Introducción completa a la generación de energía solar fotovoltaica
¿Qué es la generación de energía solar fotovoltaica?
La generación de energía solar fotovoltaica se refiere al uso de la radiación solar directamente en la generación de energía eléctrica. La generación de energía solar fotovoltaica es la corriente principal de la generación de energía solar actual, por lo que ahora la gente suele decir que la energía solar es la generación de energía fotovoltaica.
El principio de la generación de energía fotovoltaica: ¿cómo genera electricidad una célula fotovoltaica?
En 1839, el científico francés Becquerel descubrió que bajo la irradiación de la luz solar con propiedades eléctricas especiales del semiconductor se puede producir carga libre. Estas cargas libres se dirigen para moverse y acumularse, generando así electricidad cuando se cierran sus extremos. Este fenómeno se conoce como "efecto fotovoltaico".
A célula fotovoltaica es la unidad más básica de generación de energía solar fotovoltaica, y es un dispositivo semiconductor con las características de conversión de luz y electricidad. El efecto fotovoltaico se produce en presencia de luz, y la acumulación de una carga heterogénea en ambos extremos de la célula convierte la energía luminosa en energía de corriente continua.
Las características eléctricas únicas de las células fotovoltaicas se consiguen dopando ciertos elementos (por ejemplo, fósforo o boro, etc.) en el silicio cristalino, tales como células fotovoltaicas de silicio cristalinoque crea un desequilibrio permanente en la carga molecular del material, formando un material semiconductor con propiedades eléctricas especiales.
Principales componentes de una instalación fotovoltaica
Un sistema completo de generación de energía solar fotovoltaica suele constar de módulos fotovoltaicosinversores, cajas de convergencia y otros equipos importantes.
Módulo fotovoltaico
Como componente central de una central fotovoltaica, su función es convertir la luz solar en electricidad. Estos módulos constan de varias células fotovoltaicas, cada una de las cuales es una pequeña unidad de generación de energía. Cuando la luz solar incide en una célula fotovoltaica, los fotones interactúan con el material de silicio del interior de la célula para generar una corriente eléctrica.
Estas corrientes se agrupan y se transforman, convirtiéndose finalmente en electricidad utilizable. Actualmente existen tres tipos de módulos en el mercado: módulos de silicio monocristalino, módulos de silicio policristalino y módulos de silicio amorfo.
Inversor
El inversor es el equipo clave en un sistema de generación de energía solar fotovoltaica, y es importante encontrar un fiable fabricante de inversores. Su función es convertir la corriente continua generada por los módulos fotovoltaicos en corriente alterna. El inversor no solo realiza la conversión de la corriente, sino que también garantiza que la calidad de la corriente alterna de salida se ajuste a la norma mediante el filtrado, la estabilización de la tensión y otros procesos.
Los inversores solares pueden dividirse en las tres categorías siguientes: inversores autónomos, inversores conectados a la red e inversores con batería de reserva.
Cuadro de confluencia
En el sistema de generación de energía solar fotovoltaica, para reducir instalación fotovoltaica cableado y mejorar la fiabilidad del sistema, es necesario utilizar una caja de convergencia de CA entre el inversor y el armario conectado a la red.
Los usuarios pueden determinar el modelo de la caja de convergencia de CA según la corriente de entrada diseñada para el armario conectado a la red y la corriente de salida del inversor conectado a la red. La configuración interna de la caja convertidora de CA FV cuenta con disyuntor de entrada, disyuntor de salida y pararrayos de CA.
Funciones principales: converger la corriente de salida de múltiples inversores, proteger los inversores de los peligros del lado/cargas de CA conectados a la red, servir como punto de desconexión de salida del inversor, mejorar la seguridad del sistema y proteger la seguridad del personal de instalación y mantenimiento.
Clasificación de los sistemas de generación de energía fotovoltaica
- Fotovoltaica autónoma
La energía fotovoltaica independiente también se denomina energía fotovoltaica sin conexión a la red. Las centrales fotovoltaicas independientes incluyen sistemas de suministro eléctrico para aldeas en zonas remotas, sistemas de energía solar doméstica, suministro eléctrico para señales de comunicación, protección catódica, farolas solares y otros tipos de sistemas de generación de energía solar fotovoltaica con baterías que pueden funcionar de forma independiente.
- FV conectada a la red
La generación de energía fotovoltaica conectada a la red es el módulo solar generado por la energía de CC a través del inversor conectado a la red convertido para satisfacer las necesidades de la red eléctrica de CA directamente en la red eléctrica pública.
- FV distribuida
El sistema de generación de energía fotovoltaica distribuida, también conocido como generación de energía descentralizada o suministro de energía distribuida, se refiere a la configuración de un sistema de suministro de energía fotovoltaica más pequeño en el lugar del usuario o cerca del lugar de consumo de electricidad para satisfacer las necesidades de usuarios específicos, o para apoyar el funcionamiento económico de la red de distribución existente.
¿Cómo entra la energía fotovoltaica en la red?
Directamente a la red
La energía generada por las plantas fotovoltaicas con una capacidad inferior a 8 kW se convierte en corriente alterna mediante un inversor monofásico y luego se introduce directamente en la red eléctrica de 220 V.
Entrar en la red después de impulsar
La energía generada por pequeñas plantas fotovoltaicas colectivas con una capacidad de 8 kW~400 kW entra en la red de 0,4 kV tras ser transformada en corriente alterna por inversores trifásicos.
La mayor parte de la electricidad generada por centrales fotovoltaicas de tamaño medio con una capacidad de 400 kW~20 MW entra en la red de 10-35 kV. La electricidad generada por centrales fotovoltaicas a gran escala de más de 20 MW suele entrar en la red de 66 kV o más.
En los tres casos anteriores, es necesario elevar la potencia a la tensión de red correspondiente a través del transformador elevador, y la potencia de CA después del elevador fluirá a la subestación a través de la red, y luego completará el proceso de "en línea", que puede ser utilizado por miles de hogares.
¿Por qué la energía fotovoltaica es una fuente de energía verde y baja en carbono?
La generación de energía solar fotovoltaica tiene importantes beneficios energéticos, de protección del medio ambiente y económicos, es una de las energías verdes de mayor calidad. En China en condiciones medias de sol para instalar 1 kilovatio sistema de generación de energía fotovoltaica, esto puede generar 1200 kw en un año. Y esto puede reducir el uso de carbón (carbón estándar) de alrededor de 400 kilogramos, reducir las emisiones de dióxido de carbono de alrededor de 1 tonelada.
Según los resultados de la investigación del Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF): por el efecto de reducción del dióxido de carbono. La instalación de 1 metro cuadrado de sistema de generación de energía fotovoltaica equivale a plantar 100 metros cuadrados. El desarrollo actual de las energías renovables, como la generación de energía solar fotovoltaica, es uno de los medios eficaces para resolver fundamentalmente la bruma, la lluvia ácida y otros problemas medioambientales.
La superficie de la Tierra para recibir la radiación solar para satisfacer la demanda mundial de energía de 10.000 veces, según las estadísticas preliminares, y con la generación de energía solar fotovoltaica de los avances tecnológicos y la aplicación a gran escala de sus costos de generación de energía se reducirá aún más. Se convertirá en una forma más competitiva de suministro de energía, y poco a poco de la energía complementaria a la energía alternativa y convertirse en la futura fuente de energía dominante.
Conclusión
En conclusión, el sistema de generación de energía solar fotovoltaica no sólo representa una solución energética limpia y renovable, sino también una vía clave para realizar la diversificación energética y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Con el continuo avance de la tecnología y la reducción de costes, la generación de energía solar fotovoltaica se está convirtiendo gradualmente en una parte importante del mercado energético mundial.
En el futuro, con el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía y las redes inteligentes, la generación de energía fotovoltaica desempeñará un papel aún más importante en la transición energética, aportando un futuro más brillante y sostenible para la sociedad humana.
