a kép Gray Watson jóvoltából a Wikimedia Commons oldalán.
a nap sugárzása kimeríthetetlen energiaforrás. Szerencsére a tudósok már kifejlesztettek egy eszközt a nap erejének hasznosítására, hogy hasznos, hatalmas és tiszta energiává alakítsák. Bősége, megújíthatósága és előnyei miatt a fosszilis tüzelőanyagok legjobb alternatívája, ezért nagyon fontos szerepet játszik az energiaipar jövőjében az egész világon.
ellentétben azzal, amit a legtöbb ember gondol, a nap erejének kiaknázása nem igényel nagy naperőműveket. Valójában az emberek kihasználhatják a nap erejét, és villamos energiává alakíthatják tetőtéri napelemek segítségével. Amikor a fotonok-a napfényből származó energia-eléri a tetőtéri napelemet, a napelem a fotonokat egyenáramú (DC) villamos energiává alakítja. Az egyenáramú villamos energia áramolhat a villamosenergia-biztonsági berendezésekbe. A tetőtéri napelemek inverterekkel is rendelkeznek, amelyek egyenáramú villamos energiát váltóárammá (AC) alakítanak át, amelyet számos eszköz és háztartási készülék, például számítógép, televízió és még mosógép is használ.
napenergia hasznosító rendszer
a tetőtéri napelemek a napelemek azon képességére támaszkodnak, hogy kihasználják a nap energiáját, és villamos energiává alakítsák. Ez egy kicsi, négyzet alakú félvezető, amely vezetőképes anyagokból, például szilíciumból készül. Amikor a napfény eléri a napelemeket, kémiai reakciókat vált ki, amelyek felszabadítják az elektronokat, ezáltal elektromos áramot generálva. A legtöbb tetőtéri napelem cellát fotovoltaikus celláknak nevezik, amelyek apró készülékekben, például számológépekben is megtalálhatók.
a fotovoltaikus cella legfontosabb alkotóelemei a félvezető anyagok rétegei, amelyek adalékolt szilíciumkristályokból készülnek. A fotovoltaikus cellák alsó rétege bórral van terhelve, amely kötődik a szilíciumhoz a pozitív töltés létrehozása érdekében. A felső réteget foszforral adalékoljuk a negatív töltés létrehozásához. A két réteg közötti felületet P-N csomópontnak nevezzük, és ennek a felületnek a mozgása hozza létre az elektromos mezőt.
amint a napfény eléri a sejteket, a fotonok mindkét rétegben meglazítják az elektronokat. Mivel a két réteg ellentétes töltéssel rendelkezik, az elektron áramlását eredményezi. A P-N csomópontnál lévő elektromos mező azonban megakadályozza az energia áramlását másutt; így külső áramkörre van szükség az elektronok utazási útjának biztosításához.
a fotovoltaikus cellák típusai
a legtöbb fotovoltaikus cellarendszer kis négyzet alakú cellákat tartalmaz, amelyek átlagos mérete négy hüvelyk. Az egyes cellák nagyon kevés energiát termelnek, így a tetőtéri napelemek általában moduloknak nevezett PV cellák csoportjaiba kerülnek, amelyeket műanyagba vagy üvegbe burkolnak, hogy megvédjék őket az időjárási elemektől. Az alábbiakban bemutatjuk a tetőtéri napelemekben használt napelemek három alapvető típusát.
Kép jóvoltából Andrew Glaser a Wikimedia Commons.
egykristályos cellák: Az ilyen típusú napelemek hosszú hengerekben készülnek, hatszögletű vagy kerek ostyákra vágva. Ez a fajta napelem nagy hatékonyságú cellákat termel, így drágábbak, mint a többi típusú fotovoltaikus cellák. Telepítésük akár 30% – kal is növelheti otthonainak hatékonyságát. Az ilyen típusú napelemek a globális piac 29% – át teszik ki.
polikristályos cellák: ezek olvadt szilíciumból készülnek, amelyeket öntvényekbe öntenek, majd kis négyzetekre szeletelnek. A napelem előállításának költsége alacsonyabb, de a hatékonyság is alacsonyabb, mint az egykristályos cellák, akár 15%-kal. Mivel a négyzetek kicsiek, elég könnyen egymáshoz csomagolhatók, hogy növeljék az energiatermelést
amorf szilícium: az ilyen típusú napelemekkel vékony fóliákban szilíciumot permeteznek az üveg vagy fém felületére, így az ilyen napelemek előállítása mindhárom közül a legolcsóbb. Ezután ismét nagyon alacsony, körülbelül 5% – os hatékonyságot eredményez.
a tetőtéri napelemek követelményei
a tetőtéri napelemeket nem befolyásolják az időjárási tényezők, például a levegő hőmérséklete és a hótakaró. Két követelmény van azonban, amelyekre a PV-sejteknek szükségük van a nap energiájának hatékony kiaknázásához. A tetőtéri napelemnek akadálytalan hozzáféréssel kell rendelkeznie a nap sugaraihoz, hogy hatékonyan kihasználhassa a nap energiáját. Tehát az árnyék bármilyen jelenléte csökkentheti a napelem cellák kimenetét. Ügyeljen arra, hogy a tető keleti oldalán helyezze el. Nem szabad olyan magas építmények közelében lennie, amelyek árnyékokat hozhatnak létre, amikor a nap egész nap mozog.
a tetőtéri napelemek telepítésének másik követelménye a méret. A fotovoltaikus rendszer mérete függ a tető méretétől, a termelni kívánt energia mennyiségétől és attól, hogy mennyit hajlandó költeni.