Przetworniki fotoelektryczne. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Przetworniki fotoelektryczne. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

Komentarze do artykułu

Instalacje tego typu opierają się na zasadzie wybijania elektronów z materiałów półprzewodnikowych kwantami światła. Energia promieniowania jest przekształcana w energię elektryczną. We współczesnej energetyce słonecznej szeroko stosowane są przetworniki półprzewodnikowe wykonane z chemicznie czystego krzemu krystalicznego. Krzem jest szeroko rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej; piasek, kwarc to dwutlenek krzemu SiO2. Produkcja czystego krzemu pod koniec XX wieku umożliwiła uruchomienie produkcji szeregu urządzeń półprzewodnikowych, w szczególności procesorów do nowoczesnych komputerów. Zaawansowana technologicznie, oparta na wiedzy produkcja w Stanach Zjednoczonych koncentruje się w „krzemowej” (krzemowej) dolinie w stanie Kalifornia.

Tworzenie źródeł energii słonecznej jest uwzględnione w programach tak dużych światowych koncernów jak Siemens, Sony, Hitachi. Liderami w dziedzinie energii słonecznej wykorzystującej konwertery krzemowe są USA, Niemcy, Dania, Japonia i Szwajcaria. Koszt krzemowych konwerterów fotowoltaicznych w ciągu ostatnich 40 lat spadł 40-krotnie; 1 kW mocy zainstalowanej w fotowoltaicznych elektrowniach słonecznych kosztuje około 2500 dolarów.

Ogniwo słoneczne składa się z dwóch połączonych ze sobą płytek krzemowych. Światło padające na górną płytkę wybija z niej elektrony, kierując je na dolną płytkę. To tworzy emf elementu. Elementy połączone szeregowo są źródłem prądu stałego. Ogniwo słoneczne tworzy kilka połączonych konwerterów fotowoltaicznych. Sprawność zamiany energii promieniowania na energię elektryczną w nowoczesnych instalacjach sięga 13,17%, w warunkach laboratoryjnych na niektórych półprzewodnikach osiągnięto sprawność 40%.

Moc SPP z przetwornikami fotoelektrycznymi jest określona zależnością

W, (3.3)

gdzie - sprawność przetworników fotoelektrycznych (w nowoczesnych elementach krzemowych waha się w granicach 0,12.0,17), - ich całkowita powierzchnia, m2.

Zastosowanie fotowoltaicznych elektrowni słonecznych zaczęło się od technologii kosmicznej, gdzie koszty odgrywały drugorzędną rolę. „Skrzydła” fotokomórek stacji Mir miały powierzchnię kilkuset metrów kwadratowych. Łunokhod, zasilany panelami słonecznymi, działał na Księżycu przez ponad rok. Na amerykańskiej stacji Skylab bateria o łącznej powierzchni 130 m zapewniała zasilanie o mocy 10,5 kW.

Obecnie w wielu krajach produkowane są moduły przekształtników fotowoltaicznych na potrzeby energii na dużą skalę. Moc pojedynczych instalacji fotowoltaicznych tego typu w Stanach Zjednoczonych sięga 10 MW, przy czym moc szczytowa osiągana jest w momencie, gdy Słońce znajduje się w zenicie – czyli mniej więcej w czasie, gdy dobowy cykl zużycia energii w słonecznych południowych stanach subtropikalnych Ameryka osiąga szczyty z powodu działania klimatyzatorów.

Ważną zaletą fotowoltaicznych elektrowni słonecznych są ich bardzo niskie koszty eksploatacji – moduły zabezpieczone przed kurzem i opadami atmosferycznymi za pomocą szkła lub folii, działają przez dziesięciolecia bez konserwacji. Przy pochmurnej pogodzie moc tego typu SES jest nieco zmniejszona, choć mniejsza niż w przypadku instalacji termoelektrycznych. Należy się spodziewać, że w słonecznych regionach południowej Federacji Rosyjskiej, przy masowej produkcji i obniżce kosztów modułów krzemowych, tego typu instalacje będą konkurencyjne w stosunku do tradycyjnych, zasilanych coraz droższymi paliwami kopalnymi.

Trwają prace nad projektami satelitarnych fotowoltaicznych elektrowni słonecznych. Planowane jest ich wystrzelenie i zainstalowanie na orbitach geostacjonarnych na równiku, na wysokości 35800 2 km, tak aby stale „unosiły się” nad tym samym miejscem. Ogniwa słoneczne o powierzchni kilkudziesięciu km1 umieszczone są na cienkiej folii syntetycznej ustawionej prostopadle do promieni słonecznych. Prąd elektryczny z ogniw słonecznych zamieniany jest w specjalnych generatorach na promieniowanie mikrofalowe, które kierowane jest na Ziemię za pomocą znajdującej się na pokładzie anteny. Antena nadawcza ma średnicę około 7 km, a antena odbiorcza promieniowania mikrofalowego na Ziemi ma około XNUMX km. Stacja odbiorcza przetwarza promieniowanie mikrofalowe na prąd o częstotliwości i napięciu przemysłowym. Realizacja tego unikalnego w koncepcji i skali projektu będzie wymagała ogromnych środków oraz dużej liczby osiągnięć naukowo-technicznych.

W Rosji głównym naukowym twórcą konwerterów fotoelektrycznych jest Instytut Fizyko-Techniczny im. A.F. Ioffe w Petersburgu. Dyrektor tego instytutu, laureat Nagrody Nobla, akademik Zh.I. Alfierow, jest zagorzałym zwolennikiem energii słonecznej. Fabryka Urządzeń Metalowo-Ceramicznych Ryazan uruchomiła produkcję modułów sterowania mocą o różnych standardowych rozmiarach i różnych parametrach technicznych. Fotopowielacze fotowoltaiczne produkowane są przez NPO Kvant (Moskwa) i CJSC Telecom-STV w Zelenogradzie w obwodzie moskiewskim. Udoskonalane jest wytwarzanie „krzemu słonecznego”, materiału bazowego do przetworników fotoelektrycznych. 1 kg krzemu w elektrowni wytwarza w ciągu roku taką ilość energii elektrycznej, jaka wymagałaby wytworzenia 2,5 tony ropy w konwencjonalnych elektrowniach cieplnych, a żywotność konwertera krzemowego wynosi 30 lat lub więcej.

Autor: Labeish V.G.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Pamięć Samsung DRAM CXL 2.0 128 GB 10.05.2023

Samsung wprowadził pierwsze na świecie rozwiązanie DRAM oparte na nowym standardzie CXL 2.0. Ta pamięć DRAM o pojemności 128 GB jest przeznaczona do użytku w wysokowydajnych urządzeniach komputerowych i serwerach.

Samsung współpracował z Intelem nad tym nowym standardem.

CXL 2.0 DRAM obsługuje PCIe 5.0 i wykorzystuje 8 pasów. Zapewnia prędkość przesyłu danych do 35 Gb/s. Nowy standard CXL 2.0 (w przeciwieństwie do poprzedniej generacji) obsługuje teraz łączenie pamięci. Ta metoda zarządzania pamięcią łączy wiele bloków pamięci na serwerze w celu utworzenia pul pamięci i umożliwia hostom dynamiczne przydzielanie pamięci puli w zależności od potrzeb. Poprawia to ogólną wydajność i zmniejsza koszty operacyjne.

Jak na razie taka pamięć przeznaczona jest wyłącznie do użytku w systemach serwerowych. Producenci wciąż pracują nad pamięcią CXL klasy konsumenckiej.

Samsung ogłosił, że zamierza rozpocząć masową produkcję CXL 2.0 DRAM jeszcze w tym roku. Swoim klientom będzie oferować różne rozmiary urządzeń do wysokowydajnych systemów obliczeniowych i serwerów. Rozwiązania te mogą zwiększyć przepustowość i pojemność głównej pamięci DRAM na serwerze, umożliwiając lepszą sztuczną inteligencję i wydajność uczenia maszynowego.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Zagrożone piaszczyste plaże

▪ Poczuj komórkę rakową

▪ Elektroniczny trener siły woli

▪ Sygnalizacja świetlna wkrótce zniknie z dróg

▪ Śledzenie satelitów i śmieci kosmicznych

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła. Wybór artykułu

▪ artykuł Wszystko stracone oprócz honoru. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Które kraje na świecie znajdują się w pierwszej dziesiątce krajów o najniższej gęstości zaludnienia? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Wybór miejsca na obóz. Wskazówki turystyczne

▪ artykuł Urządzenie zabezpieczające głośniki. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Regulatory obrotów silników prądu przemiennego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn