Količina sunčave energije koja doseže površinu planeta je tolika da je u jednoj godini dva puta veća od svih Zemljinih neobnovoljivih izvora (ugljena, nafte, plina, urana). Najčešće dostupni obnovoljivi izvori energije na zemlji su: sunčevo zračenje, energija vjetra, energija valova i biomasa.Solarna energija (energija sunčeva zračenja) se pretvara u električnu energiju pomoću fotonaponskih sustava (fotonaponska energija). U fizici ovakva pretvorba energije poznata je pod nazivom fotoelektrični efekt kojega je otkrio Heinrich Rudolf Hertz, a objasnio Albert Einstein za što je i dobio Nobelovu nagradu.
Fotonaponski sustavi u kojima se odvija fotonaponska pretvorba najčešće se nazivaju fotonaponske solarne ćelije ili samo solarne ćelije. Prva moderna fotonaponska solarna ćelija napravljena je 1956. godine u Belovom laboratoriju. Prve takve ćelije bile su razvijene za svermirske programe.
Za sada, proizvodnja električne energije iz fotonaponskih solarnih ćelija nije ekonomična u usporedbi sa drugim izvorima, ako se u obzir ne uzme poticaj. Jedan kilovat inastalirane snage za fotonaponske ćelije iznosi preko nekoliko tisuća USD (4 500-13 500 USD), dok je za elektranu na plin ta cijena oko 400 USD. Fotonaponske solarne ćelije se ubrajaju u povlaštene izvore električme energije i takva energija se otkupljuje po cjeni znatno višoj nego što je prosječna cijena električne energije u Hrvatskoj.
Korisnost fotonaponske (FN) solarne ćelije definira se kao omjer električne snage koju daje FN solarna ćelija i snage sunčevog zračenja. Matematički se to može formulirati relacijom:
gdje je:Pel - Izlazna električna snaga
Psol - Snaga zračenja (najčešće Sunčevog)
U - Efektivna vrijednost izlaznog napona
I - Efektivna vrijednost izlazne struje
E - Specifična snaga zračenja (npr. u W/m2)
A - Površina
Korisnost FN solarnih ćelija kreće se od svega nekoliko postotaka do četrdesetak posto. Ostala energija koja se ne pretvori u električnu uglavnom se pretvara u toplinsku i na taj način grije ćeliju. Općenito porast teperature solarne ćelije utječe na smanjene korisnosti FN ćelije.
Vrste solarnih ćelija
Solarne ćelije se izvode kao silicijske ćelije (Si), galij arsenidne (GaAs), kadmij telurijeve (CdTe) i bakar-inidum-diselenidne (CuInSe2). Najčešće upotrebljivane silicijske ćelije izvode se u više morfoloških oblika: monokristalne, polikristalne i amorfne.
• Monokristalne Si ćelije imaju relativno visoki stupanj iskoristivosti. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 140W/m2 električne energije (iskoristivost 14%)
• Polikristalne Si ćelije imaju nešto manju iskoristivost od monokristalnih, ali im je zato proizvodnja ekonomski efikasnija. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčeva zračenja u 130W/m2 električne energije (iskoristivost 13%).
• Amorfne Si ćelije imaju niske troškove proizvodnje, ali daleko manju iskoristivost. Koriste se u opremi gdje je potrebna mala snaga (satovi, đepna računala) ili kao element fasade. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 50W/m2 električne energije (iskoristivost 5%).
Galij arsenidne (GaAs) ćelije su relativno neosjetljive na toplinu i zračenja u usporedbi sa Si ćelijama. Zbog visoke cijene koriste se u svemirskim programima i u sustavima s koncentriranim zračenjem gdje se štedi na ćelijama. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 300W/m2 električne energije (iskoristivost 30%).
Kadmij telurijeve (CdTe) ćelije su pogodne za upotrebu u tankim PV modula zbog fizikalnih svojstava i jeftine tehnologije izrade. Usprkos navedenim prednostima zbog kadmijeve otrovnosti i sumnje na kancerogenost nije u širokoj upotrebi. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000W/m2 sunčevog zračenja u 160W/m2 električne energije (iskoristivost 16%)
Nema komentara:
Objavi komentar