Przewodnik po termowoltaice

Termowoltaika, znana również jako PV, to technika przekształcania energii w energię elektryczną za pomocą efektu fotoelektrycznego. Wiadomo, że proces ten jest wydajny zarówno pod względem kosztów, jak i wytwarzania energii. Jego najbardziej znaną formą jest zamiana światła słonecznego na energię elektryczną, która jest powszechnie znana jako panel słoneczny. Wydajność termowoltaiki jest często mierzona w kilowatach na godzinę (kWh), a panele słoneczne mogą osiągać wydajność do 80%.

Termowoltaika wykorzystuje dwie główne metody przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną. Jedna metoda wykorzystuje przewodniki termiczne, podczas gdy druga wykorzystuje kropki kwantowe. Przewodniki termiczne mogą być wykonane z materiałów takich jak krzem i arsenek galu, podczas gdy kropki kwantowe są zwykle wykonane z fosforku indu. Oba rodzaje materiałów są skuteczne w wytwarzaniu energii elektrycznej i są przyczyną różnicy w wydajności.

System fotowoltaiczny musi być odpowiednio zaprojektowany, aby jak najlepiej wykorzystać jego nieodłączne właściwości. Wydajność ogniw fotowoltaicznych zależy od ułożenia materiału półprzewodnikowego. Istotna jest również wielkość otworu do wprowadzania ogniw słonecznych lub obszar przepływu cieczy. Ważny jest również kształt i grubość szkła lub blachy używanej jako absorber, ponieważ wpływa to na przenoszenie energii. Liczba połączeń między ogniwami fotowoltaicznymi określa, ile mocy można wygenerować.

Najpopularniejszym rodzajem fotowoltaiki stosowanym w termowoltaice jest fotowoltaika na bazie krzemu. Ma lepszą konwersję mocy niż BOPV. Jednak BOPV jest bardziej wydajny niż ogniwa słoneczne, ponieważ składa się z mniejszej powierzchni. Dla porównania, ogniwa fotowoltaiczne na bazie krzemu mają nieco większe rozmiary i są bardziej wydajne przy przekształcaniu energii elektrycznej w energię cieplną. Są o wiele tańsze i dlatego są bardziej popularnym wyborem.

Trzecim rodzajem materiału wykorzystywanego do produkcji termowoltaiki słonecznej jest metal, który jest szeroko stosowany na całym świecie. W niektórych krajach ludzie muszą płacić wyższą cenę za prawo do używania krzemowych ogniw słonecznych. Mają wyższą wydajność niż ogniwa słoneczne na bazie krzemu.

Niektóre kraje opracowały własną technologię wytwarzania energii elektrycznej na dużą skalę po niższych kosztach. Do tych krajów należą Rosja, Japonia i wiele innych. Są w stanie produkować energię elektryczną ze źródeł odnawialnych po bardzo niskich kosztach. Oznacza to, że ich rachunki za energię są również niższe niż w krajach zachodnich. Zużywają również mniej zasobów i jednocześnie nie wyczerpują zasobów naturalnych planety.

Kraje produkujące najwięcej energii elektrycznej za pomocą termowoltaiki to kraje skandynawskie, ponieważ mają one duże powierzchnie. Mają też dużo słońca i dużo wiatru. Dopóki wiatr jest łagodny i nie blokuje promieni słonecznych przed dotarciem do paneli słonecznych, energia wytwarzana przez system będzie nieskończona. Możesz nawet przechowywać energię wytworzoną przez ten system w bateriach do wykorzystania w przyszłości.

Globalne ocieplenie jest jednym z problemów, które wymusiły rozwój tych systemów. Jeśli nie zaczniemy teraz korzystać z tych energooszczędnych systemów, bardzo szybko możemy znaleźć się w poważnym kryzysie energetycznym. Wiele krajów poszukuje sposobów wytwarzania energii elektrycznej przy zachowaniu oszczędności energii i zasobów odnawialnych. Jeśli tylko możemy wykorzystać energię, którą obecnie zużywamy na dużą skalę, za pomocą termowoltaiki, to przynajmniej część problemu można rozwiązać natychmiast.

Istnieją dwa główne rodzaje termowoltaiki: energia słoneczna i energia cieplna. Energia słoneczna to rodzaj, który zamienia światło słoneczne na energię elektryczną i jest najbardziej wydajny. Jednak niewiele osób ma dostęp do dużych pól słonecznych. Ponadto w większości miejsc instalowanie dużych paneli słonecznych jest drogie i raczej nieestetyczne.

Termowoltaika może zamieniać ciepło słoneczne bezpośrednio na energię elektryczną. Jest to nieco bardziej skomplikowane niż przekształcanie światła słonecznego w energię elektryczną, ale w przypadku tych systemów uzyskuje się znacznie wyższą konwersję ciepła na energię elektryczną. Produkcja systemów trwa dłużej, ale są one tańsze w budowie. Termowoltaika termiczna jest bardziej efektywna, ale nie jest tak wygodna w użyciu, ponieważ ogrzanie wody w domu wymaga nieco więcej wysiłku. Jednak na większych obszarach można ogrzać całe budynki za mniej pieniędzy niż za prąd.

Istnieją dwa rodzaje termowoltaiki, aktywna i pasywna. Aktywny system jest kontrolowany przez czujniki, które są podłączone do domu i mogą wykrywać zmiany w otaczającym go środowisku, takie jak temperatura czy światło słoneczne. Zmiany te są następnie przekształcane w energię elektryczną, która przepływa przez przewody zainstalowane w różnych punktach domu. Systemy pasywne nie wymagają żadnych czujników, więc działają samodzielnie. Są również łatwiejsze do zainstalowania, chociaż pasywne słoneczne podgrzewacze wody mogą nie być tak wydajne jak system aktywny.