Convertor de Curent Continuu Utilizat pentru Panouri Fotovoltaice

1.INTRODUCERE

1.1. Definirea contextului

În ultima perioada se vorbeşte tot mai des despre încălzirea globală, care reprezintă fenomenul de creștere continuă a temperaturilor medii înregistrate ale atmosferei în imediata apropiere a solului, precum și a apei oceanelor, constatată în ultimele două secole, dar mai ales în ultimele decenii. Fenomene de încălzire globală au existat dintotdeauna în istoria Pământului, ele fiind asociate cu fenomenul cosmic de maximum solar, acestea alternând cu mici glaciațiuni terestre asociate cu fenomenul de minimum solar.

În ultimul secol temperatura medie a aerului în apropierea suprafeței Pământului a crescut cu 0,74 ±0,18 °C.

Chiar dacă fenomenul de încălzire globală este acceptat de aproape toţi oamenii de știință, există mai multe explicații asupra cauzelor procesului. Opinia dominantă este accea că încălzirea se datorează activității umane, în special prin eliberarea de gaz carbonic în atmosferă, proces care rezultă în urma arderii combustibililor fosili.

Figura 1.1. Schimbările de temperatură la nivel global între anii 1900-2000 (http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-spm.pdf)

Grupul interguvernamental de experți în evoluția climei (engleză Intergovernmental Panel on Climate Change) afirmă că „cea mai mare parte a creșterii temperaturii medii în a doua jumătatea a secolului al XX-lea se datorează probabil creșterii concentrației gazelor cu efect de seră, de proveniență antropică. Ei consideră că fenomenele naturale ca variațiile solare și vulcanismul au avut un mic efect de încălzire până în anii 1950, dar după, efectul a fost de ușoară răcire.

Modelele climatice elaborate de specialiştii în domeniu estimează încălzirea climei globale cu 1,1 - 6,4C în cursul secolului al 21-lea. Foarte îngrijorător este însă faptul că aceste scenarii climatice arată că zonele polare se vor încălzi cel mai mult, ceea ce ar putea avea consecinţe dramatice asupra planetei, prin topirea gheţarilor.

În continuare vom analiza efectul de seră, care reprezintă un fenomen natural prin care o parte a radiației terestre în infraroșu este reținută de atmosfera terestră. Efectul se datorează gazelor cu efect de seră care reflectă înapoi această radiație.

În figura 1.2 sunt prezentate fluxurile termice în atmosferă, în regim stabilizat. Din radiația solară incidentă, de 342 W/m2 cota de 107 W/m2 este reflectată de atmosferă și sol. Restul este reținut în atmosferă sau ajunge pe sol. Din totalul de 559 W/m2 (67 + 24 + 78 + 390) din atmosferă, 235 W/m2 sunt radiați în afara atmosferei, iar restul de 324 W/m2 se reîntorc pe Pământ datorită efectului de seră. În acest fel se închide bilanțul energetic (342 = 107 + 235).

Dacă se măreşte concentrația gazelor cu efect de seră, echilibrul prezentat este perturbat, cota de 235 W/m2 se micșorează iar cea de 324 W/m2 crește, diferența de flux termic se acumulează în atmosferă, care astfel se încălzește.

Principalele elemente responsabile de producerea efectului de seră sunt :

- vaporii de apă (70%)

- dioxidul de carbon la egalitate cu metanul (9%)

- ozonul (7%).

Cantitatea de vapori de apă pe care o poate conține aerul este în funcție de presiunea de saturație, care, la rândul ei, depinde de temperatură.Presiunea de saturație a vaporilor de apă crește repede cu temperatura, astfel că dacă la 10 °C 1 kg de aer uscat poate absorbi 7,73 g de apă, la temperatura de 30 °C poate absorbi 27,52 g.

Alte gaze care produc efect de seră: protoxidul de azot, hidrofluorocarburile, perfluorocarburile și fluorura de sulf.

Pe langă dezvoltarea industrială, o altă cauză la fel de importantă o reprezintă defrişările masive ale pădurilor, care de asemenea reprezintă o mare problemă atât pentru faună cât şi pentru floră, deoarece multe plante şi vieţuitoare sunt ameninţate cu dispariţia. Acestea duc la o creştere a concentraţiei de noxe ceea ce provoaca efectul încălzirii globale şi epuizarea stratului de ozon. Pentru a stopa efectele negative provocate de aceste defrişări, specialiştii spun ca ar fi nevoie de o impădurire cu 20% faţă de totalul deja existent la nivelul intregului glob.

În concluzie, încălzirea globală are o mulţime de consecinţe cu efecte negative asupra planetei şi populaţiei care trebuie,pe cât posibil, evitate, iar o soluţie în vederea limitării ei este reducerea poluării prin inlocuirea energiei obţinute în centrale poluante termoelectrice si nuclearoelectrice cu energie nepoluantă precum cea geotermală, solară, mareomotrică sau eoliană.

2. Prezentare teoretică a funcţionării sistemelor fotovoltaice

2.1.Noţiuni introductive

De mulţi ani combustibilul fosil este sursa primară de energie.Cu toate acestea rezervele pentru aceşti combustibili sunt limitate şi într-o bună zi ele se vor epuiza.Deoarece soluţia tehnologică pe care se bazează este una “verde” , poluarea fiind minimă ,energia regenerabilă este o alternativă foarte bună la combustibilii fosili.Cea mai eficientă si inofensivă sursă de energie este probabil energia solară care este foarte indicată a se folosi pentru anumite aplicaţii.Datorită puterii sale infinite, aceasta este considerată a fi una dintre cele mai bune surse de energie de pe pamant.Tehnologia solară care are cel mai mare impact în vieţile noastre este reprezentată de panourile fotovoltaice.Celulele fotovoltaice sunt foarte apreciate, nu neapărat datorită cantităţii mari de electricitate pe care o produc , ci mai degrabă datorită faptului că sunt foarte silenţioase, nepoluante şi pentru că generează curent electric în zone unde nici o altă formă de electricitate nu se poate obţine.În continuare vom discuta despre cum celulele solare produc electricitate şi care sunt componentele necesare pentru un astfel de sistem.