon bazlı güneş pilleri için% 6'dan deneysel çok bağlantılı konsantre fotovoltaiklerle % 44.0'a kadar değişmektedir . Ticari olarak temin edilebilen fotovoltaikler için güneş pili enerji dönüşüm verimleri yaklaşık% 14-22'dir.

Diğer

Fotovoltaik güç, aynı zamanda, yüksek klima kullanımının olduğu elektrik sistemlerinde, zirve talebe yakın bir zamanda (ondan önce) üretilir. Büyük ölçekli PV operasyonu, eğirme rezervleri şeklinde yedekleme gerektirdiğinden, günün ortasında marjinal üretim maliyeti tipik olarak en düşüktür, ancak PV elektrik üretirken sıfır değildir. Bu, bu makalenin Şekil 1'inde görülebilir: Şebekeye bağlı özel PV tesislerine sahip konut mülkleri için, elektrik gece gündüz olduğundan daha değerli olduğundan, üretim zamanı dahil edildiğinde mal sahibi ekstra para kazanabilir.

2012'de bir gazeteci, Amerikalıların enerji faturalarının kömürle çalışan enerjiden kaynaklanan karbondioksit emisyonlarına 50 $ / tonluk ekstra bir vergi uygulayarak yukarı doğru zorlanmasının, güneş PV'sinin tüketicilere daha uygun maliyetli görünmesine olanak sağlayabileceği teorisini ortaya attı. yerler.

Geleneksel olarak, güneş PV'den üretilen doğru akım (DC) , dönüştürme sırasında ortalama% 10'luk bir kayıpla, elektrik şebekesinde kullanılan alternatif akıma (AC) dönüştürülmelidir. Elektrikli araçlarda kullanılan piller DC kullandığından, bu tür ürünlerin sahibi, pili bir şekilde doğrudan güneş piline takabilirse daha yüksek verimlilik elde edebilir. Batarya ile çalışan cihazlar ve araçlar için DC'ye geri geçişte ek bir verimlilik kaybı meydana gelir.

Güncel gelişmeler

En iyi performans için, karasal PV sistemleri güneşle karşılaştıkları zamanı en üst düzeye çıkarmayı hedefler. Güneş izleyicileri bunu güneşi takip etmek için PV modüllerini hareket ettirerek gerçekleştirir. Statik monteli sistemler güneş yolunun analizi ile optimize edilebilir . PV modülleri genellikle açı için eşit, enlem tilt ayarlanır enlem , ama performans yaz veya kış için açıyı ayarlayarak geliştirilebilir. Genel olarak, diğer yarı iletken cihazlarda olduğu gibi, oda sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklar fotovoltaik modüllerin performansını düşürür.

Eğer güneş modüllerinin bir kısmı da, bir kulede birbiri üzerinde dikey olarak monte edilebilir zenit mesafe arasında güneş sıfırdan daha büyüktür, ve kule bir bütün olarak yatay açık olabilir ve buna ek olarak yaklaşık her modül bir yatay eksen. Böyle bir kulede modüller Güneş'i aynen takip edebilir. Böyle bir cihaz, döner bir disk üzerine monte edilmiş bir merdiven olarak tanımlanabilir . Bu merdivenin her basamağı, dikdörtgen bir güneş panelinin orta eksenidir . Güneşin zirve mesafesinin sıfıra ulaşması durumunda, bir güneş modülünün daha düşük olan üzerinde gölge oluşturmasını önlemek için "merdiven" kuzeye veya güneye döndürülebilir. Tam olarak dikey bir kule yerine, ekseni kutup yıldızına yönelik , yani Dünya'nın dönme eksenine paralel olan bir kule seçilebilir . Bu durumda eksen ile Güneş arasındaki açı her zaman 66 dereceden büyüktür. Güneşi takip etmek için bir gün boyunca sadece panelleri bu eksende çevirmek gerekir. Tesisler zemine monte edilebilir (ve bazen çiftçilik ve otlatma ile entegre edilebilir) veya bir binanın çatısına veya duvarlarına inşa edilebilir ( binaya entegre fotovoltaikler ).

Verimlilik

En İyi Araştırma-Hücre Verimliliği

Bir PV hücresinin elektriksel verimliliği, bir hücrenin belirli bir Güneş ışınımı için ne kadar elektrik gücü üretebileceğini temsil eden fiziksel bir özelliktir . Bir fotovoltaik hücrenin maksimum verimliliği için temel ifade, çıkış gücünün gelen güneş enerjisine oranıyla verilir (radyasyon akısı çarpı alanı)

Verimlilik, ideal laboratuvar koşullarında ölçülür ve PV hücresi veya modülünün maksimum elde edilebilir verimliliğini temsil eder. Gerçek verimlilik sıcaklık, ışınım ve spektrumdan etkilenir.

Bugüne kadarki en verimli güneş pili türü, Aralık 2014'te Fraunhofer ISE tarafından üretilen% 46,0 verimliliğe sahip çok bağlantılı yoğunlaştırıcı güneş pilidir . Konsantrasyon olmadan elde edilen en yüksek verimlilik , tescilli üçlü kullanarak% 35,8 ile Sharp Corporation tarafından sağlanan bir malzemeyi içerir. -2009'da birleşik üretim teknolojisi ve Boeing Spectrolab (% 40,7'si ayrıca üç katmanlı bir tasarım kullanıyor). ABD merkezli özel galyum arsenit (GaAs) PV üreticisi Alta Devices , esnek ve hafif uygulamalara adanmış "dünyanın en verimli güneş enerjisi" tek bağlantılı hücresine sahip olduğunu iddia eden% 26 verimlilikle ticari hücreler üretir. Silikon güneş pili için, ABD şirketi SunPower ,% 22,8'lik sertifikalı modül verimliliği ile liderliğini sürdürüyor ve pazar ortalaması olan% 15–18'in çok üzerinde. Bununla birlikte, rakip şirketler Güney Koreli şirketler grubu LG (% 21,7 verimlilik) veya Norveç REC Group (% 21,7 verimlilik) gibi yetişiyor .

Öncelikle rekabet avantajı için PV hücrelerinin ve modüllerinin dönüştürme verimliliğini artırmak için süregelen bir çaba vardır. Güneş pillerinin verimliliğini artırmak için , güneş spektrumuna uyan uygun bir bant aralığına sahip bir yarı iletken malzeme seçmek önemlidir . Bu, elektriksel ve optik özellikleri geliştirecektir. Ücret toplama yönteminin iyileştirilmesi, verimliliği artırmak için de yararlıdır. Geliştirilmekte olan birkaç malzeme grubu vardır. Çok yüksek verimli cihazlar (η>% 30), çok bağlantılı tandem hücreli GaAs ve GaInP2 yarı iletkenler kullanılarak yapılır. Yüksek verimli, düşük maliyetli hücrelere (η>% 20) ulaşmak için yüksek kaliteli, tek kristal silikon malzemeler kullanılır.

Organik fotovoltaik hücrelerdeki (OPV'ler) son gelişmeler, 1980'lerde piyasaya sürülmelerinden bu yana güç dönüşümü verimliliğinde% 3'ten% 15'in üzerine önemli ilerlemeler sağlamıştır. Bugüne kadar rapor edilen en yüksek güç dönüştürme verimliliği, küçük molekül için% 6,7 ila% 8,94, polimer OPV'ler için% 8,4 ila% 10,6 ve perovskit OPV'ler için% 7 ila% 21 arasında değişmektedir. OPV'lerin PV pazarında önemli bir rol oynaması bekleniyor. Son gelişmeler, çevreye zarar vermeyen ve yenilenebilir kalırken verimliliği artırmış ve maliyeti düşürmüştür.

Birkaç şirket, akıllı modüller adı verilen PV modüllerine güç optimize edicileri yerleştirmeye başladı . Bu modüller , her modül için ayrı ayrı maksimum güç noktası izleme (MPPT) gerçekleştirir, izleme için performans verilerini ölçer ve ek güvenlik özellikleri sağlar. Bu tür modüller ayrıca, bir modülün bir bölümü boyunca düşen bir gölgenin, modüldeki bir veya daha fazla hücre dizisinin elektrik çıktısının azalmasına neden olduğu gölgeleme efektlerini de telafi edebilir.

Hücrelerin performansının düşmesinin ana nedenlerinden biri aşırı ısınmadır. Bir güneş pilinin verimliliği, sıcaklıktaki her 1 santigrat derece artış için yaklaşık% 0,5 azalır. Bu, yüzey sıcaklığındaki 100 derecelik bir artışın bir güneş pilinin verimliliğini yaklaşık yarı yarıya azaltabileceği anlamına gelir. Kendi kendini soğutan güneş pilleri, bu soruna bir çözümdür. Yüzeyi soğutmak için enerji kullanmak yerine, piramit ve koni şekilleri silisten oluşturulabilir ve bir güneş panelinin yüzeyine bağlanabilir. Bunu yapmak, görünür ışığın güneş hücrelerine ulaşmasına izin verir , ancak kızılötesi ışınları (ısı taşıyan) yansıtır .


Sıcaklığın etkisi

Bir fotovoltaik (PV) modülün performansı çevresel koşullara, özellikle modül düzlemindeki küresel olay ışınımına G bağlıdır. Bununla birlikte, p – n bağlantısının sıcaklığı T aynı zamanda ana elektrik parametrelerini de etkiler: kısa devre akımı ISC, açık devre voltajı VOC ve maksimum güç Pmax. PV hücrelerinin farklı G ve T koşulları altında davranışıyla ilgili ilk çalışmalar birkaç on yıl öncesine dayanmaktadır.1-4 Genel olarak, VOC'nin T ile önemli bir ters korelasyon gösterdiği bilinmektedir, oysa ISC için bu korelasyon doğrudandır, ancak daha zayıftır, böylece bu artış, VOC'nin azalmasını telafi etmez. Sonuç olarak, T arttığında Pmax azalır. Bir güneş pilinin çıkış gücü ile bağlantı çalışma sıcaklığı arasındaki bu korelasyon, yarı iletken malzemeye bağlıdır ve bu, T'nin içsel taşıyıcıların, yani elektronların ve deliklerin konsantrasyonu, ömrü ve hareketliliği üzerindeki etkisinden kaynaklanmaktadır. , PV hücresinin içinde.

Sıcaklık hassasiyeti genellikle bazı sıcaklık katsayıları ile tanımlanır, her biri bağlantı sıcaklığına göre atıfta bulunduğu parametrenin türevini ifade eder. Bu parametrelerin değerleri herhangi bir PV modülü veri sayfasında bulunabilir; bunlar aşağıdaki gibidir:

- β VOC / ∂T ile verilen, T'ye göre VOC değişim katsayısı.

- α ISC'nin T'ye göre değişim katsayısı, ∂ISC / ∂T ile verilmiştir.

- δ Pmax / ∂T ile verilen, T'ye göre Pmax değişim katsayısı.


Bu katsayıları deneysel verilerden tahmin etme teknikleri literatürde bulunabilir. Birkaç çalışma, hücre veya modül sıcaklığına göre seri direncin değişimini analiz eder. Bu bağımlılık, akım-gerilim eğrisinin uygun şekilde işlenmesiyle incelenir. Seri direncin sıcaklık katsayısı, tek diyot modeli veya çift diyot modeli kullanılarak tahmin edilir.

Büyüme

1992'den beri yarı günlük arsa üzerinde
fotovoltaiklerin dünya çapında büyümesi

Güneş fotovoltaikleri hızla büyüyor ve dünya çapında kurulu kapasite 2018 yılına kadar yaklaşık 515 gigawatt'a (GW) ulaştı . Bir takvim yılında dünyanın PV kapasitesinin toplam güç çıkışı şu anda 500 TWh elektriğin üzerindedir. Bu, dünya çapındaki elektrik talebinin% 2'sini temsil etmektedir. 100'den fazla ülke solar PV kullanıyor. Çin'i Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya takip ederken , bir zamanlar dünyanın en büyük üreticisi olan Almanya'daki tesisler yavaşlıyor.

2017'de Science'ta yapılan bir araştırma, 2030 yılına kadar küresel PV kurulu kapasitelerinin 3.000 ila 10.000 GW arasında olacağını tahmin ediyor. 2010'daki EPIA / Greenpeace Solar Generation Paradigma Shift Senaryosu (eski adıyla Advanced Scenario), 2030 yılına kadar 1.845 GW PV sisteminin dünya çapında yaklaşık 2.646 TWh / yıl elektrik üretebileceğini gösteriyor. İle birlikte enerji kullanım etkinliği iyileştirmeler, bu dünya nüfusunun% 9'dan fazla elektrik ihtiyacını temsil eder. 2050 yılına kadar, tüm elektriğin% 20'den fazlası fotovoltaik tarafından sağlanabilecek.

Bloomberg New Energy Finance'den Michael Liebreich , güneş enerjisi için bir devrilme noktası öngörüyor. Rüzgar ve güneş enerjisinden elde edilen enerjinin maliyetleri, keskin bir şekilde düştüğü ve düşmeye devam edeceği için, dünyanın bazı bölgelerinde geleneksel elektrik üretiminin maliyetinin altındadır. Ayrıca, elektrik şebekesinin dünya çapında büyük ölçüde genişletildiğini ve yenilenebilir kaynaklardan elektrik almaya ve dağıtmaya hazır olduğunu iddia ediyor. Buna ek olarak, dünya çapında elektrik fiyatları, kısmen tüketiciler tarafından coşkuyla benimsenen yenilenebilir enerji kaynaklarının güçlü baskısı altına girdi.

Deutsche Bank , gelecek fotovoltaik endüstrisi için "ikinci bir altına hücum" görüyor. Şebeke paritesine Ocak 2014 itibariyle en az 19 pazarda ulaşıldı. Fotovoltaikler, garantili tarifelerin ötesine geçecek ve dağıtım arttıkça ve fiyatlar düşmeye devam ettikçe daha rekabetçi hale gelecektir.

Haziran 2014'te Barclays , ABD kamu hizmet şirketlerinin tahvillerini düşürdü. Barclays, merkezi olmayan PV sistemleri ve konut elektrik depolamasının bir kombinasyonu nedeniyle artan bir öz tüketim ile daha fazla rekabet bekliyor . Bu, kuruluşun iş modelini temelden değiştirebilir ve sistemi önümüzdeki on yıl içinde dönüştürebilir, çünkü bu sistemler için fiyatların düşeceği tahmin edilmektedir.

2019'da Çin, kurulu 205 GW ile lider konumdadır. İkincisi 132 GW ile Avrupa Birliği. İkinci Eyalet 76 GW ile ABD'dir. Üçüncüsü 63 GW ile Japonya'dır. 10'uncu, 10 GW ile Fransa. 4 Yılda kurulu kapasite hızla artmaktadır. Tüm elektrik sisteminin PV kısmında lider% 14,8 ile Honduras'tır.

Vietnam, 2019 itibariyle Güneydoğu Asya'daki en yüksek kurulu kapasiteye sahip, yaklaşık 4,5 GW. Kişi başına yıllık yaklaşık 90 W'lık yıllık kurulum oranı, Vietnam'ı dünya liderleri arasına yerleştiriyor.

Büyümenin Önündeki Etkenler ve Engeller

Cömert Besleme Tarifesi (FIT) ve vergi muafiyetleri gibi destekleyici politikaların, Vietnam'ın güneş PV patlamasının temel yakın etkenleri olduğu görülmüştür. Altta yatan etmenler arasında hükümetin enerjinin kendi kendine yeterliliğini artırma arzusu ve halkın yerel çevre kalitesine olan talebi bulunmaktadır.

Önemli bir engel, sınırlı iletim şebekesi kapasitesidir.

2019'daki en iyi 10 PV ülkesi (MW)
2019 Yılı Kurulu ve Toplam Güneş Enerjisi Kapasitesi (MW)
# Ulus Toplam kapasite Eklenen Kapasite
1 Çin Çin 204.700 30.100
2 Amerika Birleşik Devletleri Amerika Birleşik Devletleri 75.900 13.300
3 Japonya Japonya 63.000 7.000
4 Almanya Almanya 49.200 3.900
5 Hindistan Hindistan 42.800 9.900
6 İtalya İtalya 20.800 600
7 Avustralya Avustralya 15.928 3.700
8 Birleşik Krallık Birleşik Krallık 13.300 233
9 Güney Kore Güney Kore 11.200 3.100
10 Fransa Fransa 9.900 900

Veriler: IEA-PVPS Global PV Markets 2020 Raporu, Nisan 2020 Eksiksiz ve sürekli güncellenen bir liste için Ülkelere göre güneş enerjisine
de bakın

Fotovoltaik teknolojilerin çevresel etkileri

Etki türleri

Güneş fotovoltaik (PV) hücreleri temiz enerji üretimi için umut vaat ederken, bunların yerleştirilmesi üretim maliyetleri, malzeme mevcudiyeti ve toksisite nedeniyle engelleniyor. Etkilerini araştırmak için gereken veriler bazen oldukça büyük miktarda belirsizlikten etkilenir. Örneğin, bilimsel literatürdeki sistematik ve doğru analizlerin olmaması nedeniyle insan emeği ve su tüketimi değerleri tam olarak değerlendirilmemiştir.

Yaşam döngüsü değerlendirmesi (LCA), PV'den kaynaklanan çevresel etkileri belirlemenin bir yöntemidir. Birinci nesil , ikinci nesil ve üçüncü nesil dahil olmak üzere çeşitli PV türleri üzerinde birçok çalışma yapılmıştır . Genellikle bu PV LCA çalışmaları, sistem sınırını kapatmak için bir yuva seçer çünkü çalışmaların yapıldığı sırada bu, henüz ticari olarak mevcut olmayan yeni bir teknolojidir ve sistem bileşenleri ve bertaraf yöntemlerinin gerekli dengesi bilinmemektedir.

Geleneksel bir LCA, küresel ısınma potansiyeli , ekotoksisite , insan toksisitesi, su tükenmesi ve diğerleri arasında değişen birçok farklı etki kategorisine bakabilir .

PV'nin çoğu LCA'sı iki kategoriye odaklanmıştır: kWh başına karbondioksit eşdeğerleri ve enerji geri ödeme süresi (EPBT). EPBT, "bir PV sisteminin yaşam döngüsü boyunca gereken toplam yenilenebilir ve yenilenemez birincil enerjiyi telafi etmek için gereken süre" olarak tanımlanır. Birinci ve ikinci nesil PV'den EPBT'nin 2015 tarihli bir incelemesi, gömülü enerjide hücrelerin verimliliğinden daha fazla varyasyon olduğunu ortaya koydu; bu da, EPBT'de daha büyük bir düşüşe sahip olmak için azaltılması gereken temelde gömülü enerji olduğunu ima etti. PV'ye bağlı etkileri belirlemedeki bir zorluk, atıkların üretim aşamasında havaya, suya veya toprağa salınıp bırakılmadığını belirlemektir. PV sistemlerinin kullanım ömrü boyunca emisyonları ve salınımları anlamaya çalışmak için araştırmalar devam etmektedir.

Birinci nesil PV'nin etkileri

Kristal silikon modüller, en yaygın olarak kullanıldıklarından, LCA açısından en kapsamlı çalışılan PV tipidir. Tek kristalli silikon fotovoltaik sistemler (mono-si) ortalama% 14.0 verimliliğe sahiptir. Hücreler, güneşin ön elektrota çarpmasıyla ön elektrot, yansıma önleyici film, n-katman, p-katman ve arka elektrot yapısını takip etme eğilimindedir. EPBT, 1,7 ila 2,7 yıl arasında değişir. CO kapısına beşiği 2 72.2 gram -eq / kW aralığı 37.3 den.

Çok kristalli silikon (multi-si) fotovoltaik hücreler üretme teknikleri, mono-si'den daha basit ve daha ucuzdur, ancak ortalama% 13,2 oranında daha az verimli hücreler yapma eğilimindedir. EPBT, 1,5 ila 2,6 yıl arasında değişir. CO kapısına beşiği 2 -eq / kW aralığı 28.5 ila 69 gram arasında değişmektedir. Bazı çalışmalar EPBT ve GWP'nin ötesine geçerek diğer çevresel etkilere bakmıştır. Böyle bir çalışmada, Yunanistan'daki konvansiyonel enerji karışımı multi-si PV ile karşılaştırılmış ve kanserojenler, eko-toksisite, asitlenme, ötrofikasyon ve diğer on bir diğerleri dahil olmak üzere etkilerde% 95 genel bir azalma tespit edilmiştir.

İkinci nesilden etkiler

Kadmiyum tellür (CdTe), toplu olarak ikinci nesil cihazlar olarak bilinen en hızlı büyüyen ince film bazlı güneş pillerinden biridir. Bu yeni ince filmli cihaz aynı zamanda geleneksel Si cihazlarıyla benzer performans kısıtlamalarını ( Shockley-Queisser verimlilik sınırı ) paylaşır, ancak üretim sırasında hem malzeme hem de enerji tüketimini azaltarak her bir cihazın maliyetini düşürmeyi vaat eder. Bugün CdTe'nin küresel pazar payı 2008'deki% 4,7'den% 5,4'tür. Bu teknolojinin en yüksek güç dönüştürme verimliliği% 21'dir. Hücre yapısı, cam substrat (yaklaşık 2 mm), şeffaf iletken katman, CdS tampon katman (50-150 nm), CdTe emici ve bir metal temas katmanı içerir.

CdTe PV sistemleri, üretimlerinde birim elektrik üretimi başına diğer ticari PV sistemlerine göre daha az enerji girdisi gerektirir. Ortalama CO 2 -eq / kWh yaklaşık 18 gramdır (beşikten kapıya). CdTe, 0,3 ile 1,2 yıl arasında değişen tüm ticari PV teknolojileri arasında en hızlı EPBT'ye sahiptir.

Copper Indium Gallium Diselenide (CIGS), kalkopirit yarı iletkenlerin bakır indiyum diselenid (CIS) ailesine dayanan ince film güneş pilidir . CIS ve CIGS genellikle CIS / CIGS topluluğu içinde birbirinin yerine kullanılır. Hücre yapısı, substrat olarak soda kireç camını, arka temas olarak Mo katmanını, emici katman olarak CIS / CIGS'yi, tampon katmanı olarak kadmiyum sülfit (CdS) veya Zn (S, OH) x'i ve tampon katmanı olarak ZnO: Al içerir. ön temas. CIGS, geleneksel silikon güneş pili teknolojilerinin yaklaşık 1 / 100'ü kalınlığındadır. Montaj için gerekli malzemeler kolayca temin edilebilir ve watt güneş pili başına daha az maliyetlidir. CIGS tabanlı güneş enerjisi cihazları, zamanla performans düşüşüne direnir ve sahada oldukça kararlıdır.

CIGS'in bildirilen küresel ısınma potansiyeli etkileri, farklı güneş ışınımı (1,700 ila 2,200 kWh / m 2 / yıl) ve güç dönüştürme verimliliği (% 7,8 - 9,12) için üretilen 20,5 - 58,8 gram CO 2 -eq / kWh elektrik arasında değişmektedir . EPBT 0.2 ile 1.4 yıl arasında değişirken, EPBT'nin uyumlaştırılmış değeri 1.393 yıl olarak bulunmuştur. Toksisite, kadmiyum ve galyum içerdiğinden, CIGS modüllerinin tampon katmanında bir sorundur. CIS modülleri herhangi bir ağır metal içermez.

Üçüncü nesilden etkiler

Üçüncü nesil PV'ler, hem birinci hem de ikinci nesil cihazların avantajlarını birleştirmek için tasarlanmıştır ve birinci ve ikinci nesil PV hücreleri için teorik bir limit olan Shockley-Queisser limitine sahip değildirler . Üçüncü nesil bir cihazın kalınlığı 1 um'den azdır.

Ortaya çıkan bir alternatif ve gelecek vaat eden bir teknoloji, metilamonyum kurşun halojenür perovskitlerden yapılmış organik-inorganik bir hibrit güneş hücresine dayanmaktadır. Perovskite PV hücreleri , son birkaç yılda hızla gelişti ve PV araştırmaları için en çekici alanlardan biri haline geldi. Hücre yapısı, bir metal arka kontak (Al, Au veya Ag'den yapılabilir), bir delik transfer katmanı (spiro-MeOTAD, P3HT, PTAA, CuSCN, CuI veya NiO) ve emici katman (CH 3 NH 3 PbIxBr 3 -x, CH 3 NH 3 PbIxCl 3 -x ya da CH 3 NH 3 PBI 3 ), bir elektron aktarım katmanı (TiOz, ZnO, Al 2 O 3 veya SnO 2 ) ve bir üst temas tabakası (flor takviyeli kalay oksit ya da kalay katkılı indiyum oksit).

Perovskit güneş pillerinin çevresel etkilerini ele almak için sınırlı sayıda yayınlanmış çalışma bulunmaktadır. En büyük çevresel sorun, emici tabakada kullanılan kurşundur. Perovskite hücrelerinin kararsızlığından dolayı kurşun, kullanım aşamasında sonunda tatlı suya maruz kalabilir. Bu LCA çalışmaları, insan ve perovskit güneş pillerinin ekotoksisitesine baktı ve şaşırtıcı derecede düşük olduklarını ve çevresel bir sorun olmayabileceğini buldu. Perovskite PV'lerin küresel ısınma potansiyelinin 24–1500 gram CO 2 -eq / kWh elektrik üretimi aralığında olduğu bulundu . Benzer şekilde, yayınlanan makalenin rapor edilen EPBT'si 0.2 ila 15 yıl arasındadır. Rapor edilen geniş değer yelpazesi, bu çalışmalarla ilgili belirsizlikleri vurgulamaktadır. Çelik ve ark. (2016), perovskite PV LCA çalışmalarında yapılan varsayımları eleştirel olarak tartıştı.

İki yeni ümit verici ince film teknolojisi bakır çinko kalay sülfür (Cu 2 ZnSnS 4 veya CZTS), çinko fosfit (Zn 3 P 2 ) ve tek duvarlı karbon nano tüplerdir (SWCNT). Bu ince filmler şu anda yalnızca laboratuvarda üretilmektedir ancak gelecekte ticarileştirilebilir. CZTS ve (Zn 3 P 2 ) proseslerinin üretiminin sırasıyla CIGS ve CdTe'nin mevcut ince film teknolojilerine benzer olması beklenmektedir. SWCNT PV'nin soğurucu katmanının CoMoCAT yöntemi ile sentezlenmesi beklenir. CIGS ve CdTe gibi yerleşik ince filmlerin aksine, CZTS, Zn 3 P 2 ve SWCNT PV'ler toprak bol, toksik olmayan malzemelerden yapılır ve yıllık olarak mevcut dünya tüketiminden daha fazla elektrik üretme potansiyeline sahiptir. CZTS ve Zn 3 P 2 bu nedenlerle iyi bir vaat sunsa da, ticari üretimlerinin belirli çevresel etkileri henüz bilinmemektedir. CZTS ve Zn 3 P 2'nin küresel ısınma potansiyeli 38 ve 30 gram CO 2 -eq / kWh bulunurken bunlara karşılık gelen EPBT sırasıyla 1.85 ve 0.78 yıl bulundu. Genel olarak, CdTe ve Zn 3 P 2 benzer çevresel etkilere sahiptir, ancak CIGS ve CZTS'den biraz daha iyi performans gösterebilir. Çelik ve ark. SWCNT PV'lerin çevresel etkileri üzerine ilk LCA çalışmasını, laboratuvar yapımı% 1 verimli bir cihaz ve istek uyandıran% 28 verimli dört hücreli tandem cihazı da dahil olmak üzere gerçekleştirdi ve sonuçları mono-Si'yi referans noktası olarak kullanarak yorumladı. Sonuçlar, monokristal Si (mono-Si) ile karşılaştırıldığında,% 1 SWCNT'den kaynaklanan çevresel etkilerin, esas olarak üç yıllık kısa ömür nedeniyle ∼18 kat daha yüksek olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, aynı kısa ömürle bile,% 28 hücre, mono-Si'den daha düşük çevresel etkilere sahipti.

Organik ve polimer fotovoltaik (OPV) nispeten yeni bir araştırma alanıdır. Geleneksel OPV hücre yapısı katmanları, güneşin şeffaf elektroda çarptığı yarı saydam bir elektrot, elektron engelleme katmanı, tünel bağlantısı, delikleri engelleme katmanı, elektrottan oluşur. OPV, üretim maliyetini düşüren ve daha çevre dostu hale getiren bir elektrot malzemesi olarak gümüşü karbonla değiştirir. OPV esnektir, düşük ağırlıktadır ve seri üretim için rulodan ruloya üretim ile iyi çalışır. OPV, "enerji geri ödeme sürelerini mümkün kılan basit baskı ekipmanı üzerinde yalnızca ortam işleme koşullarını kullanarak çok düşük işlem sıcaklıkları yoluyla son derece düşük yapılandırılmış enerjiye bağlanan yalnızca bol miktarda eleman" kullanır. Mevcut verimlilikler% 1-6,5 arasında değişmektedir, ancak teorik analizler% 10'un ötesinde verimlilik vaat ettiğini göstermektedir.

Her katman için farklı malzemeler kullanan birçok farklı OPV konfigürasyonu mevcuttur. OPV teknolojisi, şu anda daha kısa bir işletim ömrü sunsalar bile EPBT açısından mevcut PV teknolojilerine rakip oluyor. Bir 2013 Çalışma 12 farklı konfigürasyonları açısından analiz% 2 verim ile, EPBT 1 metre için 0.29 ila 0.52 yıl arasında değişen 2 PV. OPV için ortalama CO 2 -eq / kWh 54.922 gramdır.

Başvurular

Fotovoltaik sistemler

Bir fotovoltaik sistem veya güneş PV sistemi, fotovoltaik yoluyla kullanılabilir güneş enerjisi sağlamak için tasarlanmış bir güç sistemidir. Güneş ışığını emmek ve doğrudan elektriğe dönüştürmek için güneş panelleri, elektrik akımını DC'den AC'ye değiştirmek için bir güneş invertörü, ayrıca montaj, kablolama ve diğer elektrikli aksesuarlar dahil olmak üzere birkaç bileşenden oluşan bir düzenlemeden oluşur. PV sistemleri, birkaç ila birkaç on kilovatlık kapasiteye sahip küçük, çatıya monte edilmiş veya binaya entegre sistemlerden , yüzlerce megavatlık büyük ölçekli elektrik santrallerine kadar çeşitlilik gösterir . Günümüzde çoğu PV sistemi şebekeye bağlıyken , bağımsız sistemler pazarın yalnızca küçük bir bölümünü oluşturuyor.

  • Çatı ve bina entegre sistemleri
Yarı ahşap evde çatı üstü PV
Fotovoltaik diziler genellikle binalarla ilişkilendirilir: ya bunlara entegre edilir, üzerlerine monte edilir ya da zemine yakın bir yere monte edilir. Çatı üstü PV sistemleri çoğunlukla mevcut binalara yeniden uyarlanır, genellikle mevcut çatı yapısının üstüne veya mevcut duvarlara monte edilir. Alternatif olarak, bir dizi binadan ayrı olarak yerleştirilebilir, ancak binaya güç sağlamak için kabloyla bağlanabilir. Binaya entegre fotovoltaikler (BIPV), elektrik gücünün ana veya yardımcı kaynağı olarak yeni evsel ve endüstriyel binaların çatısına veya duvarlarına giderek daha fazla dahil edilmektedir. Bazen entegre PV hücreli çatı kiremitleri de kullanılır. Çatıya monte edilen güneş panelleri, havanın dolaşabileceği açık bir boşluk olması koşuluyla , gündüzleri binalar üzerinde pasif bir soğutma etkisi sağlayabilir ve ayrıca geceleri biriken ısıyı içeride tutabilir. Tipik olarak, konut tipi çatı üstü sistemleri 5-10 kW civarında küçük kapasitelere sahipken, ticari çatı tipi sistemler genellikle birkaç yüz kilovattır. Çatı sistemleri, zemine monte edilen şebeke ölçekli santrallerden çok daha küçük olmasına rağmen, dünya çapındaki kurulu kapasitenin çoğunu oluştururlar.
  • Yoğunlaştırıcı fotovoltaikleri
Yoğunlaştırıcı fotovoltaikleri (CPV), geleneksel düz plaka PV sistemlerinin aksine, güneş ışığını küçük, ancak yüksek verimli, çok bağlantılı (MJ) güneş pillerine odaklamak için lensler ve kavisli aynalar kullanan bir fotovoltaik teknolojidir . Ek olarak, CPV sistemleri , verimliliklerini daha da artırmak için genellikle güneş izleyicileri ve bazen bir soğutma sistemi kullanır. Devam eden araştırma ve geliştirme hızla yarar ölçekli segmentinde ve yüksek güneş alanlarındaki rekabet güçlerini geliştirmektedir insolation .
  • Fotovoltaik termal hibrit güneş kollektörü
Fotovoltaik termal hibrit güneş kolektörü (PVT), güneş radyasyonunu termal ve elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir . Bu sistemler, güneş ışığını elektriğe dönüştüren bir güneş PV hücresini, kalan enerjiyi yakalayan ve PV modülünden atık ısıyı ortadan kaldıran bir güneş termal kolektörü ile birleştirir. Hem elektriğin hem de ısının yakalanması, bu cihazların daha yüksek ekserjiye sahip olmalarına ve dolayısıyla tek başına solar PV veya solar termalden daha genel enerji verimli olmasına izin verir .
  • Güç istasyonları
Topaz Güneş Çiftliği uydu görüntüsü
Tüm dünyada pek çok hizmet ölçeğinde güneş enerjisi çiftliği inşa edilmiştir. 2011 yılında 579 megawatt (MW AC ) Solar Star projesi önerildi ve bunu gelecekte Desert Sunlight Solar Farm ve Topaz Solar Farm (her ikisi de 550 MW AC kapasiteli, Amerikan şirketi tarafından inşa edilecek) takip edecek. İlk Güneş kullanarak CdTe modülleri , bir ince film PV teknolojisi. Üç elektrik santrali de Kaliforniya çölünde kurulacak. Solar Star projesi 2015 yılında tamamlandığında, o zamanlar dünyanın en büyük fotovoltaik güç istasyonuydu .
  • Agrivoltaik
Güneş enerjisi üretimini tarıma entegre etmeye çalışan dünya çapında bir dizi deneysel güneş çiftliği kuruldu . Bir İtalyan üretici, geleneksel sabit monteli sistemlerden daha fazla elektrik üretmek için güneşin gökyüzündeki günlük yolunu izleyen bir tasarım geliştirdi.
  • Kırsal alan elektrifikasyonu
Pek çok köyün şebekeden beş kilometreden daha uzak olduğu gelişmekte olan ülkeler , fotovoltaikleri giderek daha fazla kullanıyor. Hindistan'ın uzak bölgelerinde bir kırsal aydınlatma programı, gazyağı lambalarının yerine güneş enerjisiyle çalışan LED aydınlatma sağlıyor. Güneş enerjisiyle çalışan lambalar, birkaç aylık gazyağı tedarikinin maliyeti ile satıldı. Küba, şebekenin olmadığı bölgelere güneş enerjisi sağlamak için çalışıyor. Şebekeden bağımsız güneş enerjisi kullanımının daha karmaşık uygulamaları arasında 3B yazıcılar bulunur . RepRap 3D yazıcılar, sürdürülebilir kalkınma için dağıtılmış üretimi mümkün kılan fotovoltaik teknolojisi ile güneş enerjisiyle güçlendirilmiştir . Kârlılığın olmaması bu tür çabaları insani çabalara düşürse de, bunlar sosyal maliyetlerin ve faydaların güneşe çıkmak için mükemmel bir durum sunduğu alanlardır. Bununla birlikte, 1995 yılında , elverişsiz ekonomi, teknik destek eksikliği ve kuzeyden güneye teknoloji transferinin gizli nedenleri mirası nedeniyle, kırsal güneş enerjisi elektrifikasyonu projelerini sürdürmenin zor olduğu görülmüştür.
  • Bağımsız sistemler
On yıl kadar öncesine kadar, PV, hesap makinelerine ve yeni cihazlara güç sağlamak için sıklıkla kullanıldı. Entegre devrelerdeki iyileştirmeler ve düşük güçlü sıvı kristal ekranlar , bu tür cihazlara pil değişimleri arasında birkaç yıl boyunca güç sağlamayı mümkün kılarak PV kullanımını daha az yaygın hale getirir. Buna karşılık, güneş enerjisiyle çalışan uzaktan sabitlenmiş cihazlar, önemli bağlantı maliyetinin şebeke gücünü engelleyici bir şekilde pahalı hale getirdiği yerlerde son zamanlarda artan bir kullanım görmüştür. Bu tür uygulamalar arasında güneş lambaları , su pompaları, park sayaçları , acil durum telefonları , çöp sıkıştırıcıları , geçici trafik işaretleri, şarj istasyonları ve uzaktan koruma direkleri ve sinyalleri bulunur.
  • Yüzen güneş
Arazinin sınırlı olabileceği durumlarda, PV yüzer güneş enerjisi olarak kullanılabilir . Mayıs 2008'de, Oakville, CA'daki Far Niente Şaraphanesi, 994 fotovoltaik güneş panelini 130 ponton üzerine kurarak ve bunları şaraphanenin sulama havuzunda yüzdürerek dünyanın ilk "floatovoltaik" sistemine öncülük etti. Yüzer sistem yaklaşık 477 kW'lık tepe çıkış üretir ve havuza bitişik bir dizi hücre ile birleştirildiğinde, şaraphanenin elektrik tüketimini tamamen dengeleyebilir. Yüzen bir sistemin birincil faydası, başka bir amaç için kullanılabilecek değerli arazi alanını feda etme ihtiyacını ortadan kaldırmasıdır. Far Niente Şaraphanesi durumunda, yüzer sistem, kara tabanlı bir sistem için gerekli olan bir dönümün dörtte üçünü kurtardı. Bu arazi alanı bunun yerine tarım için kullanılabilir. Yüzen bir güneş sisteminin bir başka yararı da, panellerin karada olduğundan daha düşük bir sıcaklıkta tutulması ve bu da daha yüksek bir güneş enerjisi dönüşüm verimliliğine yol açmasıdır. Yüzen paneller ayrıca buharlaşma yoluyla kaybedilen su miktarını azaltır ve yosun oluşumunu engeller.
  • Ulaşımda
PV, geleneksel olarak uzayda elektrik gücü için kullanılmıştır. PV, nakliye uygulamalarında itici güç sağlamak için nadiren kullanılır, ancak teknelerde ve arabalarda yardımcı güç sağlamak için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bazı otomobillerde, sıcak günlerde iç sıcaklıkları sınırlandırmak için güneş enerjisiyle çalışan klima bulunur. Kendi kendine yeten bir güneş enerjili aracın sınırlı gücü ve kullanımı olacaktır, ancak güneş enerjisiyle şarj edilen bir elektrikli araç , ulaşım için güneş enerjisinin kullanılmasına izin verir. Güneş enerjisiyle çalışan arabalar, tekneler ve uçaklar, en pratik ve muhtemelen güneş arabaları olmak üzere gösterildi . İsviçreli güneş uçak , Solar Impulse 2 , elde tarihindeki en uzun kesintisiz yalnız uçuş ve ilk güneş enerjili tamamladı havadan çevresini 2016 yılında dünyanın.
  • Telekomünikasyon ve sinyalizasyon
Solar PV gücü, yerel telefon santrali, radyo ve TV yayıncılığı, mikrodalga ve diğer elektronik iletişim bağlantıları gibi telekomünikasyon uygulamaları için idealdir. Bunun nedeni, çoğu telekomünikasyon uygulamasında, depolama pillerinin halihazırda kullanımda olması ve elektrik sisteminin temelde DC olmasıdır. Engebeli ve dağlık arazide, dalgalı arazi nedeniyle engellendiklerinde veya geri yansıtıldıklarında radyo ve TV sinyalleri ulaşamayabilir. Bu konumlarda, yerel nüfus için sinyali almak ve yeniden iletmek için düşük güçlü vericiler (LPT) kurulur.
  • Uzay aracı uygulamaları
Bölüm Juno 'güneş dizi s
Uzay aracındaki güneş panelleri genellikle sensörleri, aktif ısıtma ve soğutmayı ve iletişimi çalıştırmak için tek güç kaynağıdır. Bir pil, bu enerjiyi güneş panelleri gölgede olduğunda kullanılmak üzere depolar. Bazılarında, güç aynı zamanda uzay aracı itme gücü için de kullanılır - elektrikli tahrik . Uzay aracı, 1958'de ABD tarafından fırlatılan Vanguard 1 uydusunda kullanılan silikon güneş pillerinden başlayarak, fotovoltaiklerin en eski uygulamalarından biriydi . O zamandan beri, güneş enerjisi, MESSENGER sondasından Merkür'e kadar çeşitli görevlerde kullanılmaktadır. Jüpiter'e Juno sondası olarak güneş sisteminde çok uzaklarda . Uzayda uçan en büyük güneş enerjisi sistemi , Uluslararası Uzay İstasyonu'nun elektrik sistemidir . Kilogram başına üretilen gücü artırmak için, tipik uzay aracı güneş panelleri , galyum arsenit (GaAs) ve diğer yarı iletken malzemelerden yapılmış yüksek maliyetli, yüksek verimli ve yakın paketlenmiş dikdörtgen çok bağlantılı güneş pilleri kullanır .
  • Özel Güç Sistemleri
Fotovoltaikler, aynı zamanda, yüksek sıcaklıklarda ve heterojen yakıcılar gibi tercih edilen ışıma yayma özellikleriyle nesneler için enerji dönüştürme cihazları olarak da dahil edilebilir .
  • İç Mekan Fotovoltaikleri (IPV)
İç mekan fotovoltaikleri, akıllı sensörler ve iletişim cihazları gibi Nesnelerin İnternetine güç sağlama potansiyeline sahiptir ve güç tüketimi, toksisite ve bakım gibi pil sınırlamalarına bir çözüm sunar . LED'ler ve flüoresan ışıklar gibi iç ortam aydınlatması, küçük elektronik cihazlara veya düşük güç gerektiren cihazlara güç sağlamak için yeterli radyasyon yayar. Bu uygulamalarda, iç mekan fotovoltaikleri , özellikle önümüzdeki yıllarda kurulacak olan önemli sayıda kablosuz sensörle birlikte, kablosuz ağların güvenilirliğini artırabilecek ve kullanım ömürlerini artırabilecektir .
Güneş radyasyonuna erişim eksikliğinden dolayı , iç mekan fotovoltaikleri tarafından hasat edilen enerjinin yoğunluğu genellikle güneş ışığından üç kat daha küçüktür ve bu da fotovoltaik hücrelerin verimliliğini etkileyecektir. İç mekanda hafif hasat için optimum bant aralığı , dış mekanda hafif hasat için optimum 1,4 eV ile karşılaştırıldığında yaklaşık 1,9-2 eV'dir. Optimum bant aralığındaki artış, aynı zamanda verimliliği de etkileyen daha büyük bir açık devre voltajına (VOC) neden olur. Pazardaki en yaygın fotovoltaik hücre türü olan silikon fotovoltaikler, güneş ışığında% 26 verimliliğine kıyasla, iç ortam ışığını toplarken yalnızca yaklaşık% 8'lik bir verime ulaşabilir. Olası bir alternatif amorf silikon, a-Si kullanmaktır , çünkü kristalin muadiline kıyasla 1.6 eV daha geniş bir bant boşluğuna sahiptir, bu da iç mekan ışık spektrumlarını yakalamaya daha uygun olmasına neden olur.
İç mekan fotovoltaikleri için diğer gelecek vaat eden malzemeler ve teknolojiler arasında ince film malzemeleri , III-V hafif biçerdöverler, organik fotovoltaikler (OPV) ve perovskite güneş pilleri bulunmaktadır .
  • İnce film malzemeleri, özellikle CdTe , 1.5 eV'lik bir bant aralığı ile düşük ışık ve dağınık koşullar altında iyi performans sergilemiştir.
  • Bazı tek bağlantılı III-V hücrelerinde,% 20'nin üzerinde bir verimlilikle iç mekan aydınlatması altında iyi performans sağladığı gösterilen 1,8 ila 1,9 eV aralığında bant boşlukları vardır.
  • Güneş ışığı altında enerji hasadında düşük verimliliğe sahip olmasına rağmen, iç mekan aydınlatmasında% 16'nın üzerinde verimlilik gösteren çeşitli organik fotovoltaikler olmuştur. Bunun nedeni, OPV'lerin inorganik PV'lere kıyasla iç mekan aydınlatmasını daha verimli bir şekilde dönüştürmelerine olanak tanıyan büyük bir absorpsiyon katsayısına, ayarlanabilir absorpsiyon aralıklarına ve loş ışıkta küçük kaçak akımlara sahip olmasıdır.
  • Perovskite güneş pilleri, düşük ışık seviyelerinde% 25'in üzerinde verimlilik sergilemek için test edilmiştir. Perovskit güneş pilleri genellikle kurşun içerir ve bu da toksisite endişesini artırırken, kurşunsuz perovskitten ilham alan malzemeler de iç mekan fotovoltaikleri olarak umut vaat etmektedir. Perovskite hücreleri üzerinde çok sayıda araştırma yapılırken, IPV olasılıklarını keşfetmek ve nesnelerin internetini güçlendirmek için kullanılabilecek ürünler geliştirmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Fotoğraf sensörleri

Photosensors olan sensörler arasında açık veya başka elektromanyetik radyasyon . Bir foto detektör, ışık fotonlarını akıma dönüştüren bir p – n bağlantısına sahiptir. Soğurulan fotonlar , tükenme bölgesinde elektron deliği çiftleri oluşturur . Fotodiyotlar ve foto transistörler, birkaç foto detektör örneğidir. Güneş pilleri , emilen ışık enerjisinin bir kısmını elektrik enerjisine dönüştürür.

Avantajlar

Dünya yüzeyine ulaşan 122  PW güneş ışığı bol miktarda - 2005 yılında insanlar tarafından tüketilen ortalama 13 TW eşdeğerinden yaklaşık 10.000 kat daha fazla. Bu bolluk, güneş enerjisinin dünyanın birincil enerji kaynağı haline gelmesinin çok uzun sürmeyeceği fikrine yol açıyor. Ayrıca, güneş elektrik nesil (170 W / m ortalama küresel en yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir 2 yenilenebilir enerjilerin arasında).

Güneş enerjisi kullanım sırasında kirlilik içermez, bu da diğer enerji kaynaklarının yerine geçtiğinde kirliliği azaltmasını sağlar. Örneğin MIT , ABD'de yılda 52.000 kişinin kömürlü termik santral kirliliğinden erken öldüğünü ve bu ölümlerin biri hariç tümünün kömürün yerine PV kullanmaktan alıkonulabileceğini tahmin etti. Üretim son atıkları ve emisyonlar, mevcut kirlilik kontrolleri kullanılarak yönetilebilir. Kullanım sonu geri dönüşüm teknolojileri geliştirme aşamasındadır ve üreticilerden geri dönüşümü teşvik eden politikalar üretilmektedir.

PV kurulumları, ilk kurulumlarından sonra çok az bakım veya müdahale ile 100 yıl veya daha uzun süre ideal olarak çalışabilir, bu nedenle herhangi bir güneş enerjisi santrali inşa etmenin ilk sermaye maliyetinden sonra , işletme maliyetleri mevcut enerji teknolojilerine kıyasla son derece düşüktür.

Şebekeye bağlı güneş enerjisi yerel olarak kullanılabilir, böylece iletim / dağıtım kayıpları azaltılabilir (ABD'de iletim kayıpları 1995'te yaklaşık% 7,2 idi).

Fosil ve nükleer enerji kaynaklarına kıyasla, güneş pillerinin geliştirilmesine çok az araştırma parası yatırıldı, bu nedenle iyileştirme için önemli bir alan var. Bununla birlikte, deneysel yüksek verimli güneş pilleri , fotovoltaik hücrelerin yoğunlaştırılması durumunda halihazırda% 40'ın üzerinde verime sahiptir ve seri üretim maliyetleri hızla düşerken verimlilik hızla artmaktadır.

Amerika Birleşik Devletleri'nin bazı eyaletlerinde, ev sahibi hareket ederse ve alıcı sisteme satıcıdan daha az değer koyarsa, eve monte sisteme yapılan yatırımın çoğu kaybedilebilir. Berkeley şehri , güneş panelleri için ödeme yapmak üzere evle birlikte aktarılan bir vergi değerlendirmesi ekleyerek bu sınırlamayı ortadan kaldırmak için yenilikçi bir finansman yöntemi geliştirdi. Şimdi PACE , Mülkiyet Değerlendirilmiş Temiz Enerji olarak bilinen 30 ABD eyaleti bu çözümü kopyaladı.

En azından Kaliforniya'da, eve monte edilmiş bir güneş sisteminin varlığının bir evin değerini gerçekten artırabileceğine dair kanıtlar var. Ernest Orlando Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından Nisan 2011'de yayınlanan Konut Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Kaliforniya'daki Ev Satış Fiyatları Üzerindeki Etkilerinin Analizi başlıklı bir makaleye göre:

Araştırma, Kaliforniya'daki PV sistemli evlerin, PV sistemleri olmayan benzer evlere göre daha yüksek bir fiyata satıldığına dair güçlü kanıtlar buldu. Daha spesifik olarak, ortalama PV primleri için tahminler, çok sayıda farklı model spesifikasyonu arasında kurulu watt (DC) başına yaklaşık 3,9 ila 6,4 $ arasında değişmektedir ve çoğu model 5,5 $ / watt civarında birleşmektedir. Bu değer, nispeten yeni 3.100 watt'lık bir PV sistemi (çalışmadaki PV sistemlerinin ortalama boyutu) için yaklaşık 17.000 $ 'lık bir prime karşılık gelir.

Dezavantajları

  • Üretimde Kirlilik ve Enerji

PV, temiz, emisyonsuz elektrik üretmenin iyi bilinen bir yöntemi olmuştur. PV sistemleri genellikle PV modülleri ve invertörden oluşur (DC'yi AC'ye değiştirerek). PV modülleri esas olarak, bilgisayar çipleri yapmak için kullanılan malzemeden temel bir farkı olmayan PV hücrelerinden yapılır. PV hücreleri üretme süreci enerji yoğundur ve oldukça zehirli ve çevresel olarak toksik kimyasallar içerir. PV'den üretilen enerjiyle PV modülleri üreten dünya çapında birkaç PV üretim tesisi bulunmaktadır. Bu karşı önlem, PV hücrelerinin üretim sürecinin karbon ayak izini önemli ölçüde azaltır. Üretim sürecinde kullanılan ve üretilen kimyasalların yönetimi fabrikaların yerel yasa ve yönetmeliklerine tabidir.

  • Elektrik Şebekesine Etkisi
Yenilenebilir enerji kaynaklarının yüksek penetrasyonuna sahip şebekeler, genellikle temel yük üretiminden ziyade daha esnek üretime ihtiyaç duyar.

Sayaç arkasındaki çatı üstü fotovoltaik sistemler için, enerji akışı iki yönlü hale gelir. Tüketimden daha fazla yerel üretim olduğunda, elektrik şebekeye ihraç edilerek net ölçüm yapılmasına izin verilir . Bununla birlikte, elektrik şebekeleri geleneksel olarak teknik sorunları ortaya çıkarabilecek iki yönlü enerji transferini ele alacak şekilde tasarlanmamıştır. Elektrik bu PV evlerinden tekrar şebekeye akarken bir aşırı voltaj sorunu ortaya çıkabilir. PV invertör güç faktörünün düzenlenmesi, elektrik dağıtıcısı seviyesinde yeni gerilim ve enerji kontrol ekipmanı, elektrik kablolarını yeniden iletme, talep tarafı yönetimi vb. Gibi aşırı gerilim sorununu yönetmek için çözümler vardır. Sıklıkla ilgili sınırlamalar ve maliyetler vardır. bu çözümlere.

Gün ortasında yüksek üretim, net üretim talebini azaltır, ancak güneş batarken daha yüksek pik net talep, ördek eğrisi adı verilen bir yük profili üreten elektrik üretim istasyonlarının hızlı bir şekilde yükselmesini gerektirebilir .

  • Elektrik Fatura Yönetimi ve Enerji Yatırımı için Çıkarımlar

Elektrik veya enerji talebi ve fatura yönetiminde sihirli değnek yoktur, çünkü müşteriler (siteler) farklı özel durumlara sahiptir, örneğin farklı konfor / rahatlık ihtiyaçları, farklı elektrik tarifeleri veya farklı kullanım modelleri. Elektrik tarifesinin, günlük erişim ve ölçüm ücreti, enerji ücreti (kWh, MWh bazında) veya en yüksek talep ücreti (örneğin, bir aydaki en yüksek 30 dakikalık enerji tüketimi için bir fiyat) gibi birkaç unsuru olabilir. PV, Avustralya ve Almanya gibi elektrik fiyatlarının makul ölçüde yüksek olduğu ve sürekli arttığı durumlarda enerji ücretlerini düşürmek için ümit verici bir seçenektir. Bununla birlikte, en yüksek talep ücretinin uygulandığı yerler için, en yoğun talepler çoğunlukla öğleden sonra geç saatlerden akşamın erken saatlerine kadar meydana gelirse, örneğin konut topluluklarında, PV daha az çekici olabilir. Genel olarak, enerji yatırımı büyük ölçüde ekonomik bir karardır ve operasyonel iyileştirme, enerji verimliliği, yerinde üretim ve enerji depolamadaki seçeneklerin sistematik değerlendirmesine dayalı yatırım kararları almak daha iyidir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma