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高濃度光伏太陽能HCPV

2018-08-28 09:28  瀏覽:  

除了最著名的發(fā)電熱應(yīng)用之外,太陽能集中的原理也用于光伏太陽能。

這就是所謂的高濃度光伏太陽能或英文HCPV或簡稱CPV(Hight Concentrated PhotoVoltaic)的首字母縮寫詞。20多年來,一些公司已經(jīng)開始研究這種可能性,目的是克服限制光伏發(fā)電最大限度的障礙之一; 光伏材料的高成本。如今,光伏集中已經(jīng)成為可用于電力生產(chǎn)的技術(shù),并且作為清潔電力生成的替代方案。

HCPV小組

HCPV的概念HCPV如何工作?

將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的所有太陽能光伏技術(shù)都基于半導(dǎo)體材料,由于其昂貴的制造系統(tǒng)而相對(duì)昂貴(盡管近年來成本急劇下降)。因此,為了獲得大量的電力,必須具有大面積的光伏面板,其在傳統(tǒng)的光伏概念中轉(zhuǎn)化為使用大量光伏材料,導(dǎo)致昂貴。

光伏集中技術(shù)或HCPV提出了一個(gè)巧妙的策略來面對(duì)這個(gè)問題并降低光伏發(fā)電的價(jià)格。因此,代替在面板的整個(gè)表面上提供昂貴的光伏材料,謀求集中它接收到的面板,通過經(jīng)濟(jì)元件如反射鏡和透鏡,一個(gè)或多個(gè)在面板的空間減小,這將在太陽光光伏材料可用的那些。這實(shí)現(xiàn)了更低量的光伏材料并顯著降低了成本。光伏材料將包含在太陽光子中的部分能量轉(zhuǎn)換成電脈沖。

沒有集中的小組

沒有濃度的光伏太陽能電池板的太陽能捕獲方案。光伏材料覆蓋面板的整個(gè)表面

面板濃度

太陽能光伏太陽能電池板的太陽能捕獲方案。光伏材料僅覆蓋面板的一小部分區(qū)域。

通過要求更小面積的光伏材料,可以更有效地使用光伏技術(shù)將光轉(zhuǎn)換成電能。雖然更昂貴,但是這個(gè)數(shù)量非常小,其數(shù)量將超過其更高的價(jià)格。以這種方式,太陽能電池板由光伏電池獲得,與常規(guī)硅光伏電池的性能相比,其具有39%至41%的環(huán)境性能,其為約13%和19%。

總之,該技術(shù)通過使用更少數(shù)量的非常高效的光伏電池來尋求降低成本并同時(shí)提高性能

HCPV安裝的組件

高光伏聚光系統(tǒng)具有以下要素:

太陽輻射集中器 - 它可以是同心反射鏡或放大鏡透鏡,將落在它們上的太陽光聚集到光伏電池上??蛇_(dá)到這些元素的濃度因子范圍為500單位,1,000或甚至2,000。

光伏電池 - 位于反射焦點(diǎn)或鏡頭聚焦點(diǎn)。它是負(fù)責(zé)將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的元素。對(duì)于這種技術(shù)的光伏電池組成為每個(gè)轉(zhuǎn)換成日光的電磁頻譜的部分的電力優(yōu)化的不同材料的兩個(gè)或三個(gè)層(例如由GaInP /的GaInAs /鍺)的。結(jié)果是三層的結(jié)合使得太陽能的使用更有效,導(dǎo)致太陽能轉(zhuǎn)換的百分比更高。

三重光伏電池方案

方案光伏太陽能電池的三層 - 每種材料都利用了太陽的一部分電磁波譜(這里象征性地表示為彩虹)。最終結(jié)果是每個(gè)層的效率之和分別。

散熱器 - 高濃度的太陽輻射會(huì)產(chǎn)生很高的溫度。雖然太陽能電池技術(shù)系統(tǒng)濃度不會(huì)遭受與常規(guī)的高溫高性能硅光電退化,它是還需要到疏散多余的熱量。為此目的,銅和鋁板將多余的熱量散發(fā)到光伏電池。

太陽能跟蹤系統(tǒng) - 該技術(shù)為了光學(xué)地聚集太陽輻射,要求面板始終垂直于太陽。因此,采用這種技術(shù)的面板需要雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng),該系統(tǒng)可以持續(xù)監(jiān)控太陽在天空中的運(yùn)動(dòng)。這些系統(tǒng)通常有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸,一個(gè)跟隨太陽,從東到西明顯位移,另一個(gè)在高度上。然而,存在其跟蹤系統(tǒng)僅具有垂直軸的示例,如稍后將看到的。

投資者 - 在許多情況下,他們被整合到監(jiān)控系統(tǒng)中。它是所有光伏系統(tǒng)的通用設(shè)備,負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換面板中產(chǎn)生的直流電流,在適當(dāng)?shù)慕涣麟娭羞\(yùn)輸和分配。




根據(jù)用于面板中的濃縮技術(shù)的面板類型。

根據(jù)各個(gè)制造商在太陽光聚集中使用的技術(shù),我們將市場(chǎng)上存在的HCPV面板的類型分為以下類型:

帶透鏡的面板 - 這種聚光太陽光的技術(shù)是通過透鏡進(jìn)行的,透鏡通過放大鏡效應(yīng)將太陽光聚集在光伏電池上。

太陽能放大鏡

因此,太陽能電池板的形狀類似于厚太陽能集熱器的形狀,并且被分成每個(gè)都帶有光伏電池的隔室。在它們上方是由小放大鏡組成的大透鏡,每個(gè)小放大鏡為內(nèi)部隔室的每個(gè)光伏電池集中光。

HCPV系統(tǒng)濃度用放大鏡

同心鏡的蜂巢板 - 在這種情況下,面板由許多小拋物面鏡組成,每個(gè)鏡子的焦點(diǎn)都有一個(gè)光伏電池。該概念類似于前一種情況,只是在這種情況下聚光的技術(shù)是通過反射。

HCPV氣缸

迷你拋物面光伏電池。信用:©Solfocus

HCPV miniparabolic面板

HCPV光伏板由同心鏡組成。信用:©Solfocus

拋物線 - 在這種情況下,它是大型拋物面盤,將太陽光聚集在光伏電池所在的焦點(diǎn)中。

拋物面盤濃度

拋物面板HCPV光伏板,信用:©Renovalia

并聯(lián)混合氣缸 - 在2010年馬德里的Solardecahtlon,其中一個(gè)家庭參加了具有拋物線濃縮技術(shù)的太陽能系統(tǒng)的競(jìng)賽。該系統(tǒng)還與太陽能熱能混合。

反射器具有拋物線槽形狀,并且光伏電池布置在其線性軸上。雜交包括將焦線連接到光伏電池,水通過該管循環(huán),其實(shí)現(xiàn)了冷卻光伏電池并同時(shí)獲得熱水的雙重功能。要說系統(tǒng)能夠同時(shí)提供電力和熱水。這個(gè)太陽能收集器只能在一整天內(nèi)上下移動(dòng)以跟隨太陽的高度。

毫無疑問,它代表了該技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用的一個(gè)宏偉例子。

navepomo

Napevomo住房?太陽能Decatlon

細(xì)節(jié)HCPV napevomo

Napevomo濃縮拋物槽太陽能集熱器?

傳統(tǒng)的光伏發(fā)電與聚光光伏發(fā)電相比

為了成功使用,HCPV技術(shù)需要具有充足的直接太陽輻射的氣候,即全年幾乎沒有云。根據(jù)一些制造商,從大約1500千瓦時(shí)的年輻射/平方米/年,更有趣的光電技術(shù)的速率常規(guī)濃度(因?yàn)樗焕斫獾氖?,為?shí)現(xiàn)這一水平,需要的時(shí)間足夠數(shù)量的直接太陽輻射)。這個(gè)星球上最好的地方將是熱帶沙漠,如撒哈拉沙漠,中東,卡拉哈里,阿拉伯,澳大利亞,阿塔卡馬或索諾拉。在這些最佳位置之外,其他地區(qū),如加利福尼亞,歐洲南部,也是合適的。非洲的北部和南部以及除赤道叢林地區(qū)以外的熱帶地區(qū)。根據(jù)這一原則,在世界其他地方,傳統(tǒng)的光伏技術(shù)更有趣。

的聚光光伏技術(shù)并不在陰天工作,因?yàn)殡m然光伏電池與間接輻射操作,這種材料在一個(gè)HCPV面板的存在是如此低,以致,與反射器越位,因?yàn)樗麄儾荒芗写祟愋偷墓?,它產(chǎn)生的電量很少。

大多數(shù)制造商銷售可擴(kuò)展的模塊化系統(tǒng)(面板加跟蹤系統(tǒng)和逆變器),可以配置從十幾千瓦到幾兆瓦的高濃度太陽能系統(tǒng)。通常,這種功率水平通常超過傳統(tǒng)家庭的電力需求,此外該設(shè)備很難整合到城市環(huán)境中。從這個(gè)意義上講,我們認(rèn)為傳統(tǒng)的光伏發(fā)電在家庭應(yīng)用中更加通用和靈活。也許在具有適當(dāng)氣候的社區(qū)設(shè)施的鄰居社區(qū)中,使用聚光光伏可能更方便。這種技術(shù)可以達(dá)到其最佳效用的地方始終在適當(dāng)?shù)臍夂驐l件下,工業(yè)應(yīng)用中或發(fā)電廠中。

目前,世界上有一些生產(chǎn)工廠,但目前幾乎沒有任何生產(chǎn)工廠能夠達(dá)到兆瓦級(jí)的電力。他們中的許多人都在實(shí)驗(yàn)工廠,包括Puerto Llano的ISFOC(集中光伏系統(tǒng)研究所)和西班牙的Almoguera或其他幾個(gè)在美國開展的工廠。其他一些植物已經(jīng)在研究之外發(fā)揮作用,例如在中國,摩洛哥,約旦或意大利進(jìn)行的一些植物。

盡管光伏太陽能HCPV似乎非常有前景,但它仍然沒有得到很大的擴(kuò)展。那么,我們將不得不等待,看看這種技術(shù)如何演變以及在不久的將來可以達(dá)到什么程度的擴(kuò)散

  西班牙
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