Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlar ish tamoyilini nazariy tadqiq qilish




Download 9.59 Mb.
bet14/19
Sana01.08.2021
Hajmi9.59 Mb.
#16632
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

2.2. Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlar ish tamoyilini nazariy tadqiq qilish.


Shu paytgacha biz faqat nisbatan kichik quyosh uskunalarini ko‘rib chiqdik. Biroq ularning har biri alohida olinganda, quvvatli uskuna yaratish uchun prototip sifatida ko‘rib chiqa olmaymiz. Energetik nuqtai nazardan va ming kilovatt quvvatli yirik uskunalar yaratish imkoniyati qiziqish uyg‘otadi. Bu masalaning echilishi jiddiy qiyinchiliklarga uchraydi. Quyosh nuri energiyasining sezilarli kamchiliklari, uning fazodagi sochilganligi, jamlanmaganligi. SHunday qilib, yirik quyosh energetik uskunalarini yaratish yirik aks ettiruvchi yuzalar qurilmasi bilan bevosita bog‘liq. Birinchi ko‘rinishda, birlamchi uskuna o‘lchamlarini oddiy oshirish yo‘lidan borish ma’qul edi. Biroq bunday yo‘l iqtisodiy tarafdan ma’qul emas ekan. Chunki aks ettiruvchi yuzaga olib kelingan uskuna narhi uskuna o‘lchamlarini oshirish bilan oshadi. Bunda yirik uskunalar mexanizmining alohida elementlarida ta’sir etuvchi katta kuchlar va elementlarning yaxshi natijalari bilan bog‘liq katta konstruktiv qiyinchiliklar yuzaga keladi.

Energiya uzatish va bir joyga to‘plashning eng maqsadga muvofiq usuli - uni turli nuqtalardan bir punktka nurli energiya ko‘rinishida uzatish. Havo qatlami orqali o‘tganda yutilish va sochilish bilan bog‘liq bunday uzatishdagi energiya yo‘qotilishi juda kichik.

Hozirgi vaqtda quyoshli issiqlik elektrstansiyalarining minora turi eng istiqboli hisoblanadi. Minorali elektr stansiyada quyosh nurini qabul qilgich (qozon), geliostatlar deb nomlanadigan avtomatik boshqariladigan ko‘zguli aks ettiruvchilar dalasi bilan o‘ralgan baland minorada joylashib, ularni yordamida quyosh nuri, bu qozonni 3000Sdan yuqori haroratgacha qizdirib issiqlik qabul qiluvchi yuzada fokuslanadi. Undan bug‘ turbinaga kelib tushadi va kondensator orqali o‘tib, suv ko‘rinishida yana qozonga uzatiladi. Turbina bilan bir valda elektr energiya ishlab chiqaruvchi generator rotori joylashadi. Tizim FIKi 10-15% ni tashkil etadi.5 MVt gacha quvvatli bunday elektr stansiyalardan biri Qrimda qurilgan. Quyosh qozoni 70 m balandlikdagi minorada joylashadi. Undagi qizdirish balandligi 154 m2 bo‘lib, u soatiga 4,0 MPa bosim va 2500S haroratli to‘yingan bug‘dan 28 t ishlab chiqarishga imkon beradi.

Quyosh qozonini qizdirish 1600 yassi ko‘zguli geliostatlar yordamida amalga oshirilib, ularning har biri 5∙5m o‘lchamli. Hisobiy ish vaqti yiliga 1920 soat.

Issiqlik quyosh elektr stansiyalaridan foydalanishi bo‘yicha katta ishlar AQSH, Fransiya, YAponiya, Xindiston, Kanada, Avstraliyada olib borishmoqda. Turli baholashlar bo‘yicha umumimy energetik balansdagi foydalanilyotgan quyosh energiyasi ulushi dunyoning turli tumanlari uchun 2-7% ni tashkil etadi. Avstraliyada 10-15% ga etadi. YAponiyada 1000MVt quvvatli eng baquvvat quyosh elektr stansiyasi qurilmoqda.Fotoelektrik element yorug‘lik energiyasini elektr energiyasiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirib berishga mo‘ljallanib fotoelektrik (effekt fotovoltanik, fotogalvanik) hodisasiga aylanadi.

Fotoelektrik effektda «p-n» o‘tishlar yoki yarimo‘tkazgichlar yupqa qatlami elektron (n-soha) yoki musbat zaryadlar – teshiklar (R-soha)dan iborat bo‘lib, elektr o‘tkazuvchanlikni ta’minlab beradi.Quyosh elementiga yorug‘lik berilganda yupqa tekislik qatlamiga yutilgan fotolar yarimo‘tkazgich atomlarini qo‘zg‘altiradi va «elektron-tennis» juftligini generatsiyalaydi. Uyg‘ongan tashuvchilar diffundiruyut r-n o‘tishga va uning elektr maydoni bilan ularning zaryad belgisiga qarab ajratiladi. n-sohada ortiqcha «teshiklar» yig‘iladi. Natijada ikkala soha ham zaryadlanadi: n-soha manfiy, R-soha esa musbat. Bu kontakt potensiali farqiga va kontaktlarda «p-n» sohalar elektr yurituvchi kuchlari hosil bo‘lishini ta’minlaydi. 2.2.1-chizmada quyosh fotoelektrik elementi tarkibiy sxemasi berilgan.



2.2.1-chizma. Quyosh foto elektr o`zgartirgichning tuzilishi
Agar elementlar chiqish qismiga yuklanish yuklamasi ulansa unda kuchlanish uning chiqishida foto EYUK (V skalt ishlash kuchlanishi) qisqa yopiq fotoelementda «p-n» o‘tish orqali maksimal fototok Ik (qisqa tutashuv toki) oqadi, foto EYUK V=0ga teng bo‘ladi. Foto elementga tashqi yuklama ulansa (noldan farqli), undan tok oqadi Ik dan kichik, yuklama kuchlanish ham Vk dan kichik bo‘ladi.

2.2.2-chizma Kremniyli fotoelement volt-amper xarakteristikasi (VAX) nurlanishning turli quvvat zichligi
2.2.2-chizmada kremniyli fotoelement volt-amper xarakteristikasi (VAX) nurlanishning turli quvvat zichligi uchun ko‘rsatilgan. Oqim zichligi o‘zgarishi bilan koordinata boshi uzoqda egri chiziq joylashadi. YUklanish dinamikasini bilgan holda VAX yordamida eng optimal rejimni tanlash va yuklanishning maksimal quvvatiga P maks. Erishish mumkin. Kremniyli fotoelement uchun qisqa tutashuv toki zichligi 200-250 A/M2 yuklamada kuchlanish Vt=0,35…0,45 V bo‘lib salt ishlash kuchlanish Vx=1,5…0,55V ga teng bo‘ladi.

Fototok generatsiyasi samaradorligini «R-n» o‘tish yaqinligiga va yoritilgan yarim o‘tkazgich yuzasiga bog‘liq zaryad tashuvchilarning diffundirovat qilishga ulgurishini generatsiya joyidan o‘tishgacha ta’minlashga zarur.Oxirgi yillari ishlab chiqilgan fotovoltanik samaradorlik nazariyasi «R-n» o‘tishli yarim o‘tkazgichlarda fotoo‘zgartgichlarni xarakteristikasini tasavvur qilishning, amalda olinadigan f.k.k. uning kattaligini tushuntirishini va uning kattaligini oshirish yo‘llarini ko‘rsatishga yordam berdi.Fotoo‘zgartirgichlarda quvvat yo‘qolishi fizikaning fundamental qonunlariga bog‘liq holda «CHegaraviy nazariy FIK» tushunchasiga olib keldi. Bu esa eng istiqbolli yarim o‘tkazgichni tanlash va fotoelektrik usulda energiyani boshqasiga aylantirish imkoniyatini aniqlaydi.FIKning asosiy fizikaviy cheklanganligi yarim o‘tkazgichdan ruxsat berilmagan zonaning mavjudligidir. E0 va shunga muvofiq ravishda fotoeffektning «qizil» chegarasidir. Quyosh nurlarini Er sathi yaqinida elektr energiyasiga aylantirish maksimal imkoniyatdagi FIK 28% va arsenad-galliy (E0=1,4EV) ruxsat berilmagan zona kengligiga to‘g‘ri keladi; kremniy uchun (E0=1,1EV) chegaraviy nazariy FIK 26%ga teng. Lekin imkoniyati texnologiyasini yaratish, narxining tarkibiy pastligi, tabiatda kenga tarqalganligi bo‘yicha yarim o‘tkazgichlar orasida unga teng keladigan yo‘q, FIK ≈2%ga kamligi ham bunday imtiyozlari hisobiga uni yuqori darajaga ko‘taradi. Shuning uchun keng masshtabda quyosh energiyasini o‘zgartirgichlar orqali amalga oshirish kremniyli foto o‘zgartirgichlarni qo‘llashga qaratilgan. Hozirda foydalanilayotgan foto o‘zgartirgichlarning klassik modeli «p-n» o‘tish bo‘yicha ushbu volt-amper xarakteristikani beradi (kuchlanish va tok bog‘lanish, A/sm2):



(2.2.1)

bu erda K-Bolsman doimiysi; T,K-fotoo‘zgartirgichning ishchi temperaturasi; q-elektron zaryadi; If, A/sm2-fototok (fotoo‘zgartirgichni yuzasiga tushadigan quyosh nurlari tezlashishiga proporsional bo‘ladi); I0-to‘yinish teskari toki bo‘lib, u dastlabki yarim o‘tkazgich xossalariga va fotoo‘zgartirgichni tayyorlash texnologiyasiga bog‘liq ravishda aniqlanadi; R-ichki elektr qarshilik hisoblanib fotouzatgich tarkibida tok oqimiga va tok uzatuvchi (kontakt) tutashtirgichlarga qarshilik ko‘rsatadi. Volt-amper xarakteristika egrilanish o‘lchamsiz parametri – A «R-n» o‘tish xossalari orqli aniqlanib, odatda uning kattaligi 1dan (ideal o‘tish) 2gacha bo‘ladi.

Ideal fotoo‘zgartirgich uchun maksimal quvvat

(2.2.2)

bunda -_____ ishlash kuchlanish;



(2.2.3)

-voltamper xarakteristikani to‘ldirish koeffitsenti, odatda kattaligi 1ga yaqin va sezilarsiz bog‘liq bo‘ladi. Fotoo‘zgartirgich FIK maksimal quvvat (birlik yuzadan) intensiv tushayotgan quyosh nurlariga nisbatiga teng.



(2.2.4)

Bundan ko‘rinadiki, FIK murakkab funksiya bo‘lib, quyosh nurlari intensivligiga va uning spektral tarkibi va ishchi temperaturasiga ham bog‘liq bo‘ladi. Shuningdek, fotoo‘tkazgichlar samaradorligini baholashni unifikatsiyalash maqsadida FIK standart sharoitda yoritilganlik I=1000 Vt/m2 , T1=250 S ishchi temperaturasida olib boriladi. Kremniyli fotoo‘tkazgichli xarakterli kattaliklari xuddi shunday sharoitlarda vkx=550mV, If=35mA/sm2, =0,7, P=13,5mVt/sm2 ga teng hamda FIK bu sharoitda =13,5% bo‘ladi.

Zamonaviy tajriba konstruksiyalarida fotouzatkichlar FIK 22÷23,5% Er sathi nurlari uchun, ishlab chiqarishda esa 12÷15%.Hozirgi davrda fotoelektrning modullar ishlash muddati 20 yil, istiqbolda 30 yilgacha mo‘ljallangan va ular ishlab beradigan energiya bahosi pasayishi kuzatilmoqda.

Fotoelektr o‘zgartirgich quyosh energiyasi foydalanishning eng qulay va tez rivojlanayotgan sohasidir. Hozirda quyosh fotoelektr tizimlari umumiy quvvati 938 mVt dan ortiq hisoblanadi.





Download 9.59 Mb.
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19




Download 9.59 Mb.

Bosh sahifa
Aloqalar

    Bosh sahifa



Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlar ish tamoyilini nazariy tadqiq qilish

Download 9.59 Mb.