MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNVERSITETI FARG’ONA FILIALI
770-23-Gurh Talabasi Munavvarov Mavlon Fizika Fanidan Tayyorlgan Mustaqil Ishi
Quyosh foto elektr elementlari va modullari
Reja:
Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlarning tuzilishi va ishlash tamoyili
Quyosh isitish tizimlarining tuzilishi va ish tamoyili.
Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlar va Insolyatsion passiv quyosh isitish tizimlari sohasida olib borilayotgan ilmiy tadqiqotlar holati
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).
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.
Quyosh isitish tizimlarining tuzilishi va ish tamoyili.
Passiv isitish tizimida issiqlik tashuvchilarning harorati 70°C dan yuqori emas. Bunday isitish tizimida ishlatilayotgan issiqlik tashuvchi an’anaviy va noan’anaviy issiqlik man’balarining ishlatilishi bilan ajralib turadi. Bu turdagi issiqlik man’balariga quyosh nuri, ishlab chiqarsh jarayonida chiqarib tashlanayotgan issiq suv, suv bug‘i, gaz va ximiya kombinatlarida yonib turgan mash’ala va geotermal suvlarni misol keltirish mumkin. Passiv quyosh isitish tizimlarining ishlash prinsipi quyidagi jarayonlarga, ya’ni shaffof qoplama bilan himoyalangan va qoraytirilgan sirtlarga quyosh nurlanish energiyasini to‘plashga va ularni qizdirishga, issiqlik o‘tkazuvchanlik va erkin konveksiya orqali issiqlikni isitiladigan xonaga uzatishga asoslangan.
Passiv tizimlar binoning konstruksiya elementlaridan va issiqlik yo‘qotishlarni kamaytirish chora-tadbirlaridan kompleks foydalanish asosida amalga oshiriladi. Passiv tizimlarda issiqlik tashuvchi sifatida havo xizmat qiladi[2-3] ,[27].
Isitiladigan xonaga issiqlikni uzatish usuliga qarab passiv isitish tizimlarini uch turga bo‘lish mumkin: 1) to‘g‘ridan-to‘g‘ri; 2) bilvosita 3) izolyatsiyalangan (ajratilgan) usullar bilan issiqlikni qabul qilish va uzatish.
Passiv quyosh isitish tizimlarini keng qo‘llash, ya’ni quyosh radiatsiyasi o‘tishini rostlash va issiqlik yo‘qotishlarni kamaytirish uchun binoning konstruksiya elementlaridan foydalanish, turli xil qaytargich, ekran, parda, jalyuz va xk. larni ishlatish "quyosh me’morchiligi"ning rivojlanishiga olib keldi.
O‘zbekiston sharoitida passiv quyosh isitish tizimlaridan foydalanish tajribalari va tahlilidan quyidagi xulosalarni chiqarish mumkin :
To‘g‘ridan-to‘g‘ri quyosh radiatsiyasi o’tishiga asoslangan tizimlarining samaradorligi past. Qish paytida qo‘shimcha issiqlik manbai talab etiladi, yozgi vaqtda esa xonalar qizib ketadi.
Katta massali issiqlik akkumulyatorlariga ega bo‘lgan bilvosita yoki izolyatsiyalangan (ajratilgan) isitish o‘sullaridan foydalanish maqsadga muvofiq.
Qaytarish va ekranlash tizimlaridan foydalanilganda samaradorligi yanada oshadi, ya’ni ular yozda quyosh radiatsisini binoga o‘tishini kamaytiradi, qish faslida kunduzgi vaqtda quyosh radiatsiyasi o‘tishini ko‘paytiradi, tunda esa - issiqlik yo‘qotishlarini kamaytiradi.
O‘zbekiston sharoitida passiv tizimlar isitish uchun kerakli issiqlik yuklamasining 30-60% ni quyosh energiyasi hisobidan ta’minlashi mumkin.
Isitish tizimida issiqlik manbai sifatida quyosh energiyasidan foydalanilsa, buni isitish tizimida quyosh nuridan foydalanish deyiladi (gelio qurilma).
Quyosh nurini qabul qiluvchi gelio qurilma quyosh radiatsiyasini o’ziga qabul qilib, uni issiqlik energiyasiga aylantirib beradi.
Bunday isitish tizimlari quyosh radiatsiyasini ishlatish uslubiga ko’ra past haroratli passiv va aktiv isitish tizimiga bo’linadi.
Quyosh foto issiqlik o’zgartirgichlar va Insolyatsion passiv quyosh isitish tizimlari sohasida olib borilayotgan ilmiy tadqiqotlar holati.
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[36].
Tarmoqqa ulangan modullar bo’yicha ilmiy-tadqiqotlar 1970 yillarning o’rtalaridan quyosh issiqlik kollektorlarining samaradorligini oshirish maqsadida boshlangan. Dastlab issiqlik tashuvchisi havoli va suyuqlikli quyosh kollektorlari ustida nazariy hamda tajribaviy tadqiqotlar o’tkazilgan. 1990 yillardan boshlab binolar fasadiga o’rnatiladigan katta quyosh fotoelektr issiqlik kollektorlari tadqiqotchilar diqqat markazida bo’ldi. Bunday turdagi qurilmalar yordamida binolarni isitish va sovutish uchun sarflanadigan energiyani ishlab chiqish orqali ana’naviy energiya manbalari hosil qilayotgan energiyani tejash mumkin. Avtonom tizimlar sifatida kichik quyosh havo isitish kollektorlar nur tushuvchi yuzasining bir qismiga quyosh fotoelementi joylashtirilgan variantlari ishlab chiqila boshlangan. Asosiy e’tibor issiqlik va elektr samaradorligini orttirishga qaratilib, keyinchalik suyuqlikli kollektorlardan foydalanishga o’tildi.
Aktiv sovutish tizimlarini qo’llagan holda konsentratorli quyosh fotoelektr issiqlik o’zgartirgichlar ustida ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda. Albatta konsentrator yordamida fotoelement yuzasiga tushayotgan quyosh issiqlik nurlanishi quvvatini orttirish bilan elektr samaradorlik keskin ortadi, o’z navbatida fotoelement temperaturasining ortishi uning samaradorligini tushishiga olib keladi. Bunday tizimlarda passiv sovitish tizimlaridan foydalanish ijobiy natija bermaydi.
Quyosh foto-issiqlik o’zgartirgichlar quyosh nurlanish energiyasini faqat elektr energiyasiga emas, balki issiqlik energiyasiga ham aylantirib beradi. Quyosh foto-issiqlik o’zgartirgichlar asosan quyidagi 3 turga bo’linadi[20]:
1.Birlashtirilgan” turdagi quyosh foto-issiqlik o’zgartirgichlar. Asosan gazli va suyuqlikli sovutish tizimiga ega bo’lib, 1970 yillardan tadqiqotlar o’tkazilib, amaliyotda qo’llanila boshlangan. 1990 yilardan shisha fasadli binolarning arxitekturada keng foydalanilishi natijasida binolarni isitish uchun ham shu turdagi quyosh foto-issiqlik o’zgartirgichlardan keng foydalanildi.
|
