¿Alguien podría explicar la física detrás del sistema fotovoltaico residencial conectado a la red?

Answer 1

La respuesta de Daniel Spector es correcta. Solo agregaré algunos detalles.

Cuando hablé con un contratista, el sistema que pude comprar no me habría sacado de la red de la compañía eléctrica. Todavía habría podido comprarles energía durante la noche, en días nublados, si mi techo estuviera cubierto de nieve, etc. Pero, nuestra red local no está construida para permitirle aceptar energía desde cualquier lugar, excepto la gran planta generadora o nodos especiales que se conectan a las redes de otras compañías eléctricas. Por lo tanto, es necesario rediseñar / reconstruir la red (y no solo un medidor eléctrico bidireccional en su hogar) para que pueda vender el exceso de producción a su compañía eléctrica. Almacenar mi exceso aparentemente sería demasiado costoso. Ni siquiera fue ofrecido. Por supuesto, vivo en Rochester, Nueva York, donde probablemente nunca habría muchos excedentes. No sé si el almacenamiento personal tiene sentido en un área con mucho más sol.

La conversión de luz a corriente utiliza el proceso de fotoconductividad. La absorción de la luz aumenta la energía de un electrón para que se libere y se mueva libremente. Un voltaje eléctrico a través del dispositivo permite que estos electrones no unidos fluyan a un colector y proporcionen corriente para su hogar. Este es el mismo proceso desarrollado por Chester Carlson y Xerox Corporation y utilizado en copiadoras e impresoras electrofotográficas. Se necesita mucha más ingeniería para pasar de la fotoconductividad a la corriente al voltaje adecuado para su hogar. Ver el artículo de Wikipedia Fotovoltaica.

Answer 2

Bueno, puedo responder partes de esto. Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (¿estás en un curso de medio ambiente ap?) Permiten que el hogar venda la energía a la compañía de energía durante el día cuando la energía solar excede las necesidades del hogar (el medidor funciona al revés) y luego compra energía por la noche cuando sea necesario, en lugar de necesitar una costosa batería de respaldo.
El efecto fotovoltaico es cuando los electrones en una sustancia absorben fotones de luz y ganan energía, saltando a una órbita más alta. Más tarde pueden liberar esa energía. En un panel solar, esto crea una corriente eléctrica.

Answer 3

Ed Caruthers y Daniel Spector hicieron un buen trabajo con sus respuestas. Explicaré por qué es importante tener un buen diseño del sistema.

Existen muchos métodos diferentes para generar energía, y ninguno de ellos es una solución única para todos. La respuesta a la generación de energía con mayor efecto es una cartera de varias opciones diferentes.

Las plantas de carbón / petróleo son buenas para la generación de energía a gran escala. Es fácil aumentar / disminuir la producción durante los períodos de consumo de energía máximo / mínimo. La energía eólica y solar son buenas para la generación a pequeña escala. La energía eólica, por supuesto, depende de tener viento, por lo que no se puede confiar en ella el 100% del tiempo. Del mismo modo, la energía solar depende de la exposición al sol, por lo que no es funcional durante la noche o cuando está nublado. La energía nuclear es buena para una escala muy grande, pero no es fácil aumentar / disminuir la potencia en cortos períodos de tiempo. (es decir, Fukushima)

Las centrales eléctricas deben crear exactamente la cantidad de energía que se consume. Los apagones ocurren porque no se genera suficiente energía. Las crisis se producen cuando creas demasiado poder y no tienes dónde colocarlo. Por lo tanto, en última instancia, debe diseñar el sistema para que sea flexible contra las fluctuaciones de consumo, a la vez que maximiza su eficiencia.