מעניין

כיצד פועלים לוחות PV סולאריים בדיוק?

כיצד פועלים לוחות PV סולאריים בדיוק?

פאנלים פוטו-וולטאיים סולאריים הפכו לנפוצים כיום. גגות רבים ברחבי העולם עוטים בהם כעת.

אבל איך הם עובדים בפועל? בוא נגלה.

קשורים: היתרונות והחסרונות של שימוש באנרגיה סולארית

כיצד פועלים פאנלים סולאריים שלב אחר שלב

בקצרה, לוחות PV סולאריים ממירים אור מהשמש לחשמל. לשם כך נדרשים כמה צעדים, כפי שאתה יכול לדמיין.

השלב הראשון בכל המחזור הוא דור האור. השמש שלנו, כוכב G2V (הכיתה G הצהובה השנייה והכי חמה, הרצף הראשי) וכוכב הדור השלישי, הוא כור היתוך גרעיני ענק.

מכיוון שהוא משלב אטומים יחד בלחץ וטמפרטורה עצומים בבסיסו, תוצר לוואי אחד של תהליך זה, מלבד כמויות אדירות של חום (סביב 15 מיליון מעלות צלזיוס), היא כמות גדולה של אור.

אור זה עובר מאתר ההתמזגות האטומית אל פני השמש, ולעיתים לוקח מאות אלפי שנים לעשות זאת.

ברגע שהוא מגיע לפני השמש, האור מתפזר לחלל סביבו. האור, כידוע, מורכב מחבילות זעירות, או קוונטיות, הנקראות פוטונים.

פוטונים אלה עוברים את ריקנות החלל לכל הכיוונים, כאשר כמות קטנה מאוד שלו מגיעה לכדור הארץ. לנסוע ב93 מיליון מייל בינינו לבין השמש לוקח במהירות האור 8.5 דקות.

בכל שעה אחת אין ספור של פוטונים מקרינים את כדור הארץ ומציעים כמויות אדירות של אנרגיה לכל החיים. ההערכה היא שאם האנושות תוכל להשתמש ברוב המכריע של זה, זה צריך להספיק כדי לספק את צורכי האנרגיה העולמיים במשך שנה שלמה.

אך לשם כך, אנו זקוקים לצורה כלשהי של טכנולוגיה לשם כך. אחד הפתרונות העיקריים שלנו היה פיתוח התא הפוטו וולטאי.

טכנולוגיה זו משתמשת במוליכים למחצה, בדרך כלל סיליקון, כדי ללכוד ולהמיר פוטונים אלה לזרם חשמלי. מוליכים למחצה הם חומרים, הפועלים כמוליכים חשמליים וגם כמבודדים בתנאים נתונים.

כאשר הפוטונים מהשמש, בני מאות אלפי שנים, פוגעים בתא השמש, הם דופקים אלקטרונים משוחררים מאטומי המוליכים למחצה.

כדי להועיל לנו, צריך לקצור את האלקטרונים האלה או לנסוע איפשהו כדי ליצור זרם חשמלי. על מנת להשיג זאת, יש צורך בחוסר איזון חשמלי בתוך תא ה- PV.

אתה יכול לדמות זאת למדרון שלמטה האלקטרונים יכולים לזרום באותו כיוון. לוחות PV מורכבים בדרך כלל משתי שכבות של מוליכים למחצה

כדי להשיג זאת, לוחות המחשב מורכבים מכמה שכבות מוליכים למחצה דחוקים יחד. כל שכבת מוליכים למחצה "מסוממת" עם חומר אחר כדי להפוך אותם לטעונים באופן חיובי או שלילי.

זרחן הוא בדרך כלל סוכן ה"סמים "הנבחר על ידי השכבה העליונה כדי לתת לו מטען שלילי, akaסיליקון מסוג n. בורון משמש בדרך כלל לשכבה התחתונה של השכבה הטעונה באופן חיובי, akaסיליקון מסוג p.

התקנה זו מקדימה את התא ליצירת מעגל חשמלי לאחר שחרור אלקטרונים. אך יש צורך בכמה רכיבים אחרים כדי לאסוף ולהפוך אלקטרונים אלה לכוח שמיש.

"לוחות מוליכים ממתכת בצידי התא אוספים את האלקטרונים ומעבירים אותם לחוטים. בשלב זה האלקטרונים יכולים לזרום כמו כל מקור חשמל אחר." - livescience.com.

ככל שיותר ויותר מהם זורמים במעגל, נוצר חשמל זרם ישר שיכול לשמש לעבודה שימושית. אך ראשית, יש להמיר את זרם DC לזרם חילופין (AC) לשימוש ברוב המכשירים החשמליים בביתך.

לשם כך מועבר זרם DC למכשיר הנקרא מהפך סולארי. אלה לא רק שנוצרו זרם זרם חילופין אלא גם מספקים הגנה מפני תקלות קרקעיות למערך הפאנל.

ברגע שהוא נמצא במצב זרם חילופין, ניתן להשתמש בזרם החשמלי להפעלת מספר עצום של מכשירים חשמליים בביתכם. לחלופין, ניתן לשלוח אותו לרשת הארצית - - בדרך כלל מושך תגמול כלשהו.

כל פאנל סולארי עשוי מכמה תאי PV כאלה ומתקני PV מורכבים בדרך כלל ממספר פאנלים ליצירת מערך PV.

ככל שיש יותר לוחות PV, כך המערך גדול יותר וניתן לייצר חשמל פוטנציאלי יותר.

האם נגמרים האלקטרונים של פאנלים סולאריים?

במילים פשוטות לא, זה לא אפשרי. הסיבה לכך היא כי לוחות PV פועלים על ידי שחרור אלקטרונים מחומרי המוליכים למחצה ה"מסוממים "בתוך התא היוצרים מעגל ואז חוזרים למוליכים למחצה שבתוך הפאנל.

הדבר נכון לגבי כל מעגל חשמלי. כאן אלקטרונים זורמים כזרם חשמלי דרך לולאה סגורה.

"מעגלים לא יוצרים, הורסים, משתמשים או מאבדים אלקטרונים. הם פשוט נושאים את האלקטרונים במעגלים." - wtamu.edu.

המכשיר כולו, כאשר הוא נחשף לאור השמש, יוצר מעגל חשמלי שזורם בכיוון אחד דרך מכשיר ה- PV, ומרכיביו הנלווים.

"האלקטרונים שבחזית התא נאספים על ידי קווי רשת דקים במיוחד שמודפסים על פני חזית התא. הם זורמים לפסי עבה עבים (רצועות מתכת או מוטות המשמשים להפצת חשמל), כמו מכוניות בודדות ברחובות מגורים כולם נתקע בכביש מהיר - אלא שכולם נוסעים במהירות האור!

לאחר מכן הזרם החשמלי זורם למעגל בו הוא מוותר על פוטנציאל המתח שלו כאנרגיה חשמלית. האלקטרונים המותשים ממשיכים לזרום במעגל החשמלי עד לזרמה חזרה אל החלק האחורי של התא הסולארי, שם הם מתאחדים מחדש עם החורים שהם השאירו במקור. "- interplaylearning.com.

מסיבה זו, התאים לעולם לא "נגמרים" לאלקטרונים. הם תמיד זורמים סביב המעגל שנוצר בתוך תא ה- PV.

פוטנציאל מתח נוצר על ידי פוטונים מהשמש אשר מוותרים על חלק מהאנרגיה שלהם בעומס המעגל. לאחר מכן זה זורם חזרה לתא השמש והתהליך חוזר על עצמו שוב ושוב - - כל עוד יש אור שמש כמובן.

כיצד פועלים פאנלים סולאריים ניידים?

פאנלים סולאריים ניידים, כפי שהשם מרמז, הם לוחות PV שניתן להעביר אותם ולהשתמש בהם בתפוצה ניידת. הם נבדלים מלוחות PV מסורתיים יותר, שהם כבדים ומסורבלים בהשוואה ונוטים להשתמש בהם בהתקנה סטטית, או קבועה.

הפונקציה הבסיסית שלהם זהה בעצם למערכים מסחריים ומקומיים גדולים יותר. מערכי PV ניידים נוטים להיות קומפקטיים יותר וגודלם קטן בהרבה.

הם עשויים להגיע עם תכונות נוספות כמו עיצוב מתקפל או מעמד בעיטה והמראה האסתטי הכללי שלהם ישתנה מאוד.

הם נוטים להיות בעלי פחות יכולת ייצור חשמל מאשר מערכי PV גדולים יותר והם מותאמים במיוחד לשימוש באתרי קמפינג או בטיולי קרוואנים. מערכי PV רגילים למגורים יכולים ליצור סביב 30 קוט"ש חשמל ליום.

לעומת זאת, ניידים מסוגלים בדרך כלל רק ליצור ביניהם 5 ו -10% מסכום זה. אבל מכיוון שאתה צריך להיות פחות מכשירים חשמליים עליך, אלא אם כן אתה אוהב להסתובב סביבך 40 אינץ ' טלוויזיה ופלייסטיישן 4 איתך, זה אמור להספיק.


צפו בסרטון: Motherboard Form Factors (דֵצֶמבֶּר 2021).