a napelemek gyorsan nagyon vonzó megújuló energiaforrássá válnak, ami hihetetlenül előnyös lehet A környezet számára. A napfény elektromos energiává történő átalakításának folyamata az elmúlt néhány évtizedben drámaian javult, és most hatékonyabb, mint valaha. A napenergia használata már évek óta létezik olyan kis eszközökben, mint a számológépek, de most sokan beszélnek arról, hogy a házakat és a vállalkozásokat kikapcsolják ezekről a panelekről.
a napenergia az egyik legígéretesebb megújuló energiaforrás, mivel a napenergia bőséges. A napból származó sugarak közel 1000 watt energiát termelhetnek a Föld felszínének minden négyzetméterére. Ha összegyűjtjük ezt az energiát, soha többé nem kell támaszkodnunk a fosszilis tüzelőanyagok károsítására. A napelemes rendszer napfényt használ villamos energia előállítására, amelyet otthoni vagy irodai áramellátásra használhat, ami csökkentheti a szénlábnyomot és a környezetre gyakorolt hatást.
a napenergia a nap által termelt energia felhasználásával jön létre. A napenergia panel képes működni a napból származó napenergia felhasználásával. Minden napelem panel sok különböző Szilícium cellát vagy napelemet tartalmaz. Ezek a napelemek építőelemei. A nap energiáját ezek a napelemek elnyelik. A napból származó napenergia villamos energiává alakul át egy napenergia-panel segítségével.
ezért fontos megérteni, hogy pontosan hogyan működnek a napelemek, és hogyan lehet őket használni az átlagos otthoni villamos energia előállítására.
1. A háztetőkre telepített napelemek elnyelik a nap fényét (fotonokat) a naptól.
2. A szilícium és a panelben lévő vezetők a napfényt egyenáramú (DC) villamos energiává alakítják, amely ezután az inverterbe áramlik.
3. Az inverter ezután átalakítja a DC-t AC (váltakozó áramú) elektromos energiává, amelyet otthonában használhat.
4. Az Ön által nem használt felesleges villamos energiát vissza lehet táplálni a hálózatba.
5. Ha a napelemek kevesebb energiát termelnek, mint amit otthon igényel, akkor mindig vásárolhat villamos energiát a közműből.
a napenergia villamos energiává történő átalakításának folyamata
- A napelemek a fotonok elektronokká történő átalakításának speciális folyamatát használják, hogy áramot generáljanak egy speciális típusú cellának, amelyet fotovoltaikus cellának neveznek. Ezek a sejtek általában a számológépek és a kis Kütyük elején találhatók. Amikor egy bank ezek össze vannak kötve, ők együttesen ismert, mint a napelem.
- a fotovoltaikus cellák félig vezető anyagokból, például szilíciumból állnak. A félvezető elnyeli a nap fényét. Amikor ez megtörténik, a napfényben lévő fotonok a félig vezető anyagban lévő elektronok egy részét meglazítják, ami lehetővé teszi számukra, hogy elektromos áramban áramoljanak.
- minden cellában van egy elektromos mező, amelyet az elektronok áramlásának egy adott irányba történő egyszerűsítésére használnak. Amikor ezek az elektronok találkoznak a fotovoltaikus cellára helyezett fém érintkezővel, az eszközök táplálására használható.
A Szilícium
- Szilícium felhasználása kristályos formában történik, a szilícium minden atomja tizennégy elektront tart három különböző héjból álló speciális elrendezésben. Ezek közül a héjak közül kettő tele van, kettő, illetve nyolc elektron van. A harmadik héj, amely az utolsó négy elektronot tartja, csak félig tele van. Az utolsó héj kitöltéséhez a szilícium négy közeli atommal osztja meg az elektronokat. Ez adja kristályos szerkezetét.
- természetes formájában a szilícium nem különösebben jó vezetőképes anyag, mivel nincs szabad elektronja, ellentétben más vezetőképes anyagokkal, például rézzel. Ezen elektronok mozgásának felszabadítása érdekében a napelemekben található szilícium A Szilícium speciális, tisztátalan formája. Ha más atomokat összekeverünk a szilíciumatomokkal, egyenetlen számú szabad elektron jön létre. Ezek az elektronok nem alkotnak kötéseket, így szabadon mozoghatnak, ha fény éri őket.
- A Szilícium természetesen nagyon fényes és fényvisszaverő, ezért annak érdekében, hogy megakadályozzák a fotonok visszapattanását az anyagtól, fényvisszaverő bevonatot alkalmaznak a sejtekre. Gyakran egy üvegburkolatot helyeznek a tetejére, hogy megvédjék a szilíciumot a külső elemektől.
az elektromos mező
- amikor a pozitív és negatív Szilícium érintkezésbe kerül egymással, az egyik oldalon lévő szabad elektronok a másik felé húzódnak. Amikor a kettő keveredik, létrehoznak egy akadályt, amelyet elektromos mezőnek neveznek. Ez a mező az elektronokat a pozitív szilíciumról a negatívra tolja, de nem engedi, hogy a másik irányba áramoljanak.
- amikor a fotonok elérik a fotovoltaikus cellát, az elektron-lyuk Párok szétesnek. Amikor ez megtörténik, Az elektron felszabadul, és rendelkezésre áll egy tér, amelyet egy másik elektron tölt meg. Az elektron a negatív oldalra mozog, míg a lyuk a pozitív oldalra mozog, ami egyensúlyhiányt okoz a cella elektromos semlegességében. Vezetékek behelyezésével használhatjuk ezt az elektronok mozgását, miközben áramot hoz létre, míg az elektromos mező feszültséget hoz létre. E kettő terméke a hatalom.
potenciális energiaveszteség
a napenergia egyik legnagyobb problémája az a tény, hogy gyakran kevésbé hatékony, mint az energiatermelés más formái, és alacsony mennyiségű energiát eredményez, mint a fosszilis tüzelőanyagok elégetése. Ennek az energiaveszteségnek számos oka van.
- az energiaveszteség egyik fő oka az a tény, hogy a nap fénye sokféle hullámhosszon érkezik. Ezen hullámhosszak egy része pontosan a várt módon működik, a fotonok elválasztják az elektron-lyuk párokat. Néhányuknak azonban nincs energiája arra, hogy szétválassza ezeket a párokat, és ártalmatlanul áthaladjon rajtuk. Másoknak még mindig túl sok energiája van, ami azt jelenti, hogy az energia nagy része elvész annak a ténynek köszönhetően, hogy több energia van, mint amennyi egy elektron felszabadításához szükséges, de nem elég ahhoz, hogy többet szabadítson fel.
- míg egy másik anyag kevesebb energiát igényelne az elektronok szabaddá tételéhez, ez azt jelentené, hogy az anyag feszültsége jóval alacsonyabb lenne. A hatékonyság növelése érdekében egyensúlyra van szükség a napelem által termelt feszültség és áram között. E nélkül az egyensúly nélkül a hatékonyság elvész.
- a fémet általában a sejtek aljára helyezik az elektronok vezetése érdekében. Ezek a lemezek azonban nem fogják összegyűjteni az összes előállított energiát, mivel egyesek elvesznek a tetején keresztül. A teteje lefedése azt jelentené, hogy elveszítené a napfényt, míg a vezetékeket a cella külseje körül helyezné el, az elektronoknak sokkal tovább kellene utazniuk. Emiatt a sejteket gyakran vékony fémrács borítja, hogy csökkentse az elektronok által megtett távolságot.
a napenergia felhasználása
- a napelemek ház tetejére történő rögzítésével a fotovoltaikus cellák felhasználhatók villamos energia előállítására, amelyet közvetlenül a ház áramellátása használhat fel, vagy egyre inkább nagy akkumulátorokban tárolható, amelyek felhasználhatók a ház áramellátására, mint egy generátor. Természetesen, ha a világ sötétebb régiójában él, ezeknek a napelemeknek a hatékonysága jelentősen csökken.
- a napenergiát akkor is el lehet adni az elektromos hálózatoknak, ha többlet villamos energiát állítanak elő. Ez azt jelenti, hogy ha a nap fényesen süt, napelem segítségével áramelláthatja készülékeit, sőt pénzt is kereshet, ha felesleges energiát generál. Hasonlóképpen, ha a nap nem süt, akkor továbbra is csatlakozik a fő közüzemi hálózathoz, amely lehetővé tenné, hogy energiát vásároljon tőlük, ha nem akar akkumulátorokra vagy generátorokra támaszkodni.
- A napelemek az űrhajókban is gyakoriak, hogy villamos energiát termeljenek a fedélzeti számítógépek és más elektromos készülékek számára. Ez nagyrészt annak a ténynek köszönhető, hogy a napelemek hatékonysága nem csökken az űrben, és a nap mindig süt, ami azt jelenti, hogy a vízi járműnek megbízható energiaforrása van anélkül, hogy nehéz üzemanyagokat vagy akkumulátorokat kellene szállítania velük. Ezek a panelek gyakran megtalálhatók a műholdakon és a discovery vízi járműveken, például a kompokon és a vízi járműveken, mint például a Mars rovers.
minden napelem panel sok különböző Szilícium cellát vagy napelemet tartalmaz. Minden napelem néhány volt villamos energiát generál. A fotonok megütik a napelemek felületét, majd elektromos áramot generálnak. A tető a szokásos hely, ahol a napelemeket otthonokba vagy irodákba telepítik, hogy megkapja a szükséges mennyiségű expozíciót a naptól. A napelemes panel fotovoltaikus paneljei a napenergiát elektromos energiává alakítják. Az ezeken a paneleken keresztül előállított villamos energia többnyire egyenáram( egyenáram), amelyet egy inverter segítségével VÁLTÓÁRAMMÁ (váltakozó árammá) alakítanak át. A Szilícium az egyik fő anyag, amelyet általában napelemek készítéséhez használnak.