태양광 광전지의 응용. 계획, 설명

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태양광 전지는 다양한 응용 분야에서 화석 연료에 대한 기술적으로나 경제적으로 실행 가능한 대안입니다. 태양 전지는 움직이는 메커니즘을 사용하지 않고도 태양 복사를 전기로 직접 변환할 수 있습니다. 덕분에 태양광 발전기의 수명은 꽤 길다. 광전지 시스템은 광전지의 산업적 적용 초기부터 그 자체로 입증되었습니다. 예를 들어, 태양전지는 1960년대부터 지구 궤도 위성의 주요 전력원이었습니다.

외딴 지역에서는 1970년대부터 광전지가 독립형 전력 시스템에 전력을 공급해 왔습니다. 1980년대에 대량 생산 소비재 제조업체는 시계, 계산기에서 음악 장비에 이르기까지 다양한 장치에 태양광 전지를 통합하기 시작했습니다. 1990년대에 유틸리티 기업에서는 소규모 사용자 요구 사항을 충족하기 위해 광전지를 사용하기 시작했습니다.

태양광 광전지의 응용

태양광 전지로 구동되는 펌핑 시스템은 거의 모든 물 펌핑 응용 분야에 효율적이고 비용 효율적입니다. 미국 전력회사들은 원격 펌프로 연결되는 배전선을 유지하는 것보다 태양열로 구동되는 물 펌프를 사용하는 것이 더 경제적이라는 사실을 발견했습니다. 일부 유틸리티는 고객 요청을 충족하기 위해 광전지 펌핑 시스템을 제공합니다.

농촌 지역의 광전지 시스템의 다른 용도로는 전기 울타리 충전 및 조명; 온실 및 수경재배 구조물에 물 순환, 환기, 조명 및 냉방을 제공합니다.

태양광 모듈은 브라이틀링 오비터 3(Breitling Orbiter 1999) 열기구가 전 세계를 논스톱으로 비행하는 동안 전기를 공급했습니다. 20년 XNUMX월 XNUMX주 동안 열기구에 실린 모든 장비는 바스켓 아래에 매달린 XNUMX개의 모듈에 의해 구동되었습니다. 각 모듈은 주행 중에 균일한 전류를 제공하고 내비게이션 장치용 배터리 XNUMX개를 충전하고 위성 통신 시스템에 전원을 공급하며 조명 및 온수를 제공하도록 기울어졌습니다. 모든 모듈은 여행 내내 완벽하게 작동했습니다.

태양광 전지는 마을에 전기를 공급하는 데 성공적으로 사용되었습니다. 현재 전 세계적으로 75억 명의 사람들이 전기 없이 살고 있습니다. 이들 중 대부분은 인구의 XNUMX%가 전기를 이용할 수 없는 개발도상국에 있습니다. 원격 마을은 종종 네트워크에 연결되지 않습니다.

전력망에서 전기를 이용할 수 없는 사람들은 등유, 디젤과 같은 화석 연료를 사용하는 경우가 많습니다. 사용과 관련하여 여러 가지 문제가 있습니다.

화석 연료 수입으로 인해 국가의 태환 통화 공급이 고갈됩니다.
정상적인 기반 시설이 부족하여 연료 운송이 방해받습니다.
예비 부품이 부족하여 발전기의 유지 보수 및 수리에 문제가 있습니다.
발전기는 배기가스로 환경을 오염시키고 많은 소음을 발생시킵니다.

광전지를 사용하는 전기 조명은 등유 램프보다 더 효율적이며, 광전지 시스템을 설치하는 데 드는 비용은 일반적으로 전력망을 확장하는 것보다 저렴합니다. 더욱이, 많은 개발도상국은 일사량 수준이 높은 지역에 위치해 있으며, 이는 일년 내내 풍부한 자유 에너지원을 보유하고 있음을 의미합니다. 전 세계 수만 대의 태양광 발전 시스템을 운영한 경험을 통해 입증된 것처럼 "태양광 전기"의 생산은 간단하고 안정적입니다.

태양광 광전지의 응용

앞으로 수십 년 안에 세계 인구의 상당 부분이 태양광 발전 시스템에 익숙해질 것입니다. 덕분에 크고 값비싼 발전소와 배전 시스템을 구축해야 하는 전통적인 필요성이 사라질 것입니다. PV 셀의 가격이 낮아지고 기술이 향상됨에 따라 PV 셀에 대한 잠재적으로 거대한 여러 시장이 열릴 것입니다. 예를 들어, 건축 자재에 내장된 광전지는 주택에 환기와 조명을 제공합니다. 수공구부터 자동차까지 소비자 제품은 광전지 부품이 포함된 부품을 사용하면 이점을 얻을 수 있습니다. 또한 공공기관에서는 공공의 요구를 충족하기 위해 태양전지를 사용하는 새로운 방법을 찾을 수 있습니다.

태양광 광전지의 응용

유럽연합은 2010년까지 재생에너지 비중을 두 배로 늘리겠다는 목표를 세웠습니다. 한 가지 중요한 구성요소는 총 설치 용량이 1GW인 500000만 개의 태양광 발전 시스템(옥상 시스템 500000개, 농촌 시스템 1개 수출)을 생산하는 것입니다. BP Amoco(세계 최고의 석유 제품 판매 회사 중 하나)는 영국, 호주, 독일, 오스트리아, 스위스, 네덜란드, 일본, 포르투갈, 스페인, 프랑스 및 미국에 있는 200개의 새로운 주유소에서 태양 에너지를 사용할 예정입니다. . 50천만 달러 규모의 프로그램에는 총 용량 400MW의 태양광 패널 3,5개와 연간 3500톤의 이산화탄소 배출량 감소가 포함됩니다.

이 프로젝트 덕분에 BP Amoco는 세계 최대의 태양광 전기 소비자이자 태양광 전지 및 모듈의 최대 제조업체 중 하나가 될 것입니다. 태양광 패널은 조명과 물 펌프에 필요한 것보다 더 많은 전기를 생성하므로 시스템이 전력망에 연결됩니다. 낮에는 초과 전력이 네트워크에 공급되고 밤에는 부족한 에너지가 보충됩니다. BP Solar 사장은 세계 태양전지 시장이 2010년까지 1000MW, 2050년에는 5만MW에 이를 것으로 전망했다.

태양광 전지는 태양 복사량에 따라 달라지는 속도로 전기를 생산합니다. 태양광 전지는 태양광 발전 시스템의 주요 구성 요소를 형성하는 모듈로 결합됩니다. 모듈은 최대 수백 볼트까지 다양한 전압에 맞게 설계되었습니다. 이는 광전지와 모듈을 직렬로 연결함으로써 달성됩니다. AC 전기 제품에 전원을 공급하려면 인버터를 사용해야 합니다.

광전지의 효율은 광전지에 공급되는 에너지와 소비자에게 공급되는 전기의 백분율로 계산됩니다. 이론적, 실험실적, 실제적 효과에는 차이가 있습니다. 이들 사이의 차이점을 아는 것이 중요하며, 광전지 사용자에게는 실용적인 효율성만이 중요합니다.

양산형 태양전지의 실용 효율:

단결정 실리콘: 16 - 17%;
다결정 실리콘: 14 - 15%;
비정질 실리콘: 8 - 9%.

광전지 시스템은 일반적으로 다음과 같이 나뉩니다.

태양광 패널로만 구성된 자율 시스템. 여기에는 조정기 및 배터리도 포함될 수 있습니다.
하이브리드 시스템은 태양광 전지와 풍력, 디젤, 천연가스 등 추가적인 전기 생산 수단을 결합한 것입니다. 이러한 시스템은 종종 더 작은 배터리와 조정기를 사용합니다.
그리드 연결 시스템은 실제로 공공 그리드에 전기를 공급하는 소규모 발전소입니다.

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