સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક્સ અને વીજળી સમજાવે છે

ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો સૂર્યપ્રકાશને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે

ફોટોવોલ્ટેઇક (PV) સેલ, જેને સામાન્ય રીતે સૌર કોષ કહેવાય છે, તે એક બિન-મિકેનિકલ ઉપકરણ છે જે સૂર્યપ્રકાશને સીધા વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. કેટલાક પીવી કોષો કૃત્રિમ પ્રકાશને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે.

ફોટોન સૌર ઊર્જા વહન કરે છે

સૂર્યપ્રકાશ ફોટોન અથવા સૌર ઊર્જાના કણોથી બનેલો છે. આ ફોટોન વિવિધ માત્રામાં ઊર્જા ધરાવે છે જે વિવિધ તરંગલંબાઇને અનુરૂપ છે

એ

વીજળીનો પ્રવાહ

ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ, પ્રત્યેક નકારાત્મક ચાર્જ વહન કરે છે, કોષની આગળની સપાટી તરફ, કોષની આગળ અને પાછળની સપાટીઓ વચ્ચે વિદ્યુત ચાર્જનું અસંતુલન બનાવે છે. આ અસંતુલન, બદલામાં, બેટરીના નકારાત્મક અને હકારાત્મક ટર્મિનલ્સની જેમ વોલ્ટેજ સંભવિત બનાવે છે. કોષ પરના વિદ્યુત વાહક ઇલેક્ટ્રોનને શોષી લે છે. જ્યારે કંડક્ટર ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાં બાહ્ય લોડ સાથે જોડાયેલા હોય છે, જેમ કે બેટરી, ત્યારે સર્કિટમાં વીજળી વહે છે.

ફોટોવોલ્ટેઇક પ્રણાલીઓની કાર્યક્ષમતા ફોટોવોલ્ટેઇક ટેકનોલોજીના પ્રકાર દ્વારા બદલાય છે

કાર્યક્ષમતા કે જેના પર પીવી કોષો સૂર્યપ્રકાશને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે તે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના પ્રકાર અને પીવી સેલ ટેકનોલોજી દ્વારા બદલાય છે. 1980 ના દાયકાના મધ્યમાં વ્યાવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ PV મોડ્યુલોની કાર્યક્ષમતા સરેરાશ 10% કરતા ઓછી હતી, 2015 સુધીમાં વધીને લગભગ 15% થઈ ગઈ હતી અને હવે અત્યાધુનિક મોડ્યુલો માટે 20%ની નજીક પહોંચી રહી છે. પ્રાયોગિક PV કોષો અને વિશિષ્ટ બજારો માટે PV કોષો, જેમ કે અવકાશ ઉપગ્રહોએ લગભગ 50% કાર્યક્ષમતા હાંસલ કરી છે.

ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમો કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

PV સેલ એ PV સિસ્ટમનો મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક છે. વ્યક્તિગત કોષો કદમાં લગભગ 0.5 ઇંચથી લગભગ 4 ઇંચ સુધી બદલાઇ શકે છે. જો કે, એક કોષ માત્ર 1 અથવા 2 વોટ ઉત્પન્ન કરે છે, જે કેલ્ક્યુલેટર અથવા કાંડા ઘડિયાળને પાવર કરવા જેવા નાના ઉપયોગો માટે માત્ર પૂરતી વીજળી છે.

PV કોષો પેકેજ્ડ, હવામાન-ચુસ્ત PV મોડ્યુલ અથવા પેનલમાં ઇલેક્ટ્રિકલી જોડાયેલા હોય છે. PV મોડ્યુલો કદમાં અને તેઓ ઉત્પન્ન કરી શકે તેવી વીજળીની માત્રામાં અલગ અલગ હોય છે. PV મોડ્યુલની વીજળી ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા મોડ્યુલમાં અથવા મોડ્યુલની સપાટીના વિસ્તારમાં કોષોની સંખ્યા સાથે વધે છે. PV એરે બનાવવા માટે PV મોડ્યુલોને જૂથોમાં જોડી શકાય છે. PV એરે બે અથવા સેંકડો PV મોડ્યુલોથી બનેલું હોઈ શકે છે. PV એરેમાં જોડાયેલા PV મોડ્યુલોની સંખ્યા એરે જનરેટ કરી શકે તેવી વીજળીની કુલ રકમ નક્કી કરે છે.

ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. આ ડીસી વીજળીનો ઉપયોગ બેટરીને ચાર્જ કરવા માટે થઈ શકે છે જે બદલામાં, પાવર ઉપકરણો કે જે સીધી વર્તમાન વીજળીનો ઉપયોગ કરે છે. વીજળી ટ્રાન્સમિશન અને ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સિસ્ટમ્સમાં લગભગ તમામ વીજળી વૈકલ્પિક પ્રવાહ (AC) તરીકે પૂરી પાડવામાં આવે છે. ઉપકરણો કહેવાય છે

પીવી કોષો અને મોડ્યુલો જ્યારે સૂર્યની સામે સીધા હોય ત્યારે સૌથી વધુ વીજળી ઉત્પન્ન કરશે. પીવી મોડ્યુલ્સ અને એરે ટ્રેકિંગ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરી શકે છે જે મોડ્યુલોને સતત સૂર્યનો સામનો કરવા માટે ખસેડે છે, પરંતુ આ સિસ્ટમ્સ ખર્ચાળ છે. મોટાભાગની PV સિસ્ટમમાં મોડ્યુલો એક નિશ્ચિત સ્થિતિમાં હોય છે જેમાં મોડ્યુલો સીધા દક્ષિણ તરફ હોય છે (ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં - દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં સીધા ઉત્તરમાં) અને સિસ્ટમના ભૌતિક અને આર્થિક પ્રભાવને શ્રેષ્ઠ બનાવે તેવા ખૂણા પર હોય છે.

સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક કોષોને પેનલ્સ (મોડ્યુલ્સ) માં જૂથબદ્ધ કરવામાં આવે છે, અને નાનાથી મોટા પ્રમાણમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે પેનલ્સને વિવિધ કદના એરેમાં જૂથબદ્ધ કરી શકાય છે, જેમ કે પશુધનના પાણી માટે પાણીના પંપને પાવર આપવા માટે, ઘરો માટે વીજળી પૂરી પાડવા માટે, અથવા ઉપયોગિતા માટે- સ્કેલ વીજળી ઉત્પાદન.

સ્ત્રોત: નેશનલ રિન્યુએબલ એનર્જી લેબોરેટરી (કોપીરાઈટેડ)

ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ્સની એપ્લિકેશનો

સૌથી નાની ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ પાવર કેલ્ક્યુલેટર અને કાંડા ઘડિયાળો. મોટી સિસ્ટમો પાણીને પંપ કરવા, પાવર કોમ્યુનિકેશન સાધનોને, એક ઘર અથવા વ્યવસાય માટે વીજળી પૂરી પાડવા માટે, અથવા હજારો વીજળી ગ્રાહકોને વીજળી પૂરી પાડતી મોટી એરે બનાવી શકે છે.

પીવી સિસ્ટમના કેટલાક ફાયદા છે

પીવી સિસ્ટમો એવા સ્થળોએ વીજળી સપ્લાય કરી શકે છે જ્યાં વીજળી વિતરણ પ્રણાલીઓ (પાવર લાઈન) અસ્તિત્વમાં નથી, અને તેઓ વીજળી પણ સપ્લાય કરી શકે છે.
â¢PV એરે ઝડપથી ઇન્સ્ટોલ થઈ શકે છે અને તે કોઈપણ કદના હોઈ શકે છે.
ઈમારતો પર સ્થિત PV સિસ્ટમોની પર્યાવરણીય અસરો ન્યૂનતમ છે.

સ્ત્રોત: નેશનલ રિન્યુએબલ એનર્જી લેબોરેટરી (કોપીરાઈટેડ)

સ્ત્રોત: નેશનલ રિન્યુએબલ એનર્જી લેબોરેટરી (કોપીરાઈટેડ)

ફોટોવોલ્ટેઇક્સનો ઇતિહાસ

પ્રથમ પ્રાયોગિક પીવી સેલ 1954 માં બેલ ટેલિફોન સંશોધકો દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યો હતો. 1950 ના દાયકાના અંતમાં, પીવી કોષોનો ઉપયોગ યુએસ અવકાશ ઉપગ્રહોને શક્તિ આપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. 1970 ના દાયકાના અંત સુધીમાં, પીવી પેનલ્સ રિમોટમાં વીજળી પૂરી પાડતી હતી, અથવા

યુ.એસ. એનર્જી ઇન્ફોર્મેશન એડમિનિસ્ટ્રેશન (ઇઆઇએ)નો અંદાજ છે કે યુટિલિટી-સ્કેલ પીવી પાવર પ્લાન્ટ્સ પર ઉત્પાદિત વીજળી 2008માં 76 મિલિયન કિલોવોટથર્સ (kWh) થી વધીને 2019 માં 69 બિલિયન (kWh) થઈ ગઈ છે. એક મેગાવોટ) વીજળી ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા. EIAનો અંદાજ છે કે 2019માં 33 બિલિયન kWh નાના પાયે ગ્રીડ-કનેક્ટેડ PV સિસ્ટમ્સ દ્વારા ઉત્પન્ન કરવામાં આવ્યા હતા, જે 2014માં 11 બિલિયન kWhથી વધુ છે. નાના-પાયે PV સિસ્ટમ એવી સિસ્ટમ્સ છે જે એક મેગાવોટ કરતાં ઓછી વીજળી ઉત્પાદન ક્ષમતા ધરાવે છે. મોટા ભાગની ઇમારતો પર સ્થિત છે અને ક્યારેક કહેવામાં આવે છે