סוגי ייצור חשמל סולארי
אור השמש, משאב ידידותי לסביבה, ללא הגבלה, מייצר חשמל באמצעות אנרגיה סולארית, שהפכה לתשובה חיובית ובת קיימא ביותר לטיפול בבעיות האנרגיה העולמיות של ימינו. מטרת מאמר זה תהיה לפרק את השיטות השונות לייצור חשמל סולארי, עקרונותיהן, יישומן וצמיחה ופיתוח עתידיים, הנתמכים על ידי מספר רב של דוגמאות ונתונים מהעולם האמיתי והעובדתי.
1. אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית (PV).
פאנלים סולאריים משתמשים בחומרי מוליכים למחצה כדי להפוך את אור השמש לחשמל. הפוטונים של אור השמש עושים דברים לתאים סולאריים. כאשר התאים מתחברים לחוטים, חשמל קורה! Bell Labs ייצרה את לוחות הסיליקון הראשונים בשנות ה-50.
חלק מסוגי המערכות הסולאריות הזמינות כוללות את הדברים הבאים:
הקטגוריות הבסיסיות של פאנלים סולאריים:
לפנלים מונו-גבישים יש גביש סיליקון אחד והם הבנויים ביותר בגלל יעילותם של עד 25% ועמידותם. לוחות אלה הם המושכים ביותר מבחינה ויזואלית ואינם לוקחים הרבה מקום. מכאן, ההעדפה הגבוהה שלהם מהמשתמשים.
לפנלים פולי גבישיים יש יותר מקריסטל סיליקון אחד. הם הזולים מבין השניים, אך יש להם יעילות נמוכה יותר ממקבילם, ועומדת בין 15% ל-20%. פאנלים סולאריים אלה נמצאים בשימוש נפוץ בסולארי בקנה מידה גבוה. מערכות.
סרט דק-:לוחות אלו משתמשים בשכבות דקות של חומרים כמו קדמיום טלוריד או פרוסקיט על זכוכית או פלסטיק גמיש. הם טובים כאשר משקל וגודל חשובים, כמו במכוניות או מובנים בבניינים. סרטי Perovskite השתפרו בהרבה לאחרונה, ועברו מ-3% יעילות ב-2009 ל-31.1% במעבדות תוך עשר שנים.
2. אנרגיה סולארית מרוכזת (CSP)
זה הסבר של CSP:
CSP הוא המקום שבו אתה משתמש במראות או בעדשות כדי למקד את אור השמש במשהו שמחמם מוצק והופך אותו לנוזל, כמו מלח. הנוזל מייצר קיטור שמניע טורבינה המייצרת חשמל. ההבדל בין CSP לפאנלים סולאריים הוא ש-CSP יכול לאגור חום ויכול לייצר חשמל בכל עת.
להלן כמה סוגים שונים: שקתות פרבוליות:
אלה משתמשים במראות מעוקלות כדי למקד את אור השמש בצינור מלא בחום לנוזל שנאגר וניתן להתחבר אליו מאוחר יותר כדי ליצור קיטור ולהפעיל טורבינה. דוגמה לכך היא המפעל Gemasolar של ספרד. מגדלי כוח סולאריים: יש לזה הרבה מראות הנקראות הליוסטטים שעוקבים אחר השמש.
דוגמה לכך היא מפעל 392 MW Ivanpah בארה"ב מחזירי פרנל ליניאריים: אלו הן מראות שטוחות בשורה הממקדות את אור השמש במקלט מוגבה. המקום הזה יכול להיות יעיל יותר מהשוקות הפרבוליות.
איך משתמשים בו?
CSP עושה טוב מאוד עם אספקת חום לתעשיות, במיוחד כאלה כמו כרייה או התפלה. דוגמה לכך היא מתחם Noor Ouarzazate של מרוקו שבו הוא מספק חשמל ליותר ממיליון בתים.
יציבות רשת: מכיוון ש-CSP יכול לאחסן אנרגיה תרמית, הוא יכול לספק אספקת חשמל קבועה. זה עוזר לאזן מקורות אנרגיה פחות עקביים כמו רוח ופאנלים סולאריים.
מהם החסרונות?
מפעלי CSP אכן דורשים הוצאה ראשונית גדולה עבור מראות ומקלטים.
כמו כן, שימוש במים לקירור יכול להיות מסובך במקומות יבשים שבהם מים מועטים. החדשות הטובות הן שמערכות מקוררות-אויר תופסות מקום.
3. מערכות סולאריות היברידיות
כדי למנות את הסוגים:
-היברידיות של רוח - סולאריות עם תוספת של טורבינות רוח, מחזורי היום והלילה נראים אטומים, כפי שניתן לראות במגוון העונתיות של Paks היברידית סולארית -של גרמניה.
מערכות סולאריות-ביומסה - אנרגיית השמש מאוחסנת באופן קבוע בדלקים ביולוגיים כגון ביוגז לשימוש במהלך הלילה. המפעלים ההיברידיים של הודו שואפים להשתמש בפסולת חקלאית לשם כך.
שמש-היברידיות גרעיניות - סולריות משולבות. עם כורים ניסיוניים כמו הכורים המודולריים הקטנים של NuScale (SMRs) עם חוות סולאריות, ניתן להשתמש באנרגיה ברציפות בשעות השיא.
4. טכנולוגיות סולאריות מתפתחות
א. תאים סולריים פרוסקיט
תאים סולאריים מסוג Perovskite מציעים יעילות רבה בעלות ייצור נמוכה, מה שאומר שניתן לעשות אותם זולים הרבה יותר מתאי סולרי סיליקון.
לתאים אלו יש גמישות רבה יותר מסיליקונים והם יתאימו טוב יותר למגוון גדול יותר של מבנים. באופן עקרוני, פרוסקיטים יכולים להיות מופקדים על מגוון מצעים דקים/גמישים, מה שיוצר פוטנציאל לפיתוח פאנלים סולאריים דקים וגמישים, הידועים גם בשם בנייה-פוטו-וולטאית משולבת (BIPV).
ב. אנרגיה סולארית מבוססת מרחב (SBSP)
סוכנות החלל היפנית, JAXA, מבשלת את הרעיון המטורף הזה עבור לוויין אנרגיה סולארית, או עניין SPS. בעיקרון, הם מתכננים לשים פאנלים סולאריים על לוויינים בחלל כדי לתפוס אור שמש, להפוך אותו לכוח מיקרוגל ולהקרין אותו בחזרה אלינו כאן על כדור הארץ. SPS זה אמור להפיק 1 ג'יגה וואט של כוח, והם מקווים שהוא יהיה מוכן לשימוש לעסקים עד 2030.
ג. תאים סולריים Quantum Dot
נקודות קוונטיות, חומרים זעירים, יכולים ללכוד את כל אור השמש. זה יכול להוביל לתאים סולאריים עם 50% הספק. מחקר של סטנפורד מצביע על כך שנקודות קוונטיות יכולות לאפשר פאנלים סולאריים דקים-עם תפוקה גבוהה.
5. אנרגיה סולארית בפועל
צוות SunDrive של אוסטרליה השיג שיא עולמי ליעילות תאי סיליקון ב-25.54 אחוזים.
מרוקו בנתה את מפעל ה-Nor Ouarzazate CSP (ריכוז אנרגיה סולארית) בעל קיבולת אחסון לשלוש שעות של אנרגיה באמצעות השימוש במלח מותך, והוא עשוי לספק חשמל ליותר מ-1.3 מיליון אנשים.
