太陽電池の応用。スキーム、説明

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太陽電池の応用。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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太陽電池は、多くの用途において化石燃料に代わる実行可能な技術的かつコスト効率の高い代替品です。太陽電池は、移動機械を使用せずに太陽放射を電気に直接変換できます。このため、太陽光発電装置の耐用年数は非常に長いです。太陽光発電システムは、太陽電池の産業応用の初期段階からその能力を実証してきました。たとえば、太陽電池は 1960 年代以来、地球周回軌道上の衛星の主な電力源として使用されてきました。

遠隔地では、1970 年代から太陽電池がオフグリッド発電所に供給されてきました。 1980 年代に、大量生産の消費財メーカーは、時計や電卓から楽器に至るまで、あらゆるものに太陽電池を埋め込み始めました。 1990 年代、電力会社はユーザーの小規模なニーズを満たすために太陽電池を使用し始めました。

ソーラーフォトセルの応用

太陽光発電ポンプユニットは、事実上あらゆる揚水用途において効率的でコスト効率が優れています。米国の電力会社は、遠隔地のポンプにつながる配電線を維持するよりも、太陽光発電で送水ポンプを稼働させる方が経済的であることを発見した。一部の電力会社は、顧客の要望を満たすために太陽光発電ポンプユニットを提供しています。

農村地域では、電気柵の充電と照明など、太陽光発電システムの他の用途もあります。温室や水耕栽培施設に水の循環、換気、照明、空調を提供します。

太陽光発電モジュールは、ブライトリングオービター 3 気球が地球を無着陸で飛行している間、気球に電力を供給しました。 1999 年 20 月の XNUMX 週間、気球に搭載されたすべての機器は、バスケットの下に吊り下げられた XNUMX 個のモジュールによって電力を供給されました。各モジュールは、走行中に均一な電流を供給し、ナビゲーション装置用の XNUMX つのバッテリーを充電し、衛星通信システムに電力を供給し、照明と給湯を提供できるように傾けられました。旅行中、すべてのモジュールが完璧に機能しました。

太陽電池は村の電化に使用されて成功しています。現在、世界中で 75 億人が電気のない生活を送っています。そのほとんどは開発途上国に住んでおり、人口のXNUMX％が電気を利用できません。遠隔地の村はネットワークに接続されていないことがよくあります。

送電網からの電力を利用できない人々は、灯油やディーゼル燃料などの化石燃料を使用することがよくあります。その使用には、次のような多くの問題があります。

化石燃料の輸入により、国の外貨供給が枯渇する。
燃料の輸送は、通常のインフラの欠如によって妨げられています。
スペアパーツが不足しているため、発電機のメンテナンスと修理が困難です。
発電機は排気ガスで環境を汚染し、多くの騒音を発生させます。

太陽光発電照明は灯油ランプよりも効率が高く、太陽光発電システムの設置は通常、送電網を拡張するよりもコストがかかりません。さらに、発展途上国の多くは日射量が多い地域に位置しているため、年間を通じて豊富なフリーエネルギーが存在します。世界中で数万台の太陽光発電システムを運用してきた経験によって証明されているように、「太陽光発電」の生成はシンプルで信頼性が高いです。

ソーラーフォトセルの応用

今後数十年で、世界人口のかなりの部分が太陽光発電システムに精通するようになるでしょう。それらのおかげで、大規模で高価な発電所や配電システムを建設する従来の必要性はなくなります。太陽電池のコストが低下し、技術が向上するにつれて、太陽電池の潜在的に巨大な市場がいくつか開かれるでしょう。例えば、建材に組み込まれた太陽電池が住宅の換気や照明を担うことになります。手動工具から自動車に至るまでの消費者製品は、太陽光発電コンポーネントを含むコンポーネントの使用から恩恵を受けることになります。電力会社はまた、国民のニーズを満たすために太陽電池を使用する新しい方法を見つけることもできるでしょう。

ソーラーフォトセルの応用

欧州連合は、2010 年までに再生可能エネルギーのシェアを 1 倍にするという目標を設定しています。重要な要素の 500000 つは、総設置容量 500000 GW の 1 万台の太陽光発電システム (200 万台の屋根と 50 万台の農村システムを輸出) の生産です。 BP Amoco (世界有数の石油製品販売会社の 400 つ) は、英国、オーストラリア、ドイツ、オーストリア、スイス、オランダ、日本、ポルトガル、スペイン、フランス、米国にある 3,5 か所の新しいサービスステーションで太陽エネルギーを使用する予定です。 3500万ドルのプログラムには、総容量XNUMXMWの太陽光パネルXNUMX枚の使用と、二酸化炭素排出量を年間XNUMXトン削減することが含まれている。

このプロジェクトを通じて、BP Amoco は世界最大の太陽光発電消費者企業の 2010 つとなるとともに、太陽電池とモジュールの最大メーカーの 1000 つとなるでしょう。ソーラーパネルは照明や給水ポンプに必要な以上の電力を生成するため、システムは送電網に接続されます。日中は余剰電力がネットワークに供給され、夜間には不足したエネルギーがネットワークから補充されます。 BPソーラー社長の予測によれば、太陽電池の世界市場は2050年までに5MW、XNUMX年までにXNUMX万MWに達するはずだ。

太陽電池は、日射量に応じて性能が変化する電気を生成します。太陽電池セルは、太陽光発電システムの主要コンポーネントを構成するモジュールに組み合わされます。モジュールは、最大数百ボルトまでのさまざまな電圧に対応するように設計されています。これは、光電池とモジュールを直列に接続することによって実現されます。 AC 電気製品に電力を供給するにはインバータを使用する必要があります。

光電池の効率は、光電池に供給されるエネルギーと消費者に供給される電力の割合として計算されます。理論効率、実験効率、実際の効率には違いがあります。 XNUMX つの違いを知ることが重要であり、太陽電池ユーザーにとっては、もちろん実用的な効率のみが重要です。

量産太陽電池の実用効率：

単結晶シリコン: 16 - 17%;
多結晶シリコン: 14 - 15%;
アモルファスシリコン：8〜9％。

太陽光発電システムは通常、次のように分類されます。

太陽光発電パネルのみで構成されるスタンドアロンシステム。さらに、レギュレーターやバッテリーも含まれる場合があります。
ハイブリッドシステムは、太陽電池と、風力、ディーゼル、天然ガスなどの追加の発電手段を組み合わせたものです。これらのシステムでは、多くの場合、小型のバッテリーとレギュレーターが使用されます。
系統接続システムは実際には、公共送電網に電力を供給する小規模な発電所です。

他の記事も見る セクション代替エネルギー源.

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