Ogniwa fotowoltaiczne – różne generacje

I generacja

Są to znane wszystkim ze zdjęć, filmów dokumentalnych i artykułów ogniwa. Co ciekawe, jak na razie są one najwydajniejsze i osiągają od 15% do nawet 22% sprawności. Jednak, mają jedną, bardzo poważną wadę. Koszty produkcji są bardzo drogie. Technologia opiera się na złączach p-n produkowanych z bardzo czystego krzemu krystalicznego. Czystość musi wynosić 99,99999%. Solary te, zbudowane są z surowca formowanego w wafle o grubości mniejszej, lub przekraczającej 250 mikrometrów. Cena wynika z bardzo czasochłonnego procesu pozyskiwania czystego krzemu, oraz jego kosztami. Koszty są zawyżane również, przez bardzo mała automatyzacje produkcji. Większość elementów jest wykonywanych i montowanych przez wykwalifikowanych pracowników.

II generacja

Druga generacja paneli fotowoltaicznych jest odpowiedzią na bardzo poważny problem pierwszej generacji. Czyli zbyt wysokie koszty produkcji. Wynika to z tego, że wafle krzemowe muszą być grube (oczywiście w kontekście tych konkretnych urządzeń). Ich grubość wynosi nawet 0,25 mm. Problemem jest cena krzemu, a w zasadzie pozyskiwanie bardzo czystego krzemu – rzędu 99,99999 %. To właśnie cena jest główną bariera w procesie instalacji paneli przez zwykłych zjadaczy chleba. Jeśli dodamy do tego fakt, że produkcja ogniw odbywa się ręcznie przez wysoce wykwalifikowanych specjalistów, nie trudno zrozumieć, skąd bierze się tak wysoka cena za każdy panel. Dlatego, systemy solarne drugiej generacji, pomimo tego, że nadal oparte o złącze P-N, zbudowane są nie z krzemu, tylko z tellurku kadmu. Dzięki temu, można osiągnąć bardzo małą grubość absorbera światła, wynosząca nawet 1 mikrometr. Dzięki prostszemu procesowi produkcji, udało się znacząco obniżyć koszty produkcji. Ich wadą jest jednak niższa sprawność niż, ogniwa pierwszej generacji. Wynosi w przybliżeniu, od 8, do 16%.

III generacja

Są ciekawym rozwiązaniem, ponieważ, ich działanie opiera się na procesie sztucznej fotosyntezy. Dzięki temu osiągają sprawność rzędu 14-15%. Te ogniwa fotowoltaiczne nie posiadają złącza P-N. Prowadzone są również badania na polimerach. Generalnie, trzeba uznać, że są to ogniwa barwnikowe. Ostatnio pojawiły się również głosy, że do tego celu można wykorzystać grafen, którego masowa produkcja została opatentowana przez Polskich naukowców. Naukowcy z MIT twierdzą, że grafen zastosowany w ogniwach może zwiększyć ich wydajność dwukrotnie. Jeśli przyjmujemy, że sprawność tradycyjnych ogniw wynosi mniej niż 30%, można uznać, że zastosowane grafenu zwiększy sprawność do 50%. 

Więcej informacji: http://trigeo.pl/fotowoltaika-warszawa/

Największa na świecie elektrownia solarna.

W lutym, bieżącego roku, w Kaliforni została uruchomiana największa na świecie elektrownia słoneczna – Ivanpah Solar Electronic Generatin System. Znajduje się na pustyni Mojave, 64 kilometry na południe od Las Vegas. Planowana produkcja energii ma sięgać prawie 400MW (dokładnie 392). Aby to osiągnąć, połączono w jeden system 173,5 tysiąca ogniw fotowoltaicznych. Kolektory słoneczne posiadają po dwa lustra. Energia jest transferowana do olbrzymiego bojlera, znajdującego się w centralnej części instalacji, w tzw. wierzy energetycznej. Pierwsza jednostka operacyjna została podłączona już pod koniec ubiegłego roku i zczeła produkować energię, jednak nie komercyjnie. Dopiero z końcem 2014 roku, pełną gotowość operacyjną uzyskają wszystkie trzy jednostki i rozpoczęła się praca komercyjna.

Projekt został stworzony przez firmy Bright Source Energy, Google oraz Bechtel. Kosztował 2,2 miliardy dolarów i jest jak dotąd największą inwestycją w tej gałęzi produkcji energii. Projekt został oczywiście dofinansowany z Ministerstwa Energetyki USA w wysokości 1,6 miliarda dolarów. Inwestycja zajmuje około 1600 ha.

Instalacja wytwarza energię w oparciu o parę wodną. Dzięki kolektorom słonecznym, energia słoneczna przekazywana jest na ciecz, który pod jej wpływem zamienia się w parę. Następnie, para dostaje się do olbrzymiej turbiny Siemensa (SST-900), produkującej 123 MW (165,000 KM), mające wysokość 140 metrów. Energia produkowana przez elektrownię stanowi około 30% puli, produkowanej przez systemy solarne w USA.

Produkowana energia w 2/3 jest sprzedawana koncernowi Pacific Gas and Electric Company, która od dziesięcioleci zaopatruje ludność Kalifornii w energię elektryczną. Pozostała energia jest dostarczana do innej kompani: Southern California Edison, która, zaopatruje, jak wskazuje nazwa południową Kalifornię w energię elektryczną. Łącznie, przy pomocy elektrowni Ivanpah, w energię elektryczną zostanie zaopatrzonych około 140 tysięcy gospodarstw domowych. Co jest na prawdę przyzwoitym wynikiem, jak na tego typu instalację.

Warto dodać, że podczas budowy zostało stworzonych około 1000 miejsc pracy, natomiast po uruchomieniu elektrowni powstało 86 pełnych etatów dla pracowników. Solary, z których powstała elektrownia są klasycznej wielkości, jednak połączone w jedna całość stają się potężnym instrumentem, który, ma niestety negatywny wpływ na środowisko. Największy problem jest z żółwiami, kojotami i ptakami. Na farmie znaleziono kilkadziesiąt ptaków, które zostały po prostu spalone w locie. Skutkiem tego jest oczywiście ogromne promieniowanie cieplne, utrzymujące się wokół elektrowni. Farma zarabia, ponieważ koszt energii  wyprodukowanej przez elektrownie słoneczną wynosi nadal około 260 USD, natomiast dla elektrowni węglowej około 100 USD.

Zapraszam również tutaj: http://energia-odnawialna-blog.waw.pl/category/kolektory-sloneczne/