I . Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlar va insolyatsion passiv quyosh isitish tizimlari haqida ma’lumotlar
1.1.Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlarning tuzilishi va ishlash tamoyili
Sanoat va qishloq xo‘jaligi texnologik jarayonlari, isitish va issiq suv ta’minoti hamda havoni mo’tadillash uchun past va o‘rta temperaturali issiqlik ishlab chiqarish quyosh energiyasidan foydalanishning asosiy yo‘nalishlaridan biridir. Respublika yoqilg‘i-energetik balansi hisobidagi energiya miqdorining 25% isitish va issiq suv ta’minotida iste’mol qilinadi. Shuningdek, respublikaning radiatsiya-iqlim sharoitida isitish va issiq suv ta’minoti uchun quyosh energiyasidan foydalanish texnikaviy va iqtisodiy nuqtai nazardan eng samarali hisoblanadi.
Eng qulay iqlim sharoitiga ega bo‘lgan janubiy mintakalarda uy-joy-kommunal xo‘jalik sohasida iste’mol qilinadigan umumiy issiqlik miqdorining 50-70% issiq suv ta’minotida ishlatiladi. Individual xo‘jaliklar rivojlanishi bilan quyosh qurilmalariga (avtonom va ekologik toza energiya manbai sifatida) bo‘lgan talab ortib boradi.
Quyosh nuri yordamida olinadigan issiqlikni tejamli va kam xarajat sarf qilib hosil qilish uchun quyosh gelio qurilmalari bilan issiq suv nasoslarini birgalikda ishlatilishi, kelajakda odatdagidek ishlatilib kelayotgan issiqlik qurilmalaridan berilayotgan jami issiqlik miqdorining 30-50% tashkil etadi.
Issiqlik energiyasini hosil qiluvchi tabiiy yoqilg‘ilar neft, gaz va boshqalar milliy boyliklardir. Shu sababli tugamaydigan tabiiy quyosh energiyasidan foydalanish hozirgi davrda dolzarb masalalardan biri bulib turibdi [2-3],[27].
Hozirgi vaqtda quyoshli fotoelektrik o‘zgartirgichlarning iqtisodiy ko‘rsatgichlari bo‘yicha energiya olishning an’anaviy usullari bilan raqobatlasha olmaydi. Shuning uchun ularning amaliy qo‘llanilish sohasi elektr uzatmalarning markazlashgan chiziqlaridan elektr energiya keltirilishi murakkab avtonom dizel-generatorlar uchun yoqilg‘i keltirish esa iqtisodiyot tarafdan maqsadga muvofiq bo‘lmagan joylarda joylashadigan kichik avtonom uskunalar hisoblanadi.
Quyosh energiyasidan foydalanishga aniq misollar: haydaladigan yaylovlardagi cho‘ponlar uylarini, ko‘chmanchi asalarichilikda pasekali elektr jihozlarini energiya bilan ta’minlash, gidrometerorologik va radiogeodezik stansiyalar apparaturasini qiyin etib boradigan joylarda (tog‘ va cho‘lli) elektr bilan ta’minlash, mini-sovutgichlarni vaksinalar, zardoblar va boshqa tibbiy moddalarni qishloq hududi va dala gospitallarida saqlash va tashish uchun, suvdagi navigatsion belgilar va quduqlardagi drajli belgilarni, dala sharoitlarida akkumulyatorlarni zaryadlash uchun elektr bilan ta’minlash.
Bu hollarda birinchi o‘rinda quyosh fotoelektrik o‘zgartirgichlarning boshqa yaxshi xossalari bo‘ladi: ishonchliligi, avtonomligi, mobilligi, shovqinsizligi, ekologik tozaligi, xizmat ko‘rsatishga zarurat yo‘qligi, uzoq kafolatli xizmat muddati, tashishda ixchamligi va h.k.
Ko‘rsatilgan maqsadlar uchun quyosh energiyasining eng istiqbolli maqsadlaridan biri – kremniy asosidagi quyoshli elementli ko‘chma yoki mobil fotoelektrik uskunalarni hosil qilish bo‘lib, u FIKI 15% va quvvati 2 dan 100 W gacha bo‘lgan quyosh sochma nurlanishini to‘g‘ri va tashkil etuvchanligini energiyasini o‘zgartiradi. Pastki quvvat chegarasi 8 V li keng ommaviy avtomobil akumulyatorlarini o‘zaro tutashish imkoniyati bilan bog‘liq bo‘lib, u kechki payt foydalanilganda energiyani akkumulyasiyalash uchun mo‘ljallangan yuqorigi qiymat yengil avtomobil yoki hayvonlar masalan, yo‘l bo‘lmagan sharoitlarda otlar yordamida tashilganda elektrik uskunalar og‘irligi bilan o‘lchanadi.
Quyoshli fotoelektrik o‘zgartirgichlarning bu unikal sifatlari UzNIIME ning O‘zFAning «Fizika-Quyosh» IIT Fizika-texnik instituti bilan birgalikda ishlab chiqilgan avtonom quyoshli elektr ta’min manbasida ishlatilgan (AQEM).
a) b)
1.1.1-chizma. Avtonom ko‘chma quyoshli elektr ta’minot manbaining tashqi ko‘rinishi.
AQME quyoshli fotoelektrik batareyali yig‘ma paneldan iborat uskuna ko‘rinishida bo‘ladi. Quyoshning birinchi yarmida elektron boshqarish bloki yordamida akkumulyatorni zaryadlash amalga oshiriladi. Elektron o‘zgartirish bloki elektr ta’min manbasidan chiqishda 20 W quvvatli 220 V li doimiy kuchlanishlar olishga imkon beradi. Uskuna korpusi yelka usti kamari bilan ta’minlangan. Akkumulyator kunning yorug‘ va qorong‘i vaqtida ish bilan ta’minlash imkonini beradi.
1.1.2-chizma. Avtonom quyoshli elektr ta’min manbasining strukturali sxemasi: 1 – quyoshli batareya; 2 – akkumulyatorni zaryadlash va zaryadsizlashni nazorat qiluvchi uskuna; 3 – tok bo‘yicha o‘ta yuklanishda himoyalovchi uskuna; 4,5,6 – kuchlanish stabillashtiruvchilari; 7 – 12Vli doimiy tokni 220 Vli o‘zgaruvchan tokka kuchlanish o‘zgartirgichi (invertor).
Fotoelektrik batareyalar va akkumulyatorning kuchli metall himoyasi sababli AQEM zarb ishonchliligiga va vibratsiyaga bardoshlilikka ega bo‘lib, bu undan turli-tuman va og‘ir tashish sharoitlarida va tez-tez qayta dislokatsiya vaqtida foydalanishga imkon beradi.Quyosh batareyasining yuklash volt-amper tavsifi Toshkent shahri sharoitida Etush=810 Vt/m2, t=10°C da o‘lchangan va QB quvvati yuklamadagi kuchlanishga bog‘liq. Volt-amper tavsifidan ko‘rinishicha, optimal yuklama nuqtasida (V=14,5 V va I=1,3 A) quyoshli batareya quvvati 9 Vt ni tashkil etadi. QB sinovlari shuni ko‘rsatadiki, akkumulyator batareyasi (AB)dagi o‘rtacha kunlik yig‘iladigan energiya noyabr uchun 12-13 As va dekabr uchun taxminan 10 As.Quyosh batareyasini burganda va uni quyosh orientirlaganda 28 As hajmli 24BSSA 38RS akkumulyatorini zaryadlash amalga oshiriladi. Akkumulyatorni avtomatik zaryadlash uchun «zaryad-zaryadsizlash» nazorat uskunasi yoqilib, u zaryad toki va kuchlanish kattaligini kuzatadi, bu bilan akkumulyator uchun zararli bo‘lgan qayta zaryadlash tartibini oldini oladi, shuningdek, oldingi panelga chiqarilgan yorug‘lik diodidagi tablo yordamida akkumulyatorning zaryadlanganlik darajasi haqida xabar beradi.
Avtonom ko‘chma elektr ta’minot manbai quyidagi texnik tavsiflarga ega:
Doimiy 3,5;6;9 va 12;
O‘zgaruvchan 220;
Elektr hajmi, A.s 28;
Quyosh batareyasiningishchi toki 1,2;
Gaborit o‘lchamlari, mm 350∙250∙150;
Og‘irligi, kg 15.
Ishlab chiqilgan avtonom quyoshli ko‘chma elektr ta’minot manbaining ishlatilish sohalari turli-tuman, xususan:
Elektr britvalar, yoritish fanarlari, portativ radioqabul qilgichlar, magnitafonlar, televizorlar, audiopleyrlar, kofemaydalagichlar, mikserlar va boshqa maishiy texnikani elektr ta’minoti bilan ta’minlash;
Dala radiostansiyalari va «Altay» turidagi radiotelefonlar, «Mitti» turdagi elektr nasoslar, dala stanlarining ichki va tashqi yoritilishi, yaylov va haydash chorvachiligidagi elektr ta’minot manbai;
Tibbiyot va veterinariyada vaksinalar, zardoblar va boshqa dori-darmonlarni saqlash va tashish uchun 12l gacha foydali hajmga ega termaparali sovutkichlar bilan birgalikda elektr ta’min manbai;
Paseka elektr pichog‘i uya romlarida tirqichlar ochuvchi elektrdrellar, ko‘chmanchi asalarichilikda uya romlarini elektr yordamida o‘stirish uchun elektr ta’minot;
Gidrometeroxizmat va giologoqidiruvdagi radioaloqa uskunalari apparaturasining elektr ta’minot manbai;
Dala sharoitlarida akkumulyatorlarni zaryadlash avtomobil kameralarini elektrovulkanizator yordamida tamirlash (masalan, avtoturist uchun).
AQEMdan turmushda va bir qator ishlab chiqarish maskanlarida foydalanish katta ahamiyatga ega, birinchidan bu markazlashgan elektr tarmog‘idan uzoqdagi joylarni elektrlashtirishning eng ma’qul varianti. Ikkinchidan, AQEMdan maishiy ehtiyojlarda foydalanish chekka tumanlarda yoki cho‘l joylarda yashaydagan kishilar xayotining sanitar-gigienik va ijtimoiy – maishiy sharoitlarni yaxshilaydi. Uchinchidan, galvonik elementlar tejaladi va atrof-muxitni ifloslanishi bartaraf etilishi xisobiga saqlanadi. To‘rtinchidan radio va telealoqa portativ va mobil vositalarning xisobiga ishlab chiqarish aloqadorligining tezkorligi oshadi. Beshinchidan, dala sharoitlarida tibbiy xizmat ko‘rsatish sifati oshadi. Nixoyat, AQEM-3 tabiatlarida, baliq ovi va ovda juda zarur.
AQEM namunaviy ro‘yxati 1.1.1-jadvalda keltirilgan turli uskunalarning ishga yaroqliligini ta’minlaydi.
1.1.1-jadval
Iste’molchi
|
Iste’mol kuchlanishi
|
Ish uzluksizligi, soat
|
Radioqabul qilgich, magnitafon
|
6;9;
|
Kun davomida
|
«Altay» turdagi dala radiostansiyasi
|
220
|
Kun davomida
|
«Mitti» elektronasosi
|
12
|
8
|
Kunduzgi kun yoritkichi «Trans-avto»
|
12
|
15
|
«Semurg‘» televizori
|
12
|
11
|
«Elektronika» televizori
|
12
|
15
|
Uchramli elektr yuritmali radial asal haydagich
|
12
|
4,2
|
Pechen elektropichog‘i
|
12
|
1,0
|
Asalari romlarini elektr navashchevateli
|
12
|
1,5
|
Audiopleyer
|
3,5
|
Kun davomida
|
Yoritish fanari (100 Vt)
|
3.5; 6;9;12
|
12
|
Termoelektrik mini-sovutkich
|
12
|
Kun davomida
|
Elektr britva
|
220
|
Kun davomida
|
Avtomobil statori
|
12
|
-
|
Termoparali sovutkichlar (foydali xajmi 12 l)
|
12
|
|
Avtomobil akkumulyatorlarini zaryadlash (kuniga 14 a.soatgacha)
|
12
|
Kun davomida
|
1.1.3-chizma. Quyosh fotoelektr batareyasining yuklanish volt-amper tavsifi (VAT) va uni quvvati R ning Epod=810 Vt/m2 va t=100S dagi yuklanishda kuchlanishning bog‘liqligi.Bundan tashqari AQEMdan foydalanish iqtisodiy tarafdan ma’qul. Masalan, bahorgi yoz-kuzgi davrdagi 1 fasllik ish (8-9 oy) davomida AQEM shuncha elektr energiya ishlab chiqaradiki, bunda 3,0...5,0 ming ORION turdagi galvanik elementlardan energiya olish mumkin.1 ta galvanik element uchun 50 so‘m narxda yiliga 150,0-250,0 ming so‘m tejalishiga barobar. AQEM xizmat muddati deyarli chegaralanmagan (batareya akkumulyatorlarini davriy ravishda almashtirish sharti bilan)ligini hisobga olsak, u holda AQEMdan foydalanishning iqtisodiy maqsadga muvofiqligi ijtimoiy-maishiy va sanitar-gigienik samaralarini jadal ishlatilganda AQEM deyarli 1 yilda o‘zini qoplaydi.
Quyosh fotoelektr issiqlik o’zgartirgichlarning asosiy vazifasi quyosh nurlarini elektr va issiqlik energiyasiga aylantirishdan iboratdir. Quyosh energiyasini bitta qurilmaning o’zida issiqlik va elektr energiyasiga aylantirish bo’yicha ilmiy tadqiqotlar yildan-yilga ortib bormoqda. Quyosh energiyasini elektr va issiqlik energiyasiga aylantirib beruvchi modullar quyidagi turlarga bo’linadi: tarmoqqa ulangan modullar; avtonom tizimlar va konsentratorli quyosh fotoelektr issiqlik qurilmalari
1.1.4-chizmada quyosh fotoelektr issiqlik o’zgartirgichning umumiy ko’rinishi tasvirlangan bo’lib, uning asosiy elementlari shisha, fotoelement, fotoelementning metall asosi, issiqlik tashuvchi (suyuqlik yoki gaz) harakatlanuvchi quvur, qurilma asos (foydalanish joyiga qarab shaffof yoki shaffof bo’lmagan jism) laridan iborat[35]
| |
1.1.4-chizma. Quyosh fotoelektr issiqlik o’zgartirgich-ning umumiyko’rinishi: 1- shisha; 2- foto-element; 3- fotoelement asosi; 4- issiqlik tashuvchi kirivchi tirqish; 5- issiqlik tashuvchi chiquvchi tirqish; 6- qurilma asosi.
|
Quyosh fotoelektr issiqlik o’zgartirgich sirtiga quyosh nurlari tushadi va yarimo’tkazgichli fotoelementda elektr energiyasi hosil bo’ladi. Quyosh nurlarining fotoelementda qisman yutilishi hisobiga uning temperaturasi ortadi. Temperaturaning ortishi fotoelement foydali ish koeffitsiyent (F.I.K.) ining tushishiga olib keladi. F.I.K. ning tushishini oldini olish maqsadida fotoelementning asos qismidan issiqlik tashuvchi yordamida issiqlik miqdori muntazam olinadi. Issiqlik tashuvchi sifatida foydalanish joyiga qarab suyuqlik yoki gaz olinadi.
Quyosh fotoelektr issiqlik o’zgartirgichning geometrik va issiqlik-fizikaviy parametrlari 1.1.2-jadvalda keltirilgan.Yarim o’tkazgichlarning foto o’tkazuvchanligi ularning foto sezgirligiga bog’liqdir. Agar berilgan kristall tushayotgan nurlanish energiyasini sezmasa, foto o’tkazuvchanligi ham 0 ga teng bo’ladi. Tushayotgan yorug’likni sezishi va yorug’likning ortishi bilan kristallning foto o’tkazuvchanligi ortib boradi. Shuning uchun fotoelektirik asbob tayyorlashda yarim o’tkazgichlarning foto sezgirligini tekshirish zarur.
1.1.2-jadval. Quyosh fotoelektrissiqlik o’zgartirgichning geometrik, issiqlik-fizikaviy parametrlari va qiymatlari
|
