Generador fotovoltaico
Antecedentes
Este contenido de Wikipedia ha sido seleccionada por SOS para su utilización en las escuelas de todo el mundo. Haga clic aquí para obtener más información sobre SOS Children.
Un generador fotovoltaico es un conjunto vinculado de módulos fotovoltaicos, los cuales a su vez están hechos de múltiples interconectados células solares. Las células convierten la energía solar en corriente directa de electricidad a través de la efecto fotovoltaico. El poder que un módulo puede producir raramente es suficiente para satisfacer las necesidades de un hogar o un negocio, por lo que los módulos se unen entre sí para formar una matriz. La mayoría de los generadores fotovoltaicos utilizan un inversor para convertir la corriente continua producida por los módulos en corriente alterna que puede conectar a la infraestructura existente para poder luces , motores y otras cargas. Los módulos de un generador fotovoltaico se suelen primera conectados en serie para obtener la deseada voltaje; las cuerdas individuales se conectan entonces en paralelo al permitir que el sistema para producir más actual. Los paneles solares se miden típicamente mediante la energía eléctrica que producen, en vatios, kilovatios, o incluso megavatios.
Aplicaciones
En las zonas urbanas y suburbanas, paneles fotovoltaicos se utilizan comúnmente en los techos para medir el uso de energía; a menudo el edificio contará con una conexión preexistente a la red eléctrica, en cuyo caso la energía producida por el generador fotovoltaico se venderá de nuevo a la utilidad en algún tipo de acuerdo de la medición neta. En las zonas más rurales, los sistemas fotovoltaicos montados en tierra son más comunes. Los sistemas también pueden estar equipados con una sistema de copia de seguridad de la batería para compensar una red eléctrica potencialmente poco fiable. En agrícolas configuración, la matriz puede ser utilizada para alimentar directamente DC bombas , sin la necesidad de una inversor. En lugares remotos como las zonas montañosas, islas, u otros lugares donde una red eléctrica no está disponible, los paneles solares se pueden utilizar como única fuente de energía eléctrica, por lo general mediante el cobro de un de la batería de almacenamiento. Los satélites utilizan paneles solares para su poder. En particular, la Estación Espacial Internacional utiliza varios paneles solares para alimentar todo el equipo a bordo. Paneles solares fotovoltaicos se aplican con frecuencia en potencia del satélite. Sin embargo, los costos de producción se han reducido en los últimos años para el uso más extendido a través de la producción y los avances tecnológicos. Por ejemplo, las células solares de silicio de cristal único en gran medida han sido reemplazados por las células solares de silicio policristalino menos costosos, y las células solares de silicio de película delgada también se han desarrollado recientemente en menores costos de producción todavía (ver Célula solar). A pesar de que se reducen en la eficiencia de conversión de energía a partir de obleas de Si monocristalino, también son mucho más fáciles de producir a menores costos comparativamente. Junto con un almacenamiento de la batería, la energía fotovoltaica se han convertido en lugar común para ciertas aplicaciones de baja potencia, como señal boyas o dispositivos en zonas remotas o simplemente donde la conexión a la red eléctrica no sería práctico. En forma experimental que incluso han sido utilizados para accionar automóviles en carreras tales como la Solar Challenge Mundial a través de Australia . Muchos yates y vehículos terrestres los usan para cargar las baterías de a bordo.
Rendimiento PV
Al mediodía en un día despejado en el ecuador, el poder del sol es de aproximadamente 1 kW / m², en la superficie de la Tierra, a un plano que es perpendicular a los rayos del sol. Como tal, generadores fotovoltaicos puede realizar el seguimiento del sol a través de cada día para mejorar en gran medida la captación de energía. Sin embargo, los dispositivos de seguimiento añaden costes y requieren mantenimiento, por lo que es más común que los generadores fotovoltaicos que han fijado los montajes que inclinan la matriz y se enfrentan debido Sur en el hemisferio norte (en el hemisferio sur, que deben apuntar hacia el norte). El ángulo de inclinación, desde la horizontal, se puede variar para la temporada, pero si fija, debe ajustarse para dar una salida óptima matriz durante la parte de la demanda eléctrica máxima de un año típico. Para sistemas grandes, la energía obtenida mediante el uso de sistemas de seguimiento es mayor que la complejidad añadida (trackers puede aumentar la eficiencia en un 30% o más). Generadores fotovoltaicos que se aproximan o superan un megavatio menudo utilizan seguidores solares. Contabilización de las nubes, y el hecho de que la mayor parte del mundo no está en el ecuador, y que se pone el sol en la noche, la medida correcta de la energía solar es insolación - el número medio de kilovatios-hora por metro cuadrado por día. Para el tiempo y las latitudes de los Estados Unidos y Europa, los rangos de insolación típicos de 4 kWh / m² / día en los climas del norte a 6,5 kWh / m² / día en las regiones más soleadas. Paneles solares típicos tienen una eficiencia promedio de 12%, con los mejores paneles disponibles en el mercado en 20%. Por lo tanto, una instalación fotovoltaica en las latitudes del sur de Europa o los Estados Unidos puede esperar para producir 1 kWh / m² / día. Un panel solar "150 vatios" típica es de aproximadamente un metro cuadrado de superficie. Este panel se puede esperar para producir 1 kWh cada día, en promedio, después de tomar en cuenta el clima y la latitud. En el Sahara desierto, con menos nubosidad y un mejor ángulo solar, se puede obtener más cerca de 8,3 kWh / m² / día. La zona despoblada del desierto del Sahara es más de 9 millones de kilómetros cuadrados, que si se cubren con paneles solares ofrecería 630 teravatios de energía total. Tasa de consumo actual de energía de la Tierra es de alrededor de 13,5 TW en un momento dado (incluyendo petróleo, gas, carbón , nuclear , y hidroeléctrica).
Otros factores que afectan al rendimiento fotovoltaico. Salida eléctrica células fotovoltaicas 'es extremadamente sensible a la sombra. Cuando está sombreada incluso una pequeña porción de una célula, módulo, o la matriz, mientras que el resto está en la luz del sol, la salida cae drásticamente debido a 'cortocircuito' interno (los electrones de marcha atrás curso a través de la parte sombreada de la unión pn). Por lo tanto es muy importante que una instalación fotovoltaica no está a la sombra en absoluto por los árboles, elementos arquitectónicos, astas de bandera, u otras obstrucciones. La luz del sol puede ser absorbida por el polvo, polvillo radiactivo, u otras impurezas en la superficie del módulo. Esto puede reducir la cantidad de luz que golpea realmente las células por tanto como un medio. El mantenimiento de una superficie del módulo de limpieza aumentará el rendimiento de la producción durante la vida útil del módulo. Potencia de módulo y la vida también son degradados por el aumento de la temperatura. Permitir que el aire ambiente fluya por encima, y si es posible detrás, módulos fotovoltaicos reduce este problema. Sin embargo, la vida de los módulos eficaces suelen ser 25 años o más , Por lo que los costos de reemplazo deben ser considerados también.
Los paneles solares fotovoltaicos en las naves espaciales
Los paneles solares pueden ser utilizados en nave espacial, en particular cuando se encuentran en la parte interior de la sistema solar . Han sido diseñados para girar en la nave espacial, por lo que siempre van a estar en la ruta directa de los rayos solares. Con el fin de optimizar la cantidad de energía generada, los paneles solares en la nave espacial pueden ser equipados con una Lente de Fresnel, que concentra la luz solar . Debido a estos esfuerzos para maximizar la producción eléctrica, y el hecho de que el Sol se encuentra en su mayoría la única fuente de energía, la construcción de células solares en la nave espacial podría ser uno de los costos más altos. Al transitar a partes exteriores del sistema solar (o más allá), reactores nucleares o Se prefieren los generadores térmicos de radioisótopos, como los rayos del sol son demasiado débiles a tales distancias extremas para alimentar una nave espacial. La ESA está investigando la posibilidad de satélites de energía solar que generarían electricidad en el espacio y luego transferirlo a la Tierra a través de láser o microondas. Además, la energía solar está siendo considerado para el uso como propulsión mecanismo en lugar de propulsión química.
