Mặc dù ngày nay năng lượng hóa thạch vẫn thống trị hành tinh của chúng ta nhưng năng lượng tái tạo đang tìm đường thâm nhập vào thị trường của tất cả các quốc gia trên thế giới. Năng lượng tái tạo là năng lượng không gây ô nhiễm môi trường, không cạn kiệt và có khả năng tận dụng năng lượng của các yếu tố trên trái đất và môi trường xung quanh như mặt trời, gió, nước và các yếu tố khác để tạo ra điện. . Vì nhiên liệu hóa thạch sắp cạn kiệt nên năng lượng tái tạo chính là tương lai.
Hôm nay chúng ta sẽ nói sâu về quang năng mặt trời. Năng lượng này có lẽ được sử dụng nhiều nhất trên thế giới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Bạn có muốn biết nó hoạt động như thế nào và những công dụng khác nhau của nó không?
định nghĩa
Trước khi bắt đầu mô tả công dụng và đặc tính của nó, điều cần thiết là phải làm rõ năng lượng mặt trời quang điện là gì. Năng lượng mặt trời quang điện là năng lượng có khả năng khai thác năng lượng từ bức xạ mặt trời và chuyển đổi thành điện năng. Điều này đạt được thông qua việc sử dụng vật liệu bán dẫn tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với ánh sáng.
Nguồn năng lượng này hoàn toàn sạch vì nó không tạo ra khí nhà kính hoặc khí thải độc hại trong quá trình sản xuất. Hơn nữa, nó là một năng lượng tái tạo, có nghĩa là nguồn chính của nó, mặt trời, sẽ không cạn kiệt trong hàng tỷ năm nữa. Để khai thác năng lượng này, các thiết bị được gọi là tấm pin mặt trời. Những tấm pin này thu giữ các photon ánh sáng từ bức xạ mặt trời và chuyển chúng thành điện năng thông qua một quá trình được gọi là hiệu ứng quang điện.
Quang năng mặt trời được tạo ra như thế nào?
Quá trình tạo ra năng lượng mặt trời quang điện bắt đầu từ việc thu các photon ánh sáng mặt trời bằng các tấm pin mặt trời. Chúng thu giữ bức xạ mặt trời và thông qua hiệu ứng quang điện chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện. Mỗi tấm pin mặt trời được tạo thành từ Tế bào quang điện, là vật liệu bán dẫn (thường là silicon) có khả năng hấp thụ năng lượng của photon và giải phóng electron. Các electron này khi chuyển động sẽ tạo ra dòng điện.
Điều quan trọng cần lưu ý là điện áp đầu ra của tế bào quang điện khá thấp (khoảng 0,6 V). Để tăng sức mạnh cho hệ thống, các ô này được nối nối tiếp tạo thành một modulo fotovoltaico, được gói gọn trong một cấu trúc chịu được độ ẩm và thời tiết khắc nghiệt.
Quá trình này tạo ra dòng điện một chiều, thông qua bộ biến tần điện, có thể biến đổi thành dòng điện xoay chiều, cho phép sử dụng trong gia đình và doanh nghiệp.
Các yếu tố và hiệu suất
Các tấm pin mặt trời là thiết bị thu giữ các tế bào quang điện. Những bảng này có nhiều mục đích sử dụng khác nhau, cả cá nhân và doanh nghiệp. Trên thực tế, chi phí của các tấm pin đã giảm trong những năm gần đây và chúng ta có thể tìm thấy các hệ thống lắp đặt tiêu chuẩn xung quanh 7.000 euro.
Một trong những lợi ích chính của các hệ thống này là chúng cài đặt dễ dàng và bảo trì thấp. Hơn nữa, thời gian sử dụng hữu ích của nó dài đáng kể, khoảng 25-30 năm, cho phép khoản đầu tư được khấu hao dễ dàng.
Tuy nhiên, vị trí của các tấm đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất của chúng. Để tối đa hóa việc thu năng lượng, các tấm pin phải được hướng về nơi chúng nhận được nhiều ánh sáng mặt trời nhất mỗi ngày. Năng lượng thu được có thể được lưu trữ trong pin để sử dụng vào ban đêm hoặc những ngày nhiều mây.
Hiệu suất của việc lắp đặt quang điện mặt trời sẽ khác nhau tùy thuộc vào vị trí địa lý và cách sắp xếp các tấm pin. Ở những khu vực có nhiều giờ nắng hơn, hệ thống năng lượng mặt trời cho phép thu hồi vốn đầu tư trong khoảng tám năm, để lại một khoảng thời gian đáng kể để kiếm lợi nhuận.
Sử dụng năng lượng mặt trời quang điện
Hệ thống quang điện kết nối với lưới điện
Một trong những ứng dụng chính của năng lượng mặt trời quang điện là thông qua các hệ thống kết nối với lưới điện. Các hệ thống này cho phép sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất điện được đưa vào lưới điện. Để đạt được điều này, họ sử dụng biến tần điện biến đổi dòng điện một chiều do các tấm pin tạo ra thành dòng điện xoay chiều, tương thích với lưới điện.
Mặc dù chi phí cho mỗi kWh năng lượng mặt trời vẫn cao hơn một chút so với các nguồn năng lượng khác, nhưng sự khác biệt này đã giảm đáng kể trong những năm gần đây nhờ công nghệ rẻ hơn và hiệu suất của các tấm pin tăng lên. Ở nhiều vùng có nhiều ánh nắng mặt trời, quang điện đã cạnh tranh với các nguồn khác. Trợ cấp và viện trợ công là chìa khóa để biến lựa chọn này trở thành một trong những lựa chọn khả thi nhất đối với nhiều người tiêu dùng.
Các ứng dụng khác của năng lượng mặt trời quang điện
Ngoài việc sử dụng để sản xuất điện, quang điện mặt trời còn có nhiều ứng dụng khác. Một số phổ biến nhất là:
- Ánh sáng: Lý tưởng để cung cấp ánh sáng ở những nơi công cộng như đường giao thông, khu vực nghỉ ngơi và khu vực nông thôn.
- báo hiệu: Nó thường được sử dụng trong lĩnh vực tín hiệu đường bộ và hàng hải để đánh dấu các điểm chiến lược.
- Viễn thông: Nhiều cơ sở lắp đặt bộ lặp viễn thông cung cấp năng lượng cho hệ thống của họ bằng cách sử dụng năng lượng quang điện mặt trời.
- Nông nghiệp: Trong các trang trại và hoạt động chăn nuôi, nó được sử dụng cho hệ thống bơm nước, cung cấp điện cho hệ thống vắt sữa, v.v.
Để mở rộng danh sách này, năng lượng mặt trời quang điện cũng có vai trò quan trọng trong điện khí hóa nông thôn ở các khu vực biệt lập, cho phép các cộng đồng ở xa lưới điện có thể tiếp cận điện một cách sạch sẽ và bền vững.
Năng lượng mặt trời quang điện là một trong những lựa chọn tốt nhất để giảm sự phụ thuộc vào các nguồn gây ô nhiễm và không thể tái tạo. Việc lắp đặt dễ dàng và thời gian sử dụng lâu dài đã cho phép ngày càng nhiều khu vực, từ công nghiệp đến nông thôn, sử dụng loại năng lượng này như một giải pháp khả thi, bền vững và kinh tế.