Conversia energiei solare în energie electrică

Pana in anul 1973 (prima criza a petrolului) celulele solare s-au utilizat mai mult in aplicatii spatiale. Pana la inceputul anilor ’90 productia mondiala de celule solare (aproximativ 50 MW/an) era complet nesemnificativa la nivelul consumului de electricitate global.

Pana in secolul nostru unica sursa de energie utilizata a fost energia solara.

Aceasta se inmagazineaza sub forma de energie chimica, prin procesul de fotosinteza,in surse regenerative (apele, lemnul) sau in combustibili fosili (carbune,petrol,gaze) a caror formare dureaza milioane de ani.

Pentru obtinerea energiei electrice se consuma cantitati mari de carbuni,sisturi si hidrocarburi. Deoarece rezervele de hidrocarburi se epuizeaza rapid pe plan mondial,in viitor va creste mai ales productia de energie electrica pe baza de carbuni si se va utiliza mai mult energia hidroelectrica in cea electronucleara.

In scopul evaluarii calitatilor de caldura obtinute prin arderea combustibililor este necesar sa se cunoasca efectele termice ale acestor reactii precum si legile care guverneaza astfel de transformari.

Cercetare fundamentala si dezvoltare privind: geodinamica masinilor cu gaze; fenomenele de combustie; transfer de caldura si conversie de energie; tehnologii de producere a turbomotoarelor cu gaze; instalatii de utilizare. Modele, prototipuri, statii pilot pentru incercari si experimente; tehnici si masuratori in laborator pentru: combustie, conversie de energie, schimb de caldura, tipologia vibratilor. Strategii, prognoze, diagnoze, asistenta, consultanta, certificari de produse.

Sursele de energie cele mai primitive sunt cele obtinute din carbune si petrol. Insa acestea sunt epuizabile si arderea acestora produce mari cantitati de CO2.

De aceea sunt cautate noi surse de energie. Se incearca folosirea energiei solare captata cu ajutorul panourilor solare. Insa conversia energiei razelor solare in caldura sau electricitate se face cu o pierdere de 80-90% si acestea nu pot fi captate decat in timpul zilei si astfel energia trebuie sa fie stocata pentru a putea fi furnizata si pe timpul noptii.

Sistemele fotovoltaice realizeaza conversia directa a energiei radiatiei solare in energie electrica, fara o poluare sonora si fara emisia unor gaze poluante in mediul ambiant. Sistemele fotovoltaice au fost folosite la inceput pentru a echipa satelitii, dupa aceea pe scara mai larga la echiparea ceasurilor electronice precum si a unor calculatoare. In ultimii 20 de ani sute de mii de sisteme fotovoltaice au fost instalate in toata lumea. Ele sunt folosite in orase mici, precum si in sate in care implementarea unui astfel de sistem este mai rentabila decat conectarea la reteaua electrica sau folosirea de baterii / minigeneratoare de curent. Astfel de sisteme au functionat perioade lungi de timp in domenii ca pomparea apei, electrificarea unor localitati sau case izolate, gestionarea unor rezerve de apa, aparate de taxat pentru parcari, telecomunicatii sau protectie catodica.

Sursele regenerabile de energie, si in particular energia solara fotovoltaica, au primit un impuls puternic in urma summit-ului de la Kyoto (1997) privind starea surselor de poluare ale planetei. Ca urmare a acestui summit, s-a stabilit o reducere a emisiilor de CO2 (principala cauza a efectului de sera) cu 15% pana in anul 2010 si, implicit, sprijinirea dezvoltarii accentuate a surselor regenerabile de energie, in particular a aplicatiilor fotovoltaice. Astfel, in anul 1997 a fost lansat in SUA programul intitulat “1 Milion de acoperisuri”, ce anticipeaza o productie de 1,5 GW in anul 2010. In Japonia, programul sustinut de guvern prevede o productie de 4,6 GW pe an in 2010.

Pe baza inregistrarilor meteorologice putem observa usor ca potentialul solar pe teritoriul Romaniei are valori remarcabile. Totodata constatam ca in majoritatea tarilor dezvoltate din Europa (chiar si in cele cu potential solar inferior celui din Romania) producerea energiei electrice pe baza energiei luminii soarelui are succes, in special in mici centrale fotovoltaice incadrate in constructii, in regim racordat la retea.

Efectul fotovoltaic consta in producerea unui curent electric ca urmare a absorbtiei radiatiei electromagnetice (fotoni). Acest efect cunoaste aplicatii importante in semiconductori, unde generarea de purtatori de sarcina liberi (electroni, goluri) este semnificativa in raport cu numarul purtatorilor generati termic. Daca in semiconductor exista un camp electric intens (ca in cazul jonctiunilor n-p in siliciu) atunci electronii generati ca urmare a absorbtiei radiatiei (fotoelectroni) vor fi condusi intr-un circuit exterior, generandu-se, astfel, energie electrica.

Daca in semiconductor exista un camp electric intens (ca in cazul jonctiunilor n-p in siliciu) atunci electronii generati ca urmare a absorbtiei radiatiei (fotoelectroni) vor fi condusi intr-un circuit exterior, generandu-se, astfel, energie electrica.

Energia fotovoltaica este energia electrica obtinuta din energia soarelui, directa si indirecta, prin intermediul elementelor fotovoltaice. Energia se obtine datorita efectului fotogalvanic, care se bazeaza pe specificul siliciului de a elimina o cantitate mica de energie la contactul cu lumina solara. Exista si alte tipuri de materiale cu asemenea calitati, insa siliciul este prioritar deoarece este usor accesibil si constituie 28% din scoarta terestra.

Energia fotovoltaica este energia electrica obtinuta din energia soarelui, directa si indirecta, prin intermediul elementelor fotovoltaice. Energia se obtine datorita efectului fotogalvanic, care se bazeaza pe specificul siliciului de a elimina o cantitate mica de energie la contactul cu lumina solara. Exista si alte tipuri de materiale cu asemenea calitati, insa siliciul este prioritar deoarece este usor accesibil si constituie 28% din scoarta terestra.

Sistemele fotoelectrice, ca regula, se impart in:

• Sisteme autonome, constituite doar din module fotovoltaice. Pot contine regulatoare si acumulatoare.

• Sisteme hibride, care reprezinta o combinatie de elemente fotoelectrice si alte surse pentru producerea energiei electrice: generatoare eoliene, diesel, altele. Aceste sisteme utilizeaza acumulatoare si reglatoare de capacitati si marimi mai mici.

• Sisteme conectate la retele electrice - reprezinta, practic, statii electrice mici, care livreaza energie electrica direct in reteaua comuna.