Solar explicou fotovoltaica e eletricidade

Células fotovoltaicas convertem luz solar em eletricidade

Uma célula fotovoltaica (PV), comumente chamada de célula solar, é um dispositivo não mecânico que converte luz solar diretamente em eletricidade. Algumas células fotovoltaicas podem converter luz artificial em eletricidade.

Fótons carregam energia solar

A luz solar é composta de fótons, ou partículas de energia solar. Esses fótons contêm quantidades variáveis ​​de energia que correspondem aos diferentes comprimentos de onda do

A

O fluxo de eletricidade

O movimento dos elétrons, cada um carregando uma carga negativa, em direção à superfície frontal da célula cria um desequilíbrio de carga elétrica entre as superfícies frontal e posterior da célula. Esse desequilíbrio, por sua vez, cria um potencial de tensão como os terminais negativo e positivo de uma bateria. Condutores elétricos na célula absorvem os elétrons. Quando os condutores são conectados em um circuito elétrico a uma carga externa, como uma bateria, a eletricidade flui no circuito.

A eficiência dos sistemas fotovoltaicos varia de acordo com o tipo de tecnologia fotovoltaica

A eficiência com que as células fotovoltaicas convertem a luz solar em eletricidade varia de acordo com o tipo de material semicondutor e a tecnologia da célula fotovoltaica. A eficiência dos módulos fotovoltaicos disponíveis comercialmente era em média inferior a 10% em meados da década de 1980, aumentou para cerca de 15% em 2015 e agora está se aproximando de 20% para módulos de última geração. Células fotovoltaicas experimentais e células fotovoltaicas para nichos de mercado, como satélites espaciais, atingiram quase 50% de eficiência.

Como funcionam os sistemas fotovoltaicos

A célula fotovoltaica é o bloco de construção básico de um sistema fotovoltaico. Células individuais podem variar em tamanho de cerca de 0,5 polegadas a cerca de 4 polegadas de diâmetro. No entanto, uma célula produz apenas 1 ou 2 Watts, o que é apenas eletricidade suficiente para pequenos usos, como alimentar calculadoras ou relógios de pulso.

As células fotovoltaicas são conectadas eletricamente em um módulo ou painel fotovoltaico embalado e à prova de intempéries. Os módulos fotovoltaicos variam em tamanho e na quantidade de eletricidade que podem produzir. A capacidade de geração de eletricidade do módulo fotovoltaico aumenta com o número de células no módulo ou na área de superfície do módulo. Os módulos fotovoltaicos podem ser conectados em grupos para formar um arranjo fotovoltaico. Um arranjo fotovoltaico pode ser composto por dois ou centenas de módulos fotovoltaicos. O número de módulos fotovoltaicos conectados em um painel fotovoltaico determina a quantidade total de eletricidade que o painel pode gerar.

As células fotovoltaicas geram eletricidade em corrente contínua (CC). Essa eletricidade CC pode ser usada para carregar baterias que, por sua vez, alimentam dispositivos que usam eletricidade de corrente contínua. Quase toda a eletricidade é fornecida como corrente alternada (CA) nos sistemas de transmissão e distribuição de eletricidade. Dispositivos chamados

Células e módulos fotovoltaicos produzirão a maior quantidade de eletricidade quando estiverem diretamente voltados para o sol. Módulos e matrizes fotovoltaicas podem usar sistemas de rastreamento que movem os módulos para ficarem constantemente voltados para o sol, mas esses sistemas são caros. A maioria dos sistemas fotovoltaicos possui módulos em uma posição fixa com os módulos voltados diretamente para o sul (no hemisfério norte, diretamente para o norte no hemisfério sul) e em um ângulo que otimiza o desempenho físico e econômico do sistema.

As células solares fotovoltaicas são agrupadas em painéis (módulos) e os painéis podem ser agrupados em matrizes de tamanhos diferentes para produzir pequenas a grandes quantidades de eletricidade, como para alimentar bombas de água para gado, para fornecer eletricidade para residências ou para serviços públicos. geração de eletricidade em escala.

Fonte: Laboratório Nacional de Energia Renovável (com direitos autorais)

Aplicações de sistemas fotovoltaicos

Os menores sistemas fotovoltaicos alimentam calculadoras e relógios de pulso. Sistemas maiores podem fornecer eletricidade para bombear água, alimentar equipamentos de comunicação, fornecer eletricidade para uma única casa ou empresa ou formar grandes matrizes que fornecem eletricidade a milhares de consumidores de eletricidade.

Algumas vantagens dos sistemas fotovoltaicos são

Os sistemas fotovoltaicos podem fornecer eletricidade em locais onde não existem sistemas de distribuição de eletricidade (linhas de energia) e também podem fornecer eletricidade a um
Os arranjos fotovoltaicos podem ser instalados rapidamente e podem ser de qualquer tamanho.
â¢Os efeitos ambientais dos sistemas fotovoltaicos localizados em edifÃcios são mÃnimos.

Fonte: Laboratório Nacional de Energia Renovável (com direitos autorais)

Fonte: Laboratório Nacional de Energia Renovável (com direitos autorais)

História da energia fotovoltaica

A primeira célula fotovoltaica prática foi desenvolvida em 1954 pelos pesquisadores da Bell Telephone. A partir do final da década de 1950, as células fotovoltaicas foram usadas para alimentar os satélites espaciais dos EUA. No final da década de 1970, os painéis fotovoltaicos forneciam eletricidade remotamente ou

A Administração de Informação de Energia (EIA) dos EUA estima que a eletricidade gerada em usinas de energia fotovoltaica em escala de utilidade aumentou de 76 milhões de quilowatts-hora (kWh) em 2008 para 69 bilhões (kWh) em 2019. As usinas de energia em escala de utilidade têm pelo menos 1.000 quilowatts (ou um megawatt) de capacidade de geração de eletricidade. A EIA estima que 33 bilhões de kWh foram gerados por sistemas fotovoltaicos de pequena escala conectados à rede em 2019, acima dos 11 bilhões de kWh em 2014. Os sistemas fotovoltaicos de pequena escala são sistemas que têm menos de um megawatt de capacidade de geração de eletricidade. A maioria está localizada em prédios e às vezes são chamados de