مزايا توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية

مزايا وعيوب توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية

(1) المزايا

عملية توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية بسيطة ، ولا توجد أجزاء دوارة ميكانيكية ، ولا استهلاك للوقود ، ولا انبعاثات بما في ذلك غازات الاحتباس الحراري ، ولا ضوضاء ، ولا تلوث ؛ يتم توزيع موارد الطاقة الشمسية على نطاق واسع ولا تنضب. لذلك ، بالمقارنة مع تقنيات توليد الطاقة الجديدة مثل طاقة الرياح وتوليد طاقة الكتلة الحيوية والطاقة النووية ، فإن توليد الطاقة الكهروضوئية هو تكنولوجيا لتوليد الطاقة المتجددة مع الخصائص المثالية الأكثر استدامة (أغنى الموارد وأنظف عملية توليد الطاقة). لديها المزايا الرئيسية التالية.

① موارد الطاقة الشمسية لا تنضب ولا تنضب. الطاقة الشمسية المشعة على الأرض أكبر 6000 مرة من الطاقة التي يستهلكها الإنسان. علاوة على ذلك ، يتم توزيع الطاقة الشمسية على نطاق واسع على الأرض. طالما أن هناك ضوء الشمس ، يمكن استخدام أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية ، على سبيل المثال لا الحصر بعوامل مثل المنطقة والارتفاع.

② تتوفر موارد الطاقة الشمسية في كل مكان ، ويمكن تشغيلها في مكان قريب ، دون نقل لمسافات طويلة ، لتجنب فقدان الطاقة الكهربائية الناجمة عن خطوط النقل لمسافات طويلة.

عملية تحويل الطاقة لتوليد الطاقة الكهروضوئية بسيطة ، وهي التحويل المباشر من الطاقة الضوئية إلى الطاقة الكهربائية. لا توجد عملية وسيطة (مثل تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية ، طاقة ميكانيكية إلى طاقة كهرومغناطيسية ، إلخ) وحركة ميكانيكية ، ولا يوجد تآكل ميكانيكي. وفقًا للتحليل الديناميكي الحراري ، فإن توليد الطاقة الكهروضوئية له كفاءة نظرية عالية في توليد الطاقة ، والتي يمكن أن تصل إلى أكثر من 80 ٪ ، وإمكانات تطوير التكنولوجيا هائلة.

④ توليد الطاقة الكهروضوئية نفسه لا يستخدم الوقود ، وينبعث منه أي مواد بما في ذلك غازات الاحتباس الحراري وغازات العادم الأخرى ، ولا يلوث الهواء ، ولا يولد ضوضاء ، وهو صديق للبيئة e799bee5baa6e78988e69d8331333337613766 ، ولن يتأثر بأزمة الطاقة أو عدم الاستقرار من سوق الوقود هو نوع جديد من الطاقة المتجددة صديقة للبيئة حقًا.

لا تتطلب عملية توليد الطاقة الكهروضوئية مياه التبريد ، ويمكن تركيبها على صحراء جوبي بدون ماء. يمكن أيضًا دمج توليد الطاقة الكهروضوئية بسهولة مع المباني لتشكيل نظام متكامل لتوليد الطاقة الكهروضوئية ، والذي لا يتطلب شغلًا منفصلاً للأرض ويمكن أن يوفر موارد قيمة من الأرض.

⑥ لا يحتوي توليد الطاقة الكهروضوئية على أجزاء نقل ميكانيكية ، وتشغيل وصيانة بسيطة ، وتشغيل مستقر وموثوق. يمكن لمجموعة من أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية أن تولد الكهرباء طالما توجد وحدات خلايا شمسية ، ويمكن أن يؤدي الاستخدام الواسع النطاق لتقنية التحكم الآلي بشكل أساسي إلى تحقيق التشغيل غير المراقب وتكاليف الصيانة المنخفضة.

أداء العمل لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية مستقر وموثوق ، وعمر الخدمة طويل (أكثر من 30 عامًا). يمكن أن يصل عمر الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري إلى 20 إلى 35 عامًا. في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية ، طالما أن التصميم معقول واختيار النوع مناسب ، يمكن أن يصل عمر البطارية أيضًا إلى 10 إلى 15 عامًا.

⑧ تتميز وحدة الخلايا الشمسية بهيكل بسيط وصغير الحجم وخفيف الوزن ، وهو مناسب للنقل والتركيب. فترة بناء نظام توليد الطاقة الكهروضوئية قصيرة ، وقد تكون سعة التحميل كبيرة أو صغيرة وفقًا لاستهلاك الكهرباء ، وهي مريحة ومرنة ، ويسهل دمجها وتوسيعها.

تعد البطارية الشمسية مصدر طاقة جديدًا واعدًا ، وتتمتع بثلاث مزايا هي الاستمرارية والنظافة والمرونة. بالمقارنة مع توليد الطاقة الحرارية وتوليد الطاقة النووية ، فإن الخلايا الكهروضوئية الشمسية لا تسبب التلوث البيئي ؛ يمكن أن تكون الخلايا الشمسية كبيرة ومتوسطة وصغيرة ، ويمكن أن تصل إلى مليون كيلوواط من محطات الطاقة المتوسطة الحجم ، وصغيرة مثل نظام الطاقة الشمسية المستقل لأسرة واحدة فقط. هذه الخصائص لا مثيل لها من قبل مصادر الطاقة الأخرى.

(2) العيوب

بالطبع ، فإن توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية له أيضًا أوجه قصور وعيوب ، نوجزها في النقاط التالية.

① كثافة طاقة منخفضة. على الرغم من أن مجموع الطاقة التي تضعها الشمس على الأرض ضخم للغاية ، ولكن نظرًا لأن مساحة سطح الأرض كبيرة جدًا أيضًا ، ومعظم سطح الأرض مغطى بالمحيط ، فإن الطاقة الشمسية يمكنها فعلاً تصل إلى سطح الأرض تصل فقط إلى حوالي 10٪ من طاقة الإشعاع الشمسي في مدى الأرض مما ينتج عنه كمية الطاقة الشمسية المتوفرة مباشرة في المنطقة صغيرة. بشكل عام من حيث الإشعاع الشمسي ، أعلى قيمة للإشعاع على سطح الأرض&حوالي 1.2kw / ، وفي معظم المناطق ومعظم وقت سطوع الشمس أقل من 1kw /. إن استخدام الطاقة الشمسية هو في الواقع تجميع واستخدام الطاقة منخفضة الكثافة.

② يغطي مساحة كبيرة. نظرًا لكثافة الطاقة المنخفضة للطاقة الشمسية ، فإن هذا سيجعل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية يشغل مساحة كبيرة. كل 10kw من توليد الطاقة الكهروضوئية يحتاج إلى حوالي 100 متر مربع ، ومتوسط ​​توليد الطاقة لكل متر مربع هو 100w. مع نضج وتطوير تكنولوجيا توليد الطاقة الكهروضوئية المتكاملة ، يمكن أن تستخدم المزيد والمزيد من أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية أسطح وواجهات المباني والهياكل ، والتي ستتغلب تدريجياً على النقص في منطقة توليد الطاقة الكهروضوئية الكبيرة.

كفاءة تحويل منخفضة. الوحدة الأساسية لتوليد الطاقة الكهروضوئية هي وحدة الخلايا الشمسية. تشير كفاءة التحويل لتوليد الطاقة الكهروضوئية إلى نسبة تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. في الوقت الحاضر ، تبلغ كفاءة تحويل الخلايا الكهروضوئية السليكونية البلورية 13 ٪ إلى 17 ٪ ، وكفاءة الخلايا الكهروضوئية للسيليكون غير المتبلور تتراوح من 5 ٪ إلى 8 ٪ فقط. نظرًا لأن كفاءة التحويل الكهروضوئي منخفضة جدًا ، فإن كثافة توليد الطاقة الكهروضوئية منخفضة ، ومن الصعب تكوين نظام توليد طاقة عالية. لذلك ، فإن كفاءة التحويل المنخفضة للخلايا الشمسية هي عنق الزجاجة الذي يعيق الترويج الواسع لتوليد الطاقة الكهروضوئية.

عمل متقطع. على سطح الأرض ، لا يمكن لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية توليد الكهرباء إلا خلال النهار ولا يمكنه إنتاج الكهرباء في الليل. ما لم يكن هناك ليلا ونهارا في الفضاء ، يمكن للخلايا الشمسية توليد الكهرباء باستمرار ، وهو أمر لا يتوافق مع طلب الناس على الكهرباء.

⑤ تتأثر بشكل كبير بالعوامل المناخية والبيئية. تأتي طاقة توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية مباشرة من ضوء الشمس ، ويتأثر الإشعاع الشمسي على سطح الأرض&بشكل كبير بالمناخ. سيؤثر المطر والثلج على المدى الطويل ، والغيوم ، والضبابي ، وحتى التغييرات السحابية بشكل خطير على حالة توليد الطاقة للنظام. بالإضافة إلى ذلك ، العوامل البيئية لها تأثير كبير. النقطة الأكثر بروزًا هي أن الجسيمات (مثل الغبار) في الهواء تستقر على سطح وحدة الخلية الشمسية ، مما يحجب جزءًا من الضوء ، مما يقلل من كفاءة التحويل لوحدة الخلية. نتيجة لذلك ، يتم تقليل كمية توليد الطاقة وحتى حدوث تلف في لوحة البطارية.

اعتماد إقليمي قوي. المواقع الجغرافية المختلفة والمناخات المختلفة تجعل موارد أشعة الشمس تختلف اختلافًا كبيرًا من منطقة إلى أخرى. فقط عندما يتم تطبيق نظام توليد الطاقة الكهروضوئية في المناطق ذات موارد الطاقة الشمسية الوفيرة ، سيكون تأثيره جيدًا.

⑦ ارتفاع تكلفة النظام. نظرًا للكفاءة المنخفضة لتوليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية ، فإن تكلفة توليد الطاقة الكهروضوئية لا تزال عدة أضعاف تكلفة طرق توليد الطاقة التقليدية الأخرى (مثل الطاقة الحرارية والطاقة الكهرومائية) ، وهو العامل الأكثر أهمية الذي يقيد تطبيقه الواسع. ومع ذلك ، تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه مع التوسع المستمر في قدرة إنتاج الخلايا الشمسية والتحسين المستمر لكفاءة التحويل الكهروضوئي للخلايا ، فقد انخفضت أيضًا تكلفة أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية بسرعة كبيرة. انخفض سعر وحدات الخلايا الشمسية من أكثر من 70 دولارًا أمريكيًا لكل واط إلى حوالي 2 دولار أمريكي لكل واط في العقود الأخيرة.

⑧ عملية تصنيع بطارية السيليكون البلورية تلوث عالي واستهلاك مرتفع للطاقة. المادة الخام الرئيسية لبطارية السيليكون البلورية هي السيليكون النقي. السيليكون عنصر على الأرض يأتي في المرتبة الثانية بعد الأكسجين ، وشكله الرئيسي هو الرمل (sio2). تتطلب العملية خطوة بخطوة من رمال السيليكا إلى السيليكون المتبلور بدرجة نقاء 99.9999٪ أو أكثر عمليات كيميائية وفيزيائية متعددة ، والتي لا تستهلك الكثير من الطاقة فحسب ، بل تسبب أيضًا تلوثًا بيئيًا معينًا.