Return to Video

Hogy működik a napelempanel? - Richard Komp

  • 0:08 - 0:11
    A Föld elképesztő mennyiségű
    napenergiát nyel el,
  • 0:11 - 0:15
    173 ezer terawattnyit.
  • 0:15 - 0:19
    Ez tízezerszer több, mint amennyit
    a bolygó népessége fölhasznál.
  • 0:19 - 0:21
    Lehetséges, hogy egykor
  • 0:21 - 0:24
    teljesen áttérünk a napenergiára?
  • 0:24 - 0:26
    A válaszhoz előbb nézzük,
  • 0:26 - 0:32
    hogyan alakítja át a napelem
    a napenergiát elektromossá.
  • 0:32 - 0:36
    A napelempanel kis méretű,
    ún. napcellákból áll.
  • 0:36 - 0:39
    Ezek leggyakrabban szilíciumból készülnek,
  • 0:39 - 0:43
    amely egy félvezető, a második
    legelterjedtebb elem a Földön.
  • 0:43 - 0:45
    A napcellában
  • 0:45 - 0:49
    a kristályos szilíciumot
    vezetőrétegek közé helyezik.
  • 0:49 - 0:54
    A szilíciumatomokat
    4 vegyértékű erős kötés kapcsolja össze,
  • 0:54 - 0:58
    amelyek megtartják az elektronokat,
    s ezért nem folyhat áram.
  • 0:58 - 0:59
    A megoldás:
  • 0:59 - 1:04
    a szilícium fotovillamos elem
    2 szilíciumréteget használ föl.
  • 1:04 - 1:07
    Az n-típusú szilíciumon
    túlsúlyban vannak az elektronok,
  • 1:07 - 1:12
    a p-típusún lyukak vannak
    az elektronok számára.
  • 1:12 - 1:14
    Ahol a két típusú szilícium érintkezik,
  • 1:14 - 1:18
    az elektronok áthaladhatnak
    a p‒n átmeneten,
  • 1:18 - 1:20
    eközben a pozitív töltések
    az egyik oldalon,
  • 1:20 - 1:23
    a negatívok pedig a másikon
    halmozódnak föl.
  • 1:23 - 1:27
    A fényt elképzelhetjük fotonnak nevezett
  • 1:27 - 1:28
    piciny részecskék áramaként;
  • 1:28 - 1:30
    ezeket a Nap sugározza ki.
  • 1:30 - 1:34
    Amikor egy foton elegendő energiával
    beleütközik a szilíciumcellába,
  • 1:34 - 1:39
    kiüti az elektront a kötésből,
    s így lyuk keletkezik.
  • 1:39 - 1:43
    A negatív töltésű elektron
    és a pozitív töltésű lyuk
  • 1:43 - 1:46
    most szabadon elmozdulhat.
  • 1:46 - 1:49
    De a p‒n átmenet elektromos tere miatt
  • 1:49 - 1:51
    csak egy irányban mozoghatnak.
  • 1:51 - 1:53
    Az elektron az n-oldal felé,
  • 1:53 - 1:56
    a lyuk viszont a p-oldal felé mozdul el.
  • 1:56 - 2:02
    A mozgó elektronokat a cella tetején
    lévő fémpeckek gyűjtik össze.
  • 2:02 - 2:05
    Innen folynak át a külső elektromos
    áramkörön keresztül,
  • 2:05 - 2:06
    és közben munkát végeznek,
  • 2:06 - 2:08
    pl. energiával látják el az izzólámpát,
  • 2:08 - 2:12
    mielőtt a vezető
    alumíniumlemezen át visszatérnek.
  • 2:12 - 2:15
    Egy szilíciumcella 0,5 V-ot termel,
  • 2:15 - 2:19
    de hogy több energiához jussunk,
    összekapcsolhatjuk őket.
  • 2:19 - 2:23
    12 fotovillamos cella elég
    a mobiltelefon feltöltéséhez,
  • 2:23 - 2:26
    de egy egész ház energiaellátásához
    sok modulra van szükség.
  • 2:26 - 2:29
    A napcellák egyetlen
    mozgó része az elektron.
  • 2:29 - 2:32
    Minden elektron visszatér
    kiindulási helyére.
  • 2:32 - 2:34
    Nincs, ami elkopjon vagy elhasználódjon,
  • 2:34 - 2:37
    ezért a napcellák évtizedekig eltartanak.
  • 2:37 - 2:41
    Mi az akadálya, hogy teljesen
    a napenergiára térjünk át?
  • 2:43 - 2:45
    Ebben politikai tényezők
    játszanak szerepet,
  • 2:45 - 2:49
    és a status quo fenntartásáért
    lobbizó üzleti érdekeltségek.
  • 2:49 - 2:53
    De nézzük inkább a fizikai
    és logisztikai jellegű feladatokat.
  • 2:53 - 2:54
    Közülük a leglényegesebb,
  • 2:54 - 2:59
    hogy a napenergia egyenlőtlenül
    oszlik el bolygónkon.
  • 2:59 - 3:01
    Egyes övezetek naposabbak, mint mások.
  • 3:01 - 3:03
    Sőt, a napsugárzás egyenlőtlen.
  • 3:03 - 3:07
    Kevesebb energia érkezik
    felhős időben vagy éjszaka.
  • 3:07 - 3:11
    A teljes áttéréshez hatékony módszer kell,
  • 3:11 - 3:14
    hogy a villamos áramot a napos
    helyekről a felhősekre juttassuk,
  • 3:14 - 3:17
    s megoldandó a hatékony energiatárolás is.
  • 3:17 - 3:20
    A cella hatásfoka is fogas kérdés.
  • 3:20 - 3:23
    Ha a sugárzás elnyelés
    helyett visszaverődik,
  • 3:23 - 3:28
    vagy az elmozdult elektronok
    az áramkör helyett a lyukba hullanak,
  • 3:28 - 3:31
    a foton energiája kárba vész.
  • 3:31 - 3:33
    A legnagyobb hatásfokú napcella
  • 3:33 - 3:39
    a napfénynek csupán 46%-át
    alakítja villamos árammá,
  • 3:39 - 3:44
    a beszerezhető rendszerek
    hatásfoka jelenleg 15‒20%.
  • 3:44 - 3:46
    Az említett korlátok dacára
  • 3:46 - 3:47
    lehetséges lesz energiával ellátni
  • 3:47 - 3:51
    a jelenlegi napelemes
    technológiával az egész világot.
  • 3:51 - 3:53
    Elterjedéséhez az infrastruktúra
    finanszírozására
  • 3:53 - 3:55
    és jó sok helyre lenne szükség.
  • 3:55 - 3:59
    Kb. 26–260 ezer km² hely kellene,
  • 3:59 - 4:01
    ami elég soknak látszik,
  • 4:01 - 4:06
    de egyedül a Szahara területe
    több mint 8 millió km².
  • 4:06 - 4:09
    A napcellák javulnak, áruk csökken,
  • 4:09 - 4:12
    és a hálózati árammal versenyképesek.
  • 4:12 - 4:17
    Az újítások, pl. az úszó napcellatelepek
    teljesen megváltoztathatják a tájat.
  • 4:17 - 4:19
    De tegyük félre a kísérleteket;
  • 4:19 - 4:21
    több mint egymilliárd ember
  • 4:21 - 4:24
    nélkülözi a rendszeres villamos áramot.
  • 4:24 - 4:27
    Ez főleg a fejlődő országokra igaz,
  • 4:27 - 4:29
    bár közülük sok a napos.
  • 4:29 - 4:30
    Azokon a helyeken
  • 4:30 - 4:35
    a napenergia már ma is sokkal olcsóbb
    és biztonságosabb az alternatíváknál,
  • 4:35 - 4:37
    pl. a petróleumnál.
  • 4:37 - 4:39
    Bár mondjuk, Finnországnak
    vagy Seattle-nek
  • 4:39 - 4:42
    a hatékony napenergia
    egyelőre egy kissé messze van.
Title:
Hogy működik a napelempanel? - Richard Komp
Description:

A teljes leckét lásd: https://ed.ted.com/lessons/how-do-solar-panels-work-richard-komp

A Föld elképesztő mennyiségű napenergiát nyel el: 173 ezer terawattnyit. Ez tízezerszer több, mint amennyit a bolygó népessége fölhasznál. Lehetséges, hogy egykor teljesen áttérünk a napenergiára? Richard Komp megvizsgálja, hogyan alakítja át a napelempanel a napenergiát villamos energiává.

Lecke: Richard Komp, animáció: Globizco.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:59

Hungarian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.