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Conjunto de placas fotovoltaicas

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Informações de fundo

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Um conjunto de placas fotovoltaicas é um conjunto articulado de Módulos fotovoltaicos.
Timber casa moldada com uma matriz fotovoltaica
Os painéis solares em este pequeno iate no mar pode carregar as baterias de 12 volts em até 9 ampères na íntegra, luz solar direta.

Um conjunto de placas fotovoltaicas é um conjunto articulado de módulos fotovoltaicos, os quais são por sua vez constituídos por múltiplos interligados células solares. As células converter a energia solar em corrente contínua de electricidade através do efeito fotovoltaico. O poder que um módulo pode produzir raramente é suficiente para atender aos requisitos de uma casa ou um negócio, de modo que os módulos estão ligados entre si para formar uma matriz. A maioria dos geradores fotovoltaicos usar um inversor para converter a energia DC produzida pelos módulos em corrente alternada que pode ligar para a infra-estrutura existente para poder luzes , motores e outras cargas. Os módulos em um gerador fotovoltaico são normalmente conectados pela primeira vez em série para se obter o desejado Tensão; as cordas individuais são em seguida ligados em paralelo para permitir que o sistema para produzir mais corrente. Painéis solares são tipicamente medido pela energia eléctrica que produzem, em watts, kilowatts, ou mesmo megawatts.

Aplicações

Em áreas urbanas e suburbanas, as fotovoltaicas são comumente usados em telhados para medir o uso de energia; muitas vezes, o edifício terá uma conexão preexistente ao rede de energia, caso em que a energia produzida pelo gerador fotovoltaico vai ser vendido para a utilidade em algum tipo de acordo de medição de líquidos. Em áreas mais rurais, sistemas fotovoltaicos montados em terra são mais comuns. Os sistemas podem também ser equipados com um sistema de backup de bateria para compensar a rede de energia potencialmente pouco fiáveis. Em agrícolas configurações, a matriz pode ser usada para alimentar directamente DC bombas , sem a necessidade de um inversor. Em configurações remotas, tais como zonas montanhosas, ilhas, ou outros lugares onde a rede elétrica não estiver disponível, painéis solares pode ser usado como a única fonte de eletricidade, normalmente através da cobrança de um bateria de armazenamento. Satélites usar painéis solares para o seu poder. Em particular, a Estação Espacial Internacional usa vários painéis solares para alimentar todos os equipamentos a bordo. Os painéis solares fotovoltaicos são frequentemente aplicadas em poder por satélite. No entanto, os custos de produção foram reduzidos nos últimos anos para uso mais difundido através da produção e avanços tecnológicos. Por exemplo, células solares de silício monocristalino foram largamente substituídas por células solares de silício multicrystalline menos caros, e as células solares de silício de filme fino também têm sido desenvolvidos recentemente com menores custos de produção ainda (ver Célula solar). Embora elas são reduzidas em termos de eficiência de conversão de energia a partir de bolachas de Si cristalino único, eles também são muito mais fáceis de produzir a baixos custos comparativamente. Juntamente com um armazenamento bateria, fotovoltaica tornaram-se comuns para certas aplicações de baixa potência, como sinal bóias ou dispositivos em áreas remotas ou simplesmente onde a conexão à rede eléctrica seria impraticável. Em forma experimental terem sido usado até mesmo para veículos de potência em corridas como a Solar Challenge Mundial em toda a Austrália . Muitos iates e veículos terrestres usá-los para carregar as baterias de bordo.

Desempenho PV

Um painel solar no topo de um medidor de estacionamento. Note que esta instalação específica é sombreado, e não tem o desempenho desejado.

Ao meio-dia em um dia sem nuvens no equador, a energia do sol é cerca de 1 kW / m, na superfície da Terra, a um plano que é perpendicular aos raios do sol. Como tal, geradores fotovoltaicos pode acompanhar o sol através de cada dia para aumentar consideravelmente coleta de energia. No entanto, dispositivos de rastreamento adicionar custo e necessitam de manutenção, por isso é mais comum para geradores fotovoltaicos ter fixado montagens que inclinam a matriz e enfrentam devido Sul no Hemisfério Norte (no Hemisfério Sul, eles devem apontar devido Norte). O ângulo de inclinação, a partir da horizontal, podem ser variadas para a temporada, mas se fixa, deve ser ajustado para dar saída matriz ideal durante a parte da demanda elétrica pico de um ano típico. Para grandes sistemas, a energia adquirida por meio de sistemas de rastreamento compensa a complexidade adicional (trackers podem aumentar a eficiência em 30% ou mais). Geradores fotovoltaicos que se aproximam ou excedem um megawatt costumam usar seguidores solares. Contabilização de nuvens, eo fato de que a maioria do mundo não é sobre o equador, e que o sol se põe à noite, a medida correta da energia solar é insolação - o número médio de quilowatts-hora por metro quadrado por dia. Para o clima e latitudes dos Estados Unidos e da Europa, os intervalos de insolação típicas de 4 kWh / m² / dia em climas do norte para 6,5 kWh / m² / dia nas regiões mais ensolaradas. Painéis solares típicas têm um rendimento médio de 12%, com os melhores painéis disponíveis comercialmente a 20%. Assim, uma instalação fotovoltaica nas latitudes meridionais da Europa ou os Estados Unidos podem esperar para produzir 1 kWh / m² / dia. A "150 watt" painel solar típico é de cerca de um metro quadrado de tamanho. Tal painel pode ser esperado para produzir 1 kWh a cada dia, em média, tendo em conta o tempo ea latitude. No Sahara deserto, com menos cobertura de nuvens e um ângulo solar, melhor, pode-se obter mais perto de 8,3 kWh / m² / dia. A área despovoada do deserto do Saara é de mais de 9.000.000 km², que se cobertas com painéis solares que fornecem 630 terawatts de energia total. Taxa de consumo atual de energia da Terra é de cerca de 13,5 TW a qualquer momento dado (incluindo petróleo, gás, carvão , nuclear , e hidrelétrica).

Outros fatores afetam o desempenho PV. Potência eléctrica das células fotovoltaicas é extremamente sensível ao sombreamento. Quando até mesmo uma pequena porção de um módulo de célula ou matriz é protegido, enquanto o restante é na luz solar, a produção cai drasticamente devido à interna 'curto-circuito' (os elétrons inverter o curso através da porção sombreada do junção pn). Por isso, é extremamente importante que uma instalação PV não é sombreada por árvores em tudo, características arquitetônicas, mastros de bandeira, ou outras obstruções. A luz solar pode ser absorvida pelo pó, precipitação, ou outras impurezas na superfície do módulo. Isso pode reduzir a quantidade de luz que realmente atinge as células por tanto como meia. A manutenção de um módulo de superfície limpa vai aumentar o desempenho de produção durante a vida útil do módulo. Módulo de saída e vida também são degradados por aumento da temperatura. Permitindo que o ar ambiente a fluir mais, e, se possível, por trás, módulos fotovoltaicos reduz este problema. No entanto, a vida do módulo eficazes são normalmente 25 anos ou mais , Então os custos de substituição deve ser considerado como bem.

Painéis fotovoltaicos solares no nave espacial

Painéis solares no Sonda Stardust (imagem da NASA)

Os painéis solares pode ser utilizado em sonda, particularmente quando eles estão na parte interior do sistema solar . Eles foram projetados para rodar na nave espacial, de modo que eles vão estar sempre no caminho direto dos raios solares. A fim de optimizar a quantidade de energia gerada, os painéis solares no sonda pode ser equipado com um Lente de Fresnel, que concentra a luz solar . Graças a esses esforços para maximizar a produção de energia eléctrica, bem como o fato de que a Sun é principalmente a única fonte de energia, a construção de células solares em nave espacial poderia ser um dos mais altos custos. Quando viajar para partes externas do sistema solar (ou além), reatores nucleares ou geradores térmicos radioisótopos são preferidos, como os raios do sol são muito fracos em tais distâncias extremas para alimentar uma nave espacial. A ESA está a investigar a possibilidade de satélites de energia solar que geram eletricidade no espaço e, em seguida, transmiti-lo para a Terra através de laser ou microondas. Além disso, a energia solar está a ser considerada para uso como uma propulsão mecanismo em vez de propulsão química.

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