Réseau photovoltaïque
Renseignements généraux
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Groupement photovoltaïque est un ensemble lié de les modules photovoltaïques, qui sont à leur tour constitués de multiples interconnectés cellules solaires. Les cellules convertissent l'énergie solaire en courant continu d'électricité via le effet photovoltaïque. La puissance que peut produire un module est rarement suffisant pour répondre aux exigences d'une maison ou d'une entreprise, de sorte que les modules sont reliés entre eux pour former un réseau. La plupart des panneaux photovoltaïques utilisent une onduleur pour convertir le courant continu produit par les modules en courant alternatif qui peut se brancher sur l'infrastructure existante pour alimenter les lumières , les moteurs et d'autres charges. Les modules d'un générateur photovoltaïque sont généralement connectés première fois en pour obtenir la série désirée tension; les chaînes individuelles sont ensuite connectés en parallèle pour permettre au système de produire plus courant. Des panneaux solaires sont généralement mesurées par la puissance électrique qu'ils produisent, en watts, kilowatts, ou même mégawatts.
Applications
Dans les zones urbaines et suburbaines, les réseaux photovoltaïques sont couramment utilisés sur les toits pour mesurer la consommation d'énergie; souvent le bâtiment aura une connexion préexistante à la réseau électrique, dans ce cas, l'énergie produite par le générateur photovoltaïque sera revendue au utilité dans une sorte de accord de facturation nette. Dans les zones plus rurales, les systèmes photovoltaïques montés au sol sont plus fréquents. Les systèmes peuvent également être équipés d'un système de batterie de secours pour compenser un réseau électrique peu fiable. Dans agricoles paramètres, le réseau peut être utilisé pour alimenter directement DC pompes , sans la nécessité d'une onduleur. Dans les régions éloignées telles que les zones montagneuses, les îles, ou d'autres endroits où un réseau électrique ne est pas disponible, les panneaux solaires peuvent être utilisés comme seule source d'électricité, généralement en chargeant un Batterie d'accumulateurs. Satellites utilisent des panneaux solaires pour leur pouvoir. En particulier, la Station spatiale internationale utilise plusieurs panneaux solaires pour alimenter tous les équipements à bord. Panneaux solaires photovoltaïques sont souvent appliquées dans puissance du satellite. Cependant, les coûts de production ont été réduites au cours des dernières années pour une utilisation plus répandue à travers la production et les progrès technologiques. Par exemple, les cellules solaires de silicium unique de cristal ont été largement remplacés par des cellules solaires en silicium multicristallin moins coûteux, et les cellules solaires à couche mince de silicium de film ont également encore été mis au point récemment à des coûts de production moins élevés (voir Cellule solaire). Bien qu'ils soient réduits en énergie efficacité de conversion de simple cristallines des tranches de Si, ils sont aussi beaucoup plus facile à produire à des coûts inférieurs comparable. Avec un stockage batterie, photovoltaïque sont devenus monnaie courante pour certaines applications de faible puissance, comme le signal bouées ou des dispositifs dans des zones reculées ou simplement où la connexion au réseau d'électricité ne est pas pratique. En forme expérimentale, ils ont même été utilisées pour alimenter les automobiles dans les courses comme le World Solar Challenge à travers l'Australie . Beaucoup yachts et véhicules terrestres utilisent pour charger les batteries à bord.
Performances PV
À midi sur une journée sans nuages à l'équateur, la puissance du soleil est d'environ 1 kW / m², sur la surface de la Terre, à un plan qui est perpendiculaire aux rayons du soleil. En tant que tel, panneaux photovoltaïques peut suivre le soleil à travers chaque jour d'améliorer considérablement la collecte de l'énergie. Cependant, les dispositifs de suivi ajoutent coût et nécessitent un entretien, il est donc plus fréquent pour les panneaux photovoltaïques ont fixé à montures qui inclinent le tableau et font face plein sud dans l'hémisphère nord (dans l'hémisphère sud, ils doivent pointer plein Nord). L'angle d'inclinaison, de l'horizontale, peut être modifiée pour la saison, mais si fixe, doit être réglé pour donner sortie du réseau optimale lors de la partie de la demande de pointe en électricité d'une année typique. Pour les grands systèmes, l'énergie a gagné en utilisant les systèmes de suivi emporte sur la complexité ajoutée (trackers peuvent accroître l'efficacité de 30% ou plus). panneaux photovoltaïques qui approchent ou dépassent un mégawatt utilisent souvent trackers solaires. Comptabilisation des nuages, et le fait que la plupart du monde ne est pas sur l'équateur, et que le soleil se couche dans la soirée, la mesure correcte de l'énergie solaire est insolation - le nombre moyen de kilowatts-heure par mètre carré par jour. Pour la météo et latitudes des États-Unis et en Europe, les gammes d'insolation typiques de 4 kWh / m² / jour dans les climats nordiques à 6,5 kWh / m² / jour dans les régions les plus ensoleillées. Des panneaux solaires typiques ont une efficacité moyenne de 12%, avec les meilleurs panneaux disponibles dans le commerce à 20%. Ainsi, une installation photovoltaïque dans les latitudes sud de l'Europe ou des États-Unis peut se attendre à produire 1 kWh / m² / jour. Un panneau typique »de 150 watts" solaire est d'environ un mètre carré de la taille. Un tel panneau peut se attendre à produire 1 kWh chaque jour, en moyenne, après prise en compte de la météo et de la latitude. Dans le Sahara désert, avec moins de la couverture nuageuse et un meilleur angle solaire, on peut obtenir de plus près à 8,3 kWh / m² / jour. La zone non peuplée du désert du Sahara est plus de 9.000.000 km², qui, si couvertes de panneaux solaires offrirait 630 térawatts puissance totale. Taux de consommation actuelle d'énergie de la Terre est d'environ 13,5 TW à un moment donné (y compris le pétrole, le gaz, le charbon , nucléaire , et hydroélectrique).
Autres facteurs affectent les performances de PV. Sortie électrique de cellules photovoltaïques est extrêmement sensible à l'ombrage. Lorsque même une petite partie d'une cellule, module, ou un tableau est ombragé, tandis que le reste est dans la lumière du soleil, la sortie tombe considérablement en raison de «court-circuit» interne (les électrons cours de recul à travers la partie ombragée de la jonction pn). Par conséquent, il est extrêmement important qu'une installation photovoltaïque ne est pas du tout ombragée par les arbres, éléments architecturaux, mâts de drapeaux ou d'autres obstacles. La lumière du soleil peut être absorbée par la poussière, les retombées, ou d'autres impuretés à la surface du module. Cela peut réduire la quantité de lumière qui frappe effectivement les cellules en autant que la moitié. Le maintien d'une surface du module propre augmentera les performances de sortie sur la vie du module. Sortie et de la vie du module sont aussi dégradés par augmentation de la température. Permettre à l'air ambiant de se écouler au-dessus de, et derrière, si possible, les modules PV de réduire ce problème. Cependant, la vie de modules efficaces sont généralement 25 ans ou plus , De sorte que les coûts de remplacement doivent être considérés ainsi.
Panneaux solaires photovoltaïques sur les engins spatiaux
Les panneaux solaires peuvent être utilisés sur engin spatial, en particulier quand ils sont dans la partie intérieure de la système solaire . Elles ont été conçues pour pivoter sur les engins spatiaux, de sorte qu'ils seront toujours dans la trajectoire directe des rayons solaires. Afin d'optimiser la quantité d' énergie générée, des panneaux solaires sur les engins spatiaux peuvent être équipés d'un lentille de Fresnel, qui concentre la lumière du soleil . En raison de ces efforts pour maximiser la production électrique, et le fait que le Soleil est la plupart du temps la seule source d'énergie, le la construction de cellules solaires sur les engins spatiaux pourrait être l'un des coûts les plus élevés. Lorsque voyageant à des parties externes du système solaire (ou au-delà), les réacteurs nucléaires ou générateurs thermiques radio-isotopes sont préférés, comme les rayons du soleil sont trop faibles à de telles distances extrêmes pour alimenter un vaisseau spatial. L' ESA étudie la possibilité de satellites à énergie solaire qui produire de l'électricité dans l'espace, puis le transférer vers la Terre par laser ou micro-ondes. En outre, l'énergie solaire est envisagée pour une utilisation en tant que propulsion mécanisme au lieu de propulsion chimique.
