Quyosh energiyasini ishlab chiqarish jarayoni. Quyosh energiyasini konversiyalash printsipi, uni qo'llash va istiqbollari

Ko'mir, neft, gaz, ya'ni bugungi kunda bizga energiya manbai bo'lib xizmat qiladigan barcha narsalarning jahon zahiralari kundan-kunga kamayib bormoqda. Va yaqin kelajakda insoniyat shunday nuqtaga keladiki, hech qanday qazilma yoqilg'i qolmaydi. Shu bois, barcha mamlakatlar bizga tez yaqinlashib kelayotgan falokatdan najot izlashda faol harakat qilmoqda. Aqlga keladigan birinchi najot vositasi esa, albatta, quyosh energiyasi bo'lib, u azaldan odamlar tomonidan kiyim-kechaklarni quritish, uylarni yoritish va ovqat pishirish uchun ishlatilgan. Bu muqobil energiya yo'nalishlaridan biri - quyosh energiyasini keltirib chiqardi.

Quyosh energiyasi uchun energiya manbai quyosh nurining energiyasi bo'lib, u maxsus tuzilmalar yordamida issiqlik yoki elektr energiyasiga aylanadi. Mutaxassislarning fikriga ko'ra, bor-yo'g'i bir hafta ichida er yuzasi quyoshdan yoqilg'ining barcha turlari bo'yicha dunyo zahiralarining energiyasidan ko'p miqdorda energiya oladi. Muqobil energiyaning ushbu sohasining rivojlanish sur'ati barqaror o'sib borayotgan bo'lsa-da, quyosh energiyasi hali ham nafaqat afzalliklarga, balki kamchiliklarga ham ega.

Agar asosiy afzalliklarga kirish imkoniyati va eng muhimi energiya manbasining tuganmasligi bo'lsa, kamchiliklarga quyidagilar kiradi:

• quyoshdan olingan energiyani to'plash zarurati,
• ishlatiladigan uskunaning sezilarli narxi,
• ob-havo sharoiti va kun vaqtiga bog'liqlik,
• elektr stansiyalari ustidagi atmosfera haroratining oshishi va boshqalar.

Quyosh nurlanishining sonli xarakteristikalari

Quyosh konstantasi kabi ko'rsatkich mavjud. Uning qiymati 1367 Vt. Bu aynan 1 kv.m uchun energiya miqdori. Yer sayyorasi. Ammo atmosfera tufayli yer yuzasiga taxminan 20-25% kamroq energiya tushadi. Shuning uchun, kvadrat metrga quyosh energiyasining qiymati, masalan, ekvatorda 1020 Vt. Va kunduz va tunning o'zgarishini, quyoshning ufqdan yuqori burchagining o'zgarishini hisobga olsak, bu ko'rsatkich taxminan 3 barobar kamayadi.

Ammo bu energiya qayerdan keladi? Olimlar bu masalani birinchi marta 19-asrda o'rganishni boshladilar va versiyalar butunlay boshqacha edi. Bugungi kunda ko'plab tadqiqotlar natijasida quyosh energiyasining manbai 4 vodorod atomini geliy yadrosiga aylantirish reaktsiyasi ekanligi ishonchli ma'lum. Ushbu jarayon natijasida sezilarli miqdorda energiya chiqariladi. Masalan, 1 g ning o'zgarishi paytida ajralib chiqadigan energiya. vodorod 15 tonna benzinni yoqish paytida chiqarilgan energiya bilan taqqoslanadi.

Quyosh energiyasini konvertatsiya qilish

Biz allaqachon bilamizki, quyoshdan olingan energiya boshqa shaklga aylanishi kerak. Bunga ehtiyoj insoniyatda quyosh energiyasini sof shaklda iste'mol qila oladigan bunday qurilmalar hali mavjud emasligi bilan bog'liq. Shuning uchun quyosh kollektorlari va quyosh panellari kabi energiya manbalari ishlab chiqildi. Agar birinchisi issiqlik energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilsa, ikkinchisi to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

Quyosh energiyasini aylantirishning bir necha yo'li mavjud:

• fotovoltaiklar;
• termal havo energiyasi;
• quyosh issiqlik energiyasi;
• quyosh balon elektr stantsiyalari yordamida.

Eng keng tarqalgan usul fotovoltaikdir. Ushbu konvertatsiya qilish printsipi fotovoltaik quyosh panellaridan yoki quyosh panellaridan foydalanishdir, ular orqali quyosh energiyasi elektr energiyasiga aylanadi. Qoida tariqasida, bunday panellar kremniydan tayyorlanadi va ularning ishchi yuzasi qalinligi millimetrning o'ndan bir necha qismini tashkil qiladi. Ular har qanday joyga joylashtirilishi mumkin, faqat bitta shart bor - ko'p miqdorda quyosh nuri mavjudligi. Turar-joy binolari va jamoat binolarining tomlariga fotografik plitalarni o'rnatish uchun ajoyib imkoniyat.

Yuqorida muhokama qilingan fotografik plitalarga qo'shimcha ravishda, yupqa plyonkali panellar quyosh nurlanishining energiyasini aylantirish uchun ishlatiladi. Ular hatto kichikroq qalinligi bilan ajralib turadi, bu ularni har qanday joyga o'rnatishga imkon beradi, ammo bunday panellarning muhim kamchiliklari ularning past samaradorligi hisoblanadi. Shuning uchun ularning o'rnatilishi faqat katta maydonlar uchun oqlanadi. Faqat o'yin-kulgi uchun, yupqa plyonkali panelni hatto noutbuk korpusiga yoki sumkachaga joylashtirish mumkin.

Issiqlik havosi energiyasida quyosh energiyasi havo oqimining energiyasiga aylanadi, so'ngra turbogeneratorga yuboriladi. Ammo quyosh balonli elektr stansiyalaridan foydalanilganda, shar ichida suv bug'lari hosil bo'ladi. Bu ta'sir selektiv yutuvchi qoplama qo'llaniladigan balon yuzasini quyosh nuri bilan isitish orqali erishiladi. Ushbu usulning asosiy afzalligi - yomon ob-havo sharoitida va tungi vaqtda elektr stantsiyasining ishlashini davom ettirish uchun etarli bo'lgan bug'ning etarli darajada ta'minlanishi.

Quyosh energiyasining printsipi quyosh nurlarini o'zlashtiradigan va ularni keyinchalik hosil bo'lgan issiqlikdan foydalanish uchun yo'naltiradigan sirtni isitishdir. Eng oddiy misol - isitish suvi, keyinchalik maishiy ehtiyojlar uchun ishlatilishi mumkin, masalan, gaz yoki boshqa yoqilg'ini tejash bilan birga, kanalizatsiya yoki akkumulyatorlarga etkazib berish. Sanoat miqyosida bu usul bilan olingan quyosh radiatsiyasi energiyasi issiqlik dvigatellari yordamida elektr energiyasiga aylanadi. Bunday kombinatsiyalangan elektr stansiyalarini qurish 20 yildan ortiq davom etishi mumkin, ammo quyosh energetikasining rivojlanish sur'ati pasaymayapti, aksincha, barqaror o'sib bormoqda.

Quyosh energiyasidan qayerda foydalanish mumkin?

Quyosh energiyasidan butunlay boshqa sohalarda – kimyo sanoatidan tortib avtomobilsozlik, pazandalikdan tortib kosmik isitishgacha foydalanish mumkin. Masalan, avtomobil sanoatida quyosh panellaridan foydalanish 1955 yildan boshlangan. Bu yil quyosh batareyalarida ishlaydigan birinchi avtomobilning chiqarilishi bilan nishonlandi. Bugungi kunda BMW, Toyota va boshqa yirik kompaniyalar bunday mashinalarni ishlab chiqaradi.

Kundalik hayotda quyosh energiyasi xonalarni isitish, yoritish va hatto ovqat tayyorlash uchun ishlatiladi. Masalan, BMT tashabbusi bilan folga va kartondan tayyorlangan quyosh pechlari og‘ir siyosiy vaziyat tufayli uylarini tark etishga majbur bo‘lgan qochqinlar tomonidan faol foydalanilmoqda. Keyinchalik murakkab quyosh pechlari issiqlik bilan ishlov berish va metallarni eritish uchun ishlatiladi. Ana shunday eng yirik pechlardan biri O‘zbekistonda joylashgan.

Quyosh energiyasidan foydalanish bo'yicha eng qiziqarli ixtirolarga quyidagilar kiradi:

• Fotoselli telefon uchun himoya sumkasi, u ham zaryadlovchi hisoblanadi.
• Quyosh batareyasi ulangan ryukzak. Bu sizga nafaqat telefoningizni, balki planshetingizni va hatto kamerangizni, umuman, USB kirishi bo'lgan har qanday elektronikani ham zaryad qilish imkonini beradi.
• Quyosh Bluetooth quloqchinlari.

Va eng ijodiy g'oya - bu maxsus matodan tayyorlangan kiyimlar. Ko'ylagi, galstuk va hatto mayo - bularning barchasi nafaqat sizning garderobingizdagi narsa, balki zaryadlovchi ham bo'lishi mumkin.

MDH mamlakatlarida muqobil energiyani rivojlantirish

Muqobil energetika, jumladan, quyosh energiyasi nafaqat AQSh, Yevropa yoki Hindistonda, balki MDH mamlakatlarida, jumladan, Rossiya, Qozog‘iston, ayniqsa, Ukrainada ham yuqori sur’atlarda rivojlanmoqda. Masalan, Qrimda sobiq Ittifoqdagi eng yirik quyosh elektr stansiyasi Perovo qurilgan. Uning qurilishi 2011 yilda yakunlangan. Ushbu elektr stansiya Avstriyaning Activ Solar kompaniyasining 3-innovatsion loyihasi bo'ldi. Perovoning eng yuqori quvvati taxminan 100 MVtni tashkil qiladi.

O'sha yilning oktyabr oyida Activ Solar Qrimda yana bir quyosh elektr stantsiyasi - Oxotnikovoni ishga tushirdi. Uning quvvati 80 MVt edi. Oxotnikovo ham eng katta maqomini oldi, ammo Markaziy va Sharqiy Evropada. Aytishimiz mumkinki, Ukrainada muqobil energiya xavfsiz va bitmas-tuganmas energiya sari ulkan qadam tashladi.

Qozog'istonda vaziyat biroz boshqacha ko'rinadi. Asosan, bu mamlakatda muqobil energiyani rivojlantirish faqat nazariy jihatdan sodir bo'ladi. Respublika ulkan salohiyatga ega, lekin u hali to‘liq amalga oshirilmagan. Albatta, bu masala bilan hukumat shug‘ullanmoqda, hatto Qozog‘istonda muqobil energetikani rivojlantirish rejasi ham ishlab chiqilgan, ammo qayta tiklanadigan manbalardan, xususan, quyoshdan olinadigan energiya ulushi 1 foizdan oshmaydi. mamlakatning umumiy energetika balansida. 2020 yilga kelib, umumiy quvvati 77 MVt bo‘lgan atigi 4 ta quyosh elektr stansiyasini ishga tushirish rejalashtirilgan.

Rossiyada muqobil energetika ham sezilarli darajada rivojlanmoqda. Ammo, energetika vaziri o'rinbosari ta'kidlaganidek, bu sohada asosiy e'tibor Uzoq Sharq mintaqalariga qaratilgan. Masalan, Yoqutistonda eng chekka shimoliy qishloqlarda ishlaydigan 4 ta quyosh elektr stantsiyasining umumiy quvvati 50 ming kVt/soatdan oshdi. Bu 14 tonnadan ortiq qimmatbaho dizel yoqilg‘isini tejash imkonini berdi. Quyosh energiyasidan foydalanishning yana bir misoli Lipetsk viloyatida qurilayotgan ko‘p funksiyali aviatsiya majmuasidir. Uning ishlashi uchun elektr energiyasi Lipetsk viloyatida qurilgan birinchi quyosh elektr stansiyasi tomonidan ishlab chiqariladi.

Bularning barchasi quyidagi xulosaga kelishimizga imkon beradi: bugungi kunda barcha davlatlar, hatto eng rivojlangan davlatlar ham o‘z oldiga qo‘ygan maqsad – muqobil energiya manbalaridan foydalanishga imkon qadar yaqinlashishga intilmoqda. Zero, elektr energiyasi iste’moli kundan-kunga oshib, atrof-muhitga chiqayotgan zararli chiqindilar miqdori kundan-kunga ortib bormoqda. Va ko'pchilik bizning kelajagimiz va sayyoramizning kelajagi faqat o'zimizga bog'liqligini allaqachon tushunadi.

R. Abdullina

Ukraina quyosh energiyasiga tayanadi

Odamlar endi hayotni elektr energiyasisiz tasavvur qila olmaydi va har yili energiyaga bo'lgan ehtiyoj tobora ortib bormoqda, neft, gaz, ko'mir kabi energiya zaxiralari esa tez sur'atlar bilan kamayib bormoqda. Insoniyatning muqobil energiya manbalaridan foydalanishdan boshqa iloji yo'q. Elektr energiyasini ishlab chiqarishning bir usuli - fotoelementlar yordamida quyosh energiyasini aylantirish. Odamlar quyosh energiyasidan nisbatan uzoq vaqt oldin foydalanish mumkinligini bilib oldilar, ammo uni faqat so'nggi 20 yil ichida faol rivojlantira boshladilar. So'nggi yillarda doimiy izlanishlar, yangi materiallardan foydalanish va ijodiy dizayn echimlari tufayli quyosh panellarining ish faoliyatini sezilarli darajada oshirish mumkin bo'ldi. Ko'pchilik kelajakda insoniyat quyosh energiyasi foydasiga elektr energiyasini ishlab chiqarishning an'anaviy usullaridan voz kechib, uni quyosh elektr stansiyalari yordamida olishi mumkinligiga ishonadi.

Quyosh energiyasi

Quyosh energiyasi noan'anaviy tarzda elektr energiyasini ishlab chiqarish manbalaridan biridir, shuning uchun u muqobil energiya manbai sifatida tasniflanadi. Quyosh energiyasi quyosh radiatsiyasidan foydalanadi va uni elektr energiyasiga yoki boshqa energiya turlariga aylantiradi. Quyosh energiyasi nafaqat ekologik toza energiya manbai, chunki... Quyosh energiyasini konvertatsiya qilishda zararli qo'shimcha mahsulotlar chiqarilmaydi, lekin quyosh energiyasi ham muqobil energiyaning o'zini yangilaydigan manbai hisoblanadi.

Quyosh energiyasi qanday ishlaydi

Nazariy jihatdan, quyosh energiyasi oqimidan qancha energiya olish mumkinligini hisoblash qiyin emas; Quyoshdan Yergacha bo'lgan masofani bosib o'tish va 1 m² maydonga tushishi uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan. 90 ° burchak ostida, atmosferaga kirishda quyosh oqimi 1367 Vt / m² ga teng energiya zaryadini olib yuradi, bu quyosh doimiysi deb ataladi. Bu ideal sharoitda ideal variant bo'lib, biz bilganimizdek, bunga erishish deyarli mumkin emas. Shunday qilib, atmosferadan o'tgandan so'ng, olinishi mumkin bo'lgan maksimal oqim ekvatorda bo'ladi va 1020 Vt / m² ni tashkil qiladi, ammo biz olishimiz mumkin bo'lgan o'rtacha kunlik qiymat kun va tunning o'zgarishi tufayli 3 baravar kam bo'ladi. va quyosh oqimining tushish burchagining o'zgarishi. Va mo''tadil kengliklarda kun va tunning o'zgarishi ham fasllarning o'zgarishi bilan birga keladi va u bilan kunduzgi soat uzunligining o'zgarishi, shuning uchun mo''tadil kengliklarda olingan energiya miqdori yana 2 baravar kamayadi.

Quyosh energiyasini ishlab chiqish va taqsimlash

Barchamizga ma'lumki, so'nggi bir necha yil ichida quyosh energetikasining rivojlanishi har yili jadal sur'atlarga ega bo'lib bormoqda, ammo rivojlanish dinamikasini kuzatishga harakat qilaylik. 1985 yilda global quyosh quvvati atigi 0,021 GVt edi. 2005 yilda ular allaqachon 1,656 GVtni tashkil etgan. 2005 yil quyosh energetikasi rivojida burilish davri hisoblanib, aynan shu yildan boshlab odamlar quyosh energiyasidan quvvat oladigan elektr tizimlarini tadqiq etish va rivojlantirishga faol qiziqish bildira boshladilar. Keyingi dinamika hech qanday shubha qoldirmaydi (2008-15,5 GVt, 2009-22,8 GVt, 2010-40 GW, 2011-70 GW, 2012-108 GW, 2013-150 GW, 2014-203 GW). Quyosh energiyasidan foydalanish bo'yicha Evropa Ittifoqi mamlakatlari va Qo'shma Shtatlar birinchi o'rinda turadi, faqat AQSh va Germaniyada ishlab chiqarish va ekspluatatsiya sohasida 100 mingdan ortiq kishi ishlaydi. Shuningdek, Italiya, Ispaniya va, albatta, Xitoy quyosh energetikasini rivojlantirishdagi yutuqlari bilan maqtanishlari mumkin, bu quyosh batareyalarini ishlatishda etakchi bo'lmasa ham, quyosh batareyalari ishlab chiqaruvchisi ishlab chiqarish sur'atini qanday oshirmoqda. yildan yilga.

Quyosh energiyasidan foydalanishning afzalliklari va kamchiliklari

Afzalliklari: 1) ekologik tozalik - atrof-muhitni ifloslantirmaydi; 2) mavjudligi - fotoelementlar nafaqat sanoatda foydalanish uchun, balki xususiy mini quyosh elektr stantsiyalarini yaratish uchun ham sotilishi mumkin; 3) energiya manbasining tuganmasligi va o'z-o'zidan yangilanishi; 4) elektr energiyasi ishlab chiqarish tannarxini doimiy ravishda pasaytirish.
Kamchiliklari: 1) ob-havo sharoiti va kun vaqtining hosildorlikka ta'siri; 2) energiyani tejash uchun energiya to'plash kerak; 3) fasllarning o'zgarishi sababli mo''tadil kengliklarda hosildorlikning pasayishi; 4) quyosh elektr stantsiyasi ustidagi havoning sezilarli darajada isishi; 5) vaqti-vaqti bilan fotoelementlar yuzasini ifloslanishdan tozalash zarurati va bu fotoelementlarni o'rnatish bilan band bo'lgan ulkan maydonlar tufayli muammoli; 6) uskunalarning nisbatan yuqori narxi haqida ham gapirish mumkin, garchi har yili narx pasayib borayotgan bo'lsa-da, hozirgacha arzon quyosh energiyasi haqida gapirishning hojati yo'q.

Quyosh energiyasini rivojlantirish istiqbollari

Bugungi kunda quyosh energetikasini rivojlantirish uchun buyuk kelajak bashorat qilinmoqda, har yili ko'lami va texnik echimlari bilan hayratga soladigan yangi quyosh elektr stantsiyalari qurilmoqda. Shuningdek, fotoelementlarning samaradorligini oshirishga qaratilgan ilmiy izlanishlar to'xtamaydi. Olimlarning hisob-kitoblariga ko'ra, agar biz Yer sayyorasining quruqligini 0,07% ga, fotoelementlarning samaradorligi 10% ga qoplasak, u holda insoniyatning barcha ehtiyojlarini 100% dan ko'proq qondirish uchun etarli energiya bo'ladi. Bugungi kunda samaradorligi 30% bo'lgan fotosellar allaqachon qo'llanilmoqda. Tadqiqot ma'lumotlariga ko'ra, olimlarning ambitsiyalari uni 85% ga etkazishga va'da berishlari ma'lum.

Quyosh elektr stansiyalari

Quyosh elektr stantsiyalari - bu quyosh energiyasi oqimlarini elektr energiyasiga aylantirish vazifasi bo'lgan tuzilmalar. Quyosh elektr stantsiyalarining o'lchamlari har xil bo'lishi mumkin, ular bir nechta quyosh panellari bo'lgan xususiy mini elektr stantsiyalaridan tortib, 10 km² dan ortiq maydonlarni egallagan ulkan stansiyalargacha bo'lishi mumkin.

Quyosh elektr stansiyalarining qanday turlari mavjud?

Birinchi quyosh elektr stantsiyalari qurilganidan beri juda ko'p vaqt o'tdi, ular davomida ko'plab loyihalar amalga oshirildi va ko'plab qiziqarli dizayn echimlari qo'llanildi. Barcha quyosh elektr stantsiyalarini bir necha turga bo'lish odatiy holdir:
1. Minora tipidagi quyosh elektr stansiyalari.
2. Quyosh elektr stantsiyalari, bu erda quyosh panellari fotovoltaik hujayralardir.
3. Dish quyosh elektr stansiyalari.
4. Parabolik quyosh elektr stansiyalari.
5. Quyosh-vakuum tipidagi quyosh elektr stansiyalari.
6. Aralash turdagi quyosh elektr stansiyalari.

Minora tipidagi quyosh elektr stansiyalari

Elektr stantsiyasining dizaynining juda keng tarqalgan turi. Bu quyosh nurini yaxshiroq jalb qilish uchun qora rangga bo'yalgan suv ombori bo'lgan baland minora inshootidir. Minora atrofida aylana shaklida joylashgan maydoni 2 m² dan ortiq bo'lgan katta oynalar mavjud bo'lib, ularning barchasi bitta boshqaruv tizimiga ulangan bo'lib, ular har doim quyosh nurini aks ettiradigan va uni to'g'ri yo'naltiradigan ko'zgularning burchagi o'zgarishini kuzatadi. minora tepasida joylashgan suv idishiga. Shunday qilib, aks ettirilgan quyosh nuri bug' hosil qiluvchi suvni isitadi, so'ngra bu bug' nasoslar yordamida turbogeneratorga beriladi, bu erda elektr energiyasi ishlab chiqariladi. Tankning isitish harorati 700 ° C ga yetishi mumkin. Minoraning balandligi quyosh elektr stantsiyasining o'lchamiga va kuchiga bog'liq va qoida tariqasida 15 m dan boshlanadi va bugungi kunda eng kattasining balandligi 140 m.Bu turdagi quyosh elektr stantsiyasi juda keng tarqalgan va afzallik beriladi. ko'p mamlakatlar tomonidan 20% yuqori samaradorligi uchun.

Fotoelementli turdagi quyosh elektr stansiyalari

Fotosellar (quyosh batareyalari) quyosh oqimini elektr energiyasiga aylantirish uchun ishlatiladi. Ushbu turdagi elektr stantsiyalari quyosh panellarini kichik bloklarda ishlatish imkoniyati tufayli juda mashhur bo'ldi, bu esa quyosh panellaridan foydalanishga xususiy uylarni ham, yirik sanoat ob'ektlarini ham elektr energiyasi bilan ta'minlash imkonini beradi. Bundan tashqari, samaradorlik har yili o'sib bormoqda va bugungi kunda 30% samaradorlikka ega fotosellar mavjud.

Parabolik quyosh elektr stansiyalari

Ushbu turdagi quyosh elektr stansiyasi ulkan sun'iy yo'ldosh antennalariga o'xshaydi, uning ichki qismi oyna plitalari bilan qoplangan. Energiyani aylantirish printsipi biroz farqli minora stantsiyalariga o'xshaydi: ko'zgularning parabolik shakli ko'zguning butun yuzasidan aks ettirilgan quyosh nurlari qabul qilgich joylashgan markazda to'planganligini aniqlaydi. qizib ketadigan suyuqlik, bug' hosil qiladi, bu esa o'z navbatida navbat kichik generatorlar uchun harakatlantiruvchi kuchdir.

Plitalar quyosh elektr stantsiyalari

Elektr energiyasini ishlab chiqarishning ishlash printsipi va usuli minora va parabolik quyosh elektr stantsiyalari bilan bir xil. Faqatgina farq dizayn xususiyatlarida. Bir oz gigant metall daraxtga o'xshash statsionar struktura quyosh energiyasini qabul qiluvchiga to'playdigan dumaloq tekis oynalarni ushlab turadi.

Quyosh-vakuum tipidagi quyosh elektr stansiyalari

Bu quyosh energiyasidan va harorat farqlaridan foydalanishning juda noodatiy usuli. Elektr stansiyasining konstruksiyasi shisha tomli, markazida minorasi boʻlgan doira shaklidagi yer uchastkasidan iborat. Minora ichi bo'sh, uning tagida harorat farqidan kelib chiqadigan havo oqimi tufayli aylanadigan bir nechta turbinalar mavjud. Shisha tom orqali quyosh xona ichidagi erni va havoni isitadi va bino tashqi muhit bilan quvur orqali aloqa qiladi va xonadan tashqaridagi havo harorati ancha past bo'lganligi sababli havo oqimi hosil bo'ladi, bu harorat oshishi bilan ortadi. farq. Shunday qilib, tunda turbinalar kunduzgidan ko'ra ko'proq elektr energiyasi ishlab chiqaradi.

Aralash quyosh elektr stansiyalari

Bu ma'lum bir turdagi quyosh elektr stantsiyalari, masalan, ob'ektlarni issiq suv va issiqlik bilan ta'minlash uchun yordamchi elementlar sifatida quyosh kollektorlaridan foydalanganda yoki minora tipidagi elektr stantsiyasida bir vaqtning o'zida fotoelementlarning qismlaridan foydalanish mumkin.

Quyosh energiyasi yuqori sur'atlarda rivojlanmoqda, odamlar muqarrar ravishda yaqinlashib kelayotgan energetika inqirozi va ekologik ofatning oldini olish uchun muqobil energiya manbalari haqida jiddiy o'ylashmoqda. Quyosh energetikasi bo‘yicha yetakchilar hamon AQSh va Yevropa Ittifoqi bo‘lsa-da, boshqa barcha jahon kuchlari asta-sekin quyosh elektr stansiyalarini ishlab chiqarish va ulardan foydalanish tajribasi va texnologiyalarini o‘zlashtirib, foydalana boshlaydi. Ertami-kechmi quyosh energiyasi Yerdagi asosiy energiya manbaiga aylanishiga shubha yo'q.

Quyosh bitmas-tuganmas, ekologik toza va arzon energiya manbai. Mutaxassislarning taʼkidlashicha, hafta davomida Yer yuzasiga yetib keladigan quyosh energiyasi miqdori dunyodagi barcha neft, gaz, koʻmir va uran 1 zahiralarining energiyasidan oshadi. Akademik J.I. Alferova, "insoniyat ishonchli tabiiy termoyadro reaktoriga ega - Quyosh. Bu "F-2" sinfidagi yulduz bo'lib, juda o'rtacha, Galaktikada 150 milliardgacha bor. Ammo bu bizning yulduzimiz va u Yerga ulkan kuchlarni yuboradi, ularning o'zgarishi insoniyatning yuzlab yillar davomida deyarli har qanday energiya ehtiyojlarini qondirishga imkon beradi. Bundan tashqari, quyosh energiyasi "toza" va sayyora 2 ekologiyasiga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi.

Muhim nuqta shundaki, quyosh batareyalarini ishlab chiqarish uchun xom ashyo eng keng tarqalgan elementlardan biri - kremniydir. Yer qobig'ida kremniy kisloroddan keyingi ikkinchi element (massa bo'yicha 29,5%) 3 . Ko'pgina olimlarning fikriga ko'ra, kremniy "yigirma birinchi asrning yog'i" dir: 30 yildan ortiq vaqt davomida fotoelektr stantsiyasida bir kilogramm kremniy issiqlik elektr stantsiyasida 75 tonna neft ishlab chiqaradigan darajada ko'p elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

Biroq, ba'zi ekspertlarning fikricha, quyosh energiyasini ekologik toza deb atash mumkin emas, chunki foto akkumulyatorlar uchun sof kremniy ishlab chiqarish juda "iflos" va juda energiya talab qiladigan ishlab chiqarishdir. Shu bilan birga, quyosh elektr stansiyalarini qurish maydoni bo'yicha gidroelektr stansiyalari suv omborlari bilan taqqoslanadigan keng erlarni ajratishni talab qiladi. Quyosh energiyasining yana bir kamchiligi, mutaxassislarning fikriga ko'ra, yuqori volatillikdir. Elementlari quyosh elektr stantsiyalari bo'lgan energiya tizimining samarali ishlashini ta'minlash, agar:
- tunda yoki bulutli kunlarda ulanishi mumkin bo'lgan an'anaviy energiya manbalaridan foydalangan holda sezilarli zaxira quvvatlarining mavjudligi;
- elektr tarmoqlarini keng ko'lamli va qimmat modernizatsiya qilish 4.

Ushbu kamchilikka qaramay, quyosh energiyasi butun dunyoda rivojlanishda davom etmoqda. Avvalo, radiatsion energiya arzonlashishi va bir necha yil ichida neft va gazning muhim raqobatchisiga aylanishi tufayli.

Hozirda dunyoda bor fotovoltaik qurilmalar, quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri konvertatsiya qilish usuli asosida elektr energiyasiga aylantirish va termodinamik qurilmalar, bunda quyosh energiyasi avval issiqlikka aylanadi, keyin issiqlik dvigatelining termodinamik siklida mexanik energiyaga aylanadi va generatorda elektr energiyasiga aylanadi.

Quyosh xujayralari energiya manbai sifatida ishlatilishi mumkin:
- sanoatda (samolyot sanoati, avtomobilsozlik va boshqalar),
- qishloq xo'jaligida,
- maishiy sohada,
- qurilish sohasida (masalan, eko-uylar),
- quyosh elektr stantsiyalarida;
- avtonom video kuzatuv tizimlarida;
- avtonom yoritish tizimlarida;
- kosmik sanoatida.

Energetika strategiyasi instituti ma'lumotlariga ko'ra, Rossiyada quyosh energiyasining nazariy salohiyati standart yoqilg'ining 2300 milliard tonnadan ortiq, iqtisodiy salohiyati 12,5 million tonna ekvivalent yoqilg'i. Uch kun ichida Rossiya hududiga kiradigan quyosh energiyasining salohiyati mamlakatimizda butun yillik elektr energiyasi ishlab chiqarish quvvatidan oshadi.
Rossiyaning joylashuvi (shimoliy kenglikning 41 dan 82 gradusgacha) bo'lganligi sababli, quyosh radiatsiyasi darajasi sezilarli darajada o'zgarib turadi: uzoq shimoliy hududlarda yiliga 810 kVt / m2 dan janubiy viloyatlarda yiliga 1400 kVt / m2 gacha. Quyosh radiatsiyasi darajasiga katta mavsumiy tebranishlar ham ta'sir qiladi: 55 daraja kenglikda, yanvarda quyosh radiatsiyasi 1,69 kVt / m2, iyulda esa kuniga 11,41 kVt / m2 ni tashkil qiladi.

Quyosh energiyasining salohiyati janubi-g'arbiy qismida (Shimoliy Kavkaz, Qora va Kaspiy dengizlari), Janubiy Sibir va Uzoq Sharqda eng katta.

Quyosh energiyasidan foydalanish bo'yicha eng istiqbolli mintaqalar: Qalmog'iston, Stavropol o'lkasi, Rostov viloyati, Krasnodar o'lkasi, Volgograd viloyati, Astraxan viloyati va janubi-g'arbdagi boshqa hududlar, Oltoy, Primorye, Chita viloyati, Buryatiya va janubi-sharqdagi boshqa mintaqalar. . Bundan tashqari, G'arbiy va Sharqiy Sibir va Uzoq Sharqning ba'zi hududlari janubiy hududlarda quyosh radiatsiyasi darajasidan oshadi. Masalan, Irkutskda (shimoliy kenglik 52 gradus) quyosh radiatsiyasi darajasi 1340 kVt/m2 ga yetsa, Yakutiya-Saxa Respublikasida (shimoliy kenglik 62 gradus) bu ko‘rsatkich 1290 kVt/m2 ni tashkil qiladi. 5

Hozirgi vaqtda Rossiyada quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish bo'yicha ilg'or texnologiyalar mavjud. Fotoelektrik konvertorlar texnologiyasini ishlab chiqqan va takomillashtirayotgan bir qator korxona va tashkilotlar mavjud: ham kremniy, ham ko'p tarmoqli konstruktsiyalarda. Quyosh elektr stansiyalari uchun kontsentratsion tizimlardan foydalanishda bir qator ishlanmalar mavjud.

Rossiyada quyosh energetikasini rivojlantirishni qo'llab-quvvatlash bo'yicha qonunchilik bazasi yangi bosqichda. Biroq, birinchi qadamlar allaqachon qo'yilgan:
- 2008 yil 3 iyul: Hukumatning 426-sonli “Qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan foydalanish asosida ishlaydigan ishlab chiqaruvchi ob'ektning malakasini oshirish to'g'risida”gi qarori;
- 2009 yil 8 yanvar: Rossiya Federatsiyasi Hukumatining № 1-r qarori "Davlat uchun qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish asosida elektr energiyasi sanoatining energiya samaradorligini oshirish sohasidagi davlat siyosatining asosiy yo'nalishlari to'g'risida" 2020 yilgacha"

Maqsadlar 2015 va 2020 6 tomonidan Rossiya energiya balansining umumiy darajasida qayta tiklanadigan energiya manbalarining ulushini mos ravishda 2,5% va 4,5% ga oshirish bo'yicha tasdiqlangan.

Turli hisob-kitoblarga ko'ra, hozirgi vaqtda Rossiyada o'rnatilgan quyosh ishlab chiqarish quvvatlarining umumiy hajmi 5 MVt dan oshmaydi, ularning aksariyati uy xo'jaliklariga to'g'ri keladi. Rossiya quyosh energetikasidagi eng yirik sanoat ob'ekti Belgorod viloyatidagi 2010 yilda ishga tushirilgan quvvati 100 kVt bo'lgan quyosh elektr stansiyasi (taqqoslash uchun dunyodagi eng yirik quyosh elektr stantsiyasi Kanadada 80 000 kVt quvvatga ega) .

Hozirgi vaqtda Rossiyada ikkita loyiha amalga oshirilmoqda: Stavropol o'lkasida quyosh parklarini qurish (quvvati - 12 MVt), Dog'iston Respublikasida (10 MVt) 7 . Qayta tiklanadigan energiya manbalari qo‘llab-quvvatlanmayotganiga qaramay, qator kompaniyalar quyosh energiyasidan foydalanish bo‘yicha kichik loyihalarni amalga oshirmoqda. Misol uchun, "Saxaenergo" Yakutiyada 10 kVt quvvatga ega kichik stantsiyani o'rnatdi.

Moskvada kichik o'rnatishlar mavjud: Leontyevskiy ko'chasida va Michurinskiy prospektida bir nechta uylarning kirish joylari va hovlilari quyosh modullari yordamida yoritilgan, bu yorug'lik xarajatlarini 25% ga kamaytirdi. Timiryazevskaya ko'chasida avtobus bekatlaridan birining tomiga quyosh batareyalari o'rnatilgan bo'lib, ular ma'lumotnoma-axborot transporti tizimi va Wi-Fi ishlashini ta'minlaydi.

Rossiyada quyosh energiyasining rivojlanishi bir qator omillarga bog'liq:

1) iqlim sharoiti: bu omil nafaqat tarmoq paritetiga erishilgan yilga, balki ma'lum bir mintaqa uchun eng mos keladigan quyosh batareyasini o'rnatish texnologiyasini tanlashga ham ta'sir qiladi;

2)davlat yordami: quyosh energiyasi uchun qonuniy ravishda o'rnatilgan iqtisodiy rag'batlantirishning mavjudligi juda muhimdir
uning rivojlanishi. Evropa va AQShning bir qator mamlakatlarida muvaffaqiyatli qo'llaniladigan davlat qo'llab-quvvatlash turlari orasida biz quyidagilarni ajratib ko'rsatishimiz mumkin: quyosh elektr stansiyalari uchun imtiyozli tariflar, quyosh elektr stansiyalarini qurish uchun subsidiyalar, soliq imtiyozlarining turli xil variantlari, qisman kompensatsiya. quyosh qurilmalarini sotib olish uchun kreditlarga xizmat ko'rsatish xarajatlari;

3)PVEU (quyosh fotovoltaik qurilmalari) narxi: Bugungi kunda quyosh elektr stansiyalari elektr energiyasini ishlab chiqarishning eng qimmat texnologiyalaridan biri hisoblanadi. Biroq ishlab chiqarilgan 1 kVt/soat elektr energiyasining narxi pasayib borishi bilan quyosh energiyasi raqobatbardosh bo'lib qoladi. Quyosh elektr stansiyalariga bo'lgan talab quyosh elektr stansiyalarining o'rnatilgan quvvatining 1 Vt tannarxining pasayishiga bog'liq (2010 yilda ~ 3000 dollar). Xarajatlarni kamaytirishga samaradorlikni oshirish, texnologik xarajatlarni kamaytirish va ishlab chiqarish rentabelligini kamaytirish (raqobat ta'siri) orqali erishiladi. 1 kVt quvvatning narxini pasaytirish salohiyati texnologiyaga bog'liq va yiliga 5% dan 15% gacha;

4) Atrof-muhit standartlari: Quyosh energiyasi bozoriga Kyoto protokolini qayta ko'rib chiqish mumkin bo'lganligi sababli ekologik standartlarning (cheklovlar va jarimalar) kuchaytirilishi ijobiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Emissiya kvotalarini sotish mexanizmlarini takomillashtirish PVEM bozori uchun yangi iqtisodiy rag'batlantirishni ta'minlashi mumkin;

5) Elektr energiyasiga talab va taklif balansi: ishlab chiqaruvchi va elektr tarmoqlarini qurish va rekonstruksiya qilish bo‘yicha mavjud ulkan rejalarni amalga oshirish
Sanoat islohoti davrida Rossiyaning RAO UES kompaniyasidan ajratilgan kompaniyalarning quvvati elektr energiyasini etkazib berishni sezilarli darajada oshiradi va narxlarga bosimni oshirishi mumkin.
ulgurji bozorda. Biroq, eski quvvatlarning to'xtatilishi va bir vaqtning o'zida talabning oshishi narxlarning oshishiga olib keladi;

6)texnologik ulanish bilan bog'liq muammolar mavjudligi: markazlashtirilgan elektr ta'minoti tizimiga texnologik ulanish bo'yicha arizalarni bajarishda kechikishlar muqobil energiya manbalariga, shu jumladan PVEUga o'tish uchun rag'batdir. Bunday kechikishlar quvvatning ob'ektiv etishmasligi bilan ham, tarmoq korxonalari tomonidan texnologik ulanishni tashkil etishning samarasizligi yoki tarifdan texnologik ulanishni moliyalashtirishning etishmasligi bilan belgilanadi;

7) mahalliy hokimiyatlarning tashabbuslari: Mintaqaviy va munitsipal hukumatlar quyosh energiyasini yoki kengroq aytganda, qayta tiklanadigan/noan'anaviy energiya manbalarini rivojlantirish bo'yicha o'z dasturlarini amalga oshirishi mumkin. Bugungi kunda bunday dasturlar allaqachon Krasnoyarsk va Krasnodar o'lkalarida, Buryatiya Respublikasida va boshqalarda amalga oshirilmoqda;

8) shaxsiy ishlab chiqarishni rivojlantirish: Rossiyada quyosh elektr stantsiyalarini ishlab chiqarish Rossiyaning quyosh energiyasi iste'molini rivojlantirishga ijobiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Birinchidan, o‘z ishlab chiqarishimiz tufayli aholining quyosh texnologiyalari mavjudligi va ularning ommabopligi to‘g‘risida umumiy xabardorligi oshib bormoqda. Ikkinchidan, oxirgi iste'molchilar uchun SFEU narxi tarqatish zanjiridagi oraliq bo'g'inlarni qisqartirish va transport komponentini 8 kamaytirish orqali kamayadi.

Quyosh energiyasi

Quyosh radiatsiyasining parametrlari

Avvalo, quyosh radiatsiyasining potentsial energiya imkoniyatlarini baholash kerak. Bu erda uning Yer yuzasidagi umumiy solishtirma kuchi va bu quvvatning turli radiatsiya diapazonlari bo'yicha taqsimlanishi eng katta ahamiyatga ega.

Quyosh radiatsiya quvvati

Zenitda joylashgan Quyoshning Yer yuzasida radiatsiya kuchi taxminan 1350 Vt/m2 deb baholanadi. Oddiy hisob-kitob shuni ko'rsatadiki, 10 kVt quvvatga ega bo'lish uchun atigi 7,5 m2 maydondan quyosh nurlanishini yig'ish kerak. Ammo bu kunning ikkinchi yarmida tog'larda baland tropik zonada, atmosfera kamdan-kam uchraydigan va kristall tiniq bo'ladi. Quyosh ufqqa qiyshay boshlagan zahoti, uning nurlarining atmosfera orqali o'tadigan yo'li ortadi va shunga mos ravishda bu yo'lda yo'qotishlar ortadi. Atmosferada chang yoki suv bug'ining mavjudligi, hatto maxsus asboblarsiz sezilmaydigan miqdorda ham, energiya oqimini yanada pasaytiradi. Biroq, yozning kunduzi o'rta zonada ham, quyosh nurlariga perpendikulyar yo'naltirilgan har bir kvadrat metr uchun taxminan 1 kVt quvvatga ega quyosh energiyasi oqimi mavjud.

Albatta, hatto engil bulut qoplami ham, ayniqsa infraqizil (termal) diapazonda yuzaga keladigan energiyani keskin kamaytiradi. Biroq, ba'zi energiya hali ham bulutlarga kirib boradi. O'rta zonada, kunduzi og'ir bulutlar bilan, Yer yuzasiga etib boradigan quyosh radiatsiyasining kuchi taxminan 100 Vt / m2 deb baholanadi va faqat kamdan-kam hollarda, ayniqsa zich bulutlar bilan, bu qiymatdan pastga tushishi mumkin. Shubhasiz, bunday sharoitda 10 kVt quvvatga ega bo'lish uchun quyosh nurlarini yo'qotishlarsiz va aks ettirmasdan, er yuzasining 7,5 m2 maydonidan emas, balki butun yuz kvadrat metrdan (100 m2) to'liq yig'ish kerak.

Jadvalda gorizontal sirt birligi uchun iqlim sharoitlarini (bulutlilikning chastotasi va intensivligi) hisobga olgan holda, Rossiyaning ba'zi shaharlari uchun quyosh radiatsiyasi energiyasi bo'yicha qisqacha o'rtacha ma'lumotlar ko'rsatilgan. Ushbu ma'lumotlarning tafsilotlari, gorizontaldan tashqari panel yo'nalishlari uchun qo'shimcha ma'lumotlar, shuningdek, Rossiyaning boshqa hududlari va sobiq SSSR mamlakatlari uchun ma'lumotlar alohida sahifada keltirilgan.

Nishabning maqbul burchagida joylashgan sobit panel gorizontalga nisbatan 1,2 .. 1,4 baravar ko'proq energiyani o'zlashtirishga qodir va agar u Quyoshdan keyin aylansa, o'sish 1,4 .. 1,8 marta bo'ladi. Buni oylar bo'yicha bo'lib, janubga turli burchak burchaklarida yo'naltirilgan sobit panellar va Quyosh harakatini kuzatuvchi tizimlar uchun ko'rish mumkin. Quyosh panellarini joylashtirish xususiyatlari quyida batafsilroq muhokama qilinadi.

To'g'ridan-to'g'ri va diffuz quyosh nurlanishi

Diffuz va to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi mavjud. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishini samarali idrok etish uchun panel quyosh nuri oqimiga perpendikulyar yo'naltirilgan bo'lishi kerak. Tarqalgan nurlanishni idrok etish uchun orientatsiya unchalik muhim emas, chunki u deyarli butun osmondan bir tekisda keladi - bulutli kunlarda er yuzasi shunday yoritiladi (shuning uchun bulutli ob-havoda ob'ektlar aniq nurga ega emas. aniqlangan soya va vertikal sirtlar, masalan, ustunlar va uylarning devorlari deyarli ko'rinadigan soyani bermaydi).

To'g'ridan-to'g'ri va diffuz nurlanish nisbati har xil fasllardagi ob-havo sharoitlariga bog'liq. Misol uchun, Moskvada qish bulutli va yanvar oyida tarqalgan radiatsiya ulushi umumiy insolyatsiyaning 90% dan oshadi. Ammo Moskva yozida ham tarqalgan radiatsiya er yuzasiga keladigan quyosh energiyasining deyarli yarmini tashkil qiladi. Shu bilan birga, quyoshli Bokuda qishda ham, yozda ham tarqalgan radiatsiya ulushi umumiy insolyatsiyaning 19 dan 23% gacha va quyosh nurlanishining taxminan 4/5 qismi to'g'ridan-to'g'ri. Ba'zi shaharlar uchun diffuz va umumiy insolyatsiya nisbati alohida sahifada batafsilroq berilgan.

Quyosh spektrida energiya taqsimoti

Quyosh spektri juda keng chastota diapazonida amalda uzluksizdir - past chastotali radio to'lqinlardan ultra yuqori chastotali rentgen nurlari va gamma nurlarigacha. Albatta, bunday turli xil nurlanish turlarini teng darajada samarali ushlab turish qiyin (ehtimol, bunga nazariy jihatdan faqat "ideal qora tana" yordamida erishish mumkin). Ammo bu shart emas - birinchidan, Quyoshning o'zi turli chastota diapazonlarida turli kuchlar bilan chiqaradi, ikkinchidan, Quyosh chiqaradigan hamma narsa Yer yuzasiga etib bormaydi - spektrning ma'lum qismlari asosan atmosferaning turli komponentlari tomonidan so'riladi - asosan. ozon qatlami, suv bug'i va karbonat angidrid.

Shuning uchun biz uchun Yer yuzasida quyosh energiyasining eng katta oqimi kuzatiladigan chastota diapazonlarini aniqlash va ulardan foydalanish kifoya. An'anaga ko'ra, quyosh va kosmik nurlanish chastota bo'yicha emas, balki to'lqin uzunligi bo'yicha ajratiladi (bu ko'rsatkichlarning ushbu nurlanish chastotalari uchun juda katta bo'lishi bilan bog'liq, bu juda noqulay - Hertzdagi ko'rinadigan yorug'lik 14-tartibga to'g'ri keladi). Quyosh nurlanishi uchun energiya taqsimotining to'lqin uzunligiga bog'liqligini ko'rib chiqaylik.

Ko'rinadigan yorug'lik diapazoni 380 nm (chuqur binafsha) dan 760 nm (chuqur qizil) gacha bo'lgan to'lqin uzunligi diapazoni deb hisoblanadi. Qisqa to'lqin uzunligiga ega bo'lgan har qanday narsa yuqori foton energiyasiga ega va ultrabinafsha, rentgen va gamma nurlanish diapazonlariga bo'linadi. Fotonlarning yuqori energiyasiga qaramay, bu diapazonlarda fotonlarning o'zlari unchalik ko'p emas, shuning uchun spektrning ushbu qismining umumiy energiya hissasi juda kichik. Uzunroq to'lqin uzunligiga ega bo'lgan har bir narsa ko'rinadigan yorug'lik bilan solishtirganda kamroq foton energiyasiga ega va infraqizil diapazonga (termal nurlanish) va radio diapazonining turli qismlariga bo'linadi. Grafik shuni ko'rsatadiki, infraqizil diapazonda Quyosh ko'rinadigan energiya bilan deyarli bir xil miqdorda energiya chiqaradi (darajalar kichikroq, ammo diapazon kengroq), ammo radiochastota diapazonida radiatsiya energiyasi juda kichik.

Shunday qilib, energiya nuqtai nazaridan, biz o'zimizni ko'rinadigan va infraqizil chastota diapazonlari bilan cheklashimiz kifoya, shuningdek ultrabinafsha nurlari yaqinida (bir joyda 300 nm gacha, qisqaroq to'lqin uzunligi qattiq ultrabinafsha deyarli butunlay so'riladi. ozon qatlami, bu ozonning atmosfera kislorodidan sintezini ta'minlaydi). Yer yuzasiga yetib keladigan quyosh energiyasining asosiy ulushi esa 300 dan 1800 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunligi oralig'ida to'plangan.

Quyosh energiyasidan foydalanishda cheklovlar

Quyosh energiyasidan foydalanish bilan bog'liq asosiy cheklovlar uning nomuvofiqligi bilan bog'liq - quyosh qurilmalari tungi vaqtda ishlamaydi va bulutli ob-havoda samarasizdir. Bu deyarli hamma uchun aniq.

Biroq, bizning shimoliy kengliklarimiz uchun ayniqsa dolzarb bo'lgan yana bir holat bor - kun uzunligidagi mavsumiy farqlar. Agar tropik va ekvatorial zonalar uchun kun va tunning davomiyligi yil vaqtiga bir oz bog'liq bo'lsa, Moskva kengligida eng qisqa kun eng uzunidan deyarli 2,5 baravar qisqaroq! Men hatto qutbli hududlar haqida gapirmayapman ... Natijada, yozning aniq kunida, Moskva yaqinidagi quyosh qurilmasi ekvatordan (quyosh pastroq, lekin kun uzoqroq) kamroq energiya ishlab chiqarishi mumkin. Biroq, qishda, energiyaga bo'lgan ehtiyoj ayniqsa yuqori bo'lsa, uni ishlab chiqarish, aksincha, bir necha marta kamayadi. Darhaqiqat, qisqa kunduz soatiga qo'shimcha ravishda, qishki quyoshning past nurlari, hatto peshin vaqtida ham, atmosferaning ancha qalin qatlamidan o'tishi kerak va shuning uchun bu yo'lda quyosh baland bo'lgan yozga qaraganda sezilarli darajada ko'proq energiya yo'qotadi. va nurlar atmosfera orqali deyarli vertikal ravishda o'tadi ("sovuq qish quyoshi" iborasi eng to'g'ridan-to'g'ri jismoniy ma'noga ega). Biroq, bu o'rta zonada va hatto undan ham ko'proq shimoliy hududlarda quyosh qurilmalari mutlaqo foydasiz degani emas - ular qishda, uzoq kunlar davrida, bahor va kuzgi tengkunlik kunlari orasida kamida olti oy davomida kam foydalansa ham. , ular ancha samarali.

Borgan sari keng tarqalgan, ammo juda "ochko'z" konditsionerlarni quvvatlantirish uchun quyosh qurilmalaridan foydalanish ayniqsa qiziq. Axir, quyosh qanchalik kuchli bo'lsa, u shunchalik qiziydi va ko'proq konditsioner kerak bo'ladi. Ammo bunday sharoitda quyosh qurilmalari ham ko'proq energiya ishlab chiqarishga qodir va bu energiya konditsioner tomonidan "bu erda va hozir" ishlatiladi, uni to'plash va saqlash kerak emas! Bundan tashqari, energiyani elektr shakliga aylantirish mutlaqo shart emas - yutuvchi issiqlik dvigatellari to'g'ridan-to'g'ri issiqlikdan foydalanadi, ya'ni fotovoltaik batareyalar o'rniga siz aniq, issiq havoda eng samarali bo'lgan quyosh kollektorlaridan foydalanishingiz mumkin. To'g'ri, men konditsionerlar faqat issiq, suvsiz hududlarda va nam tropik iqlim sharoitida, shuningdek, ularning joylashuvidan qat'i nazar, zamonaviy shaharlarda ajralmas deb hisoblayman. Nafaqat o'rta zonada, balki Rossiyaning janubiy qismining ko'p qismida malakali ishlab chiqilgan va qurilgan qishloq uyi bunday energiyaga och, katta hajmli, shovqinli va injiq qurilmaga muhtoj emas.

Afsuski, shaharlarda ko'proq yoki kamroq kuchli quyosh qurilmalaridan har qanday sezilarli amaliy foyda bilan individual foydalanish, ayniqsa, baxtli vaziyatlarning kamdan-kam hollarda mumkin. Biroq, men shahar kvartirasini to'liq huquqli uy-joy deb hisoblamayman, chunki uning normal ishlashi faqat texnik sabablarga ko'ra aholining bevosita nazorati ostida bo'lmagan juda ko'p omillarga bog'liq va shuning uchun hech bo'lmaganda ishlamay qolganda. ko'p yoki kamroq uzoq vaqt davomida hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlaridan biri Zamonaviy ko'p qavatli uylarda yashash uchun sharoitlar maqbul bo'lmaydi (to'g'rirog'i, ko'p qavatli uydagi kvartira mehmonxona xonasining bir turi sifatida ko'rib chiqilishi kerak. yashovchilar cheksiz foydalanish uchun sotib olingan yoki munitsipalitetdan ijaraga olingan). Ammo shahar tashqarisida quyosh energiyasiga alohida e'tibor hatto 6 gektarlik kichik uchastkada ham oqlanishi mumkin.

Quyosh panellarini joylashtirish xususiyatlari

Quyosh panellarining optimal yo'nalishini tanlash har qanday turdagi quyosh qurilmalaridan amaliy foydalanishda eng muhim masalalardan biridir. Afsuski, bu jihat quyosh energiyasiga bag'ishlangan turli saytlarda juda kam muhokama qilinadi, garchi uni e'tiborsiz qoldirish panellarning samaradorligini qabul qilib bo'lmaydigan darajaga tushirishi mumkin.

Gap shundaki, nurlarning sirtga tushish burchagi aks ettirish koeffitsientiga va shuning uchun qabul qilinmagan quyosh energiyasining nisbatiga katta ta'sir qiladi. Misol uchun, shisha uchun, tushish burchagi uning yuzasiga perpendikulyardan 30 ° gacha chetga chiqqanda, aks ettirish koeffitsienti amalda o'zgarmaydi va 5% dan bir oz kamroq bo'ladi, ya'ni. tushgan nurlanishning 95% dan ortig'i ichkariga o'tadi. Keyinchalik, aks ettirishning ortishi sezilarli bo'ladi va 60 ° ga aks ettirilgan nurlanish ulushi ikki baravar ortadi - deyarli 10%. 70 ° tushish burchagida nurlanishning taxminan 20%, 80 ° da - 40% aks etadi. Ko'pgina boshqa moddalar uchun aks ettirish darajasining tushish burchagiga bog'liqligi taxminan bir xil.

Bundan ham muhimroq, samarali panel maydoni deb ataladi, ya'ni. u qoplagan nurlanish oqimining kesimi. Bu panelning haqiqiy maydonini uning tekisligi va oqim yo'nalishi orasidagi burchak sinusiga (yoki bir xil bo'lgan panelga perpendikulyar va yo'nalish orasidagi burchakning kosinusiga) ko'paytiriladi. oqimdan). Shuning uchun, agar panel oqimga perpendikulyar bo'lsa, uning samarali maydoni uning haqiqiy maydoniga teng bo'ladi, agar oqim perpendikulyardan 60 ° ga og'ib ketgan bo'lsa, u haqiqiy maydonning yarmiga teng bo'ladi, agar oqim panelga parallel bo'lsa, uning samarali maydoni uning haqiqiy maydoniga teng bo'ladi. uning samarali maydoni nolga teng. Shunday qilib, panelga perpendikulyar oqimning sezilarli og'ishi nafaqat aks ettirishni oshiradi, balki uning samarali maydonini kamaytiradi, bu esa ishlab chiqarishning juda sezilarli pasayishiga olib keladi.

Shubhasiz, bizning maqsadlarimiz uchun quyosh nurlari oqimiga perpendikulyar panelning doimiy yo'nalishi eng samarali hisoblanadi. Ammo bu panelning o'rnini ikkita tekislikda o'zgartirishni talab qiladi, chunki Quyoshning osmondagi holati nafaqat kunning vaqtiga, balki yilning vaqtiga ham bog'liq. Bunday tizim, albatta, texnik jihatdan mumkin bo'lsa-da, u juda murakkab va shuning uchun qimmat va juda ishonchli emas.

Ammo shuni esda tutingki, 30 ° gacha tushish burchaklarida havo oynasi interfeysidagi aks ettirish koeffitsienti minimal va deyarli o'zgarmaydi va bir yil davomida Quyoshning ufqdan maksimal ko'tarilish burchagi og'adi. o'rtacha pozitsiyadan ± 23 ° dan ko'p bo'lmagan. Perpendikulyardan 23 ° ga og'ishda panelning samarali maydoni ham juda katta bo'lib qoladi - uning haqiqiy maydonining kamida 92%. Shuning uchun siz Quyoshning maksimal ko'tarilishining o'rtacha yillik balandligiga e'tibor qaratishingiz mumkin va samaradorlikni deyarli yo'qotmasdan, o'zingizni faqat bitta tekislikda - Yerning qutb o'qi atrofida kuniga 1 aylanish tezligida aylanish bilan cheklashingiz mumkin. . Bunday aylanish o'qining gorizontalga nisbatan moyillik burchagi joyning geografik kengligiga teng. Misol uchun, 56 ° kenglikda joylashgan Moskva uchun bunday aylanish o'qi shimolga sirtga nisbatan 56 ° ga egilishi kerak (yoki xuddi shu narsa vertikaldan 34 ° ga og'ib ketgan). Bunday aylanishni tashkil qilish ancha oson, ammo katta panel silliq aylanish uchun juda ko'p joy talab qiladi. Bunga qo'shimcha ravishda, doimiy aylanadigan paneldan olingan barcha energiyani olib tashlashga imkon beradigan toymasin ulanishni tashkil qilish yoki o'zingizni qattiq ulanish bilan moslashuvchan aloqa bilan cheklash, lekin tunda panelni avtomatik ravishda qaytarishni ta'minlash kerak. - aks holda, energiya o'chiruvchi kommunikatsiyalarning burilishi va buzilishining oldini olish mumkin emas. Ikkala yechim ham tizimning murakkabligini sezilarli darajada oshiradi va ishonchliligini pasaytiradi. Panellarning kuchi (va shuning uchun ularning hajmi va og'irligi) ortib borayotganligi sababli, texnik muammolar eksponent ravishda murakkablashadi.

Yuqorida aytilganlarning barchasi bilan bog'liq holda, deyarli har doim alohida quyosh qurilmalarining panellari harakatsiz o'rnatiladi, bu esa o'rnatishning nisbatan arzonligi va eng yuqori ishonchliligini ta'minlaydi. Biroq, bu erda panelni joylashtirish burchagini tanlash ayniqsa muhim bo'ladi. Keling, ushbu muammoni Moskva misolida ko'rib chiqaylik.

Keling, panelni o'rnatishning turli burchaklari uchun insolyatsiya diagrammalarini ko'rib chiqaylik. Albatta, Quyoshdan keyin burilish paneli raqobatdan tashqarida (to'q sariq chiziq). Biroq, yozning uzoq kunlarida ham uning samaradorligi sobit gorizontal (ko'k) va optimal burchak ostida (qizil) egilgan panellarning samaradorligidan atigi 30% ga oshadi. Ammo bu kunlarda etarli issiqlik va yorug'lik bor! Ammo oktyabrdan fevralgacha bo'lgan eng energiya tanqisligi davrida aylanadigan panelning sobit panelga nisbatan afzalligi minimal va deyarli sezilmaydi. To'g'ri, bu vaqtda eğimli panelning kompaniyasi gorizontal emas, balki vertikal panel (yashil chiziq). Va bu ajablanarli emas - qishki quyoshning past nurlari gorizontal panel bo'ylab siljiydi, lekin ularga deyarli perpendikulyar bo'lgan vertikal panel tomonidan yaxshi qabul qilinadi. Shuning uchun, fevral, noyabr va dekabr oylarida vertikal panel hatto eğimli paneldan ham samaraliroq va aylanadigan paneldan deyarli farq qilmaydi. Mart va oktyabr oylarida kunlar uzoqroq bo'ladi va aylanadigan panel allaqachon ishonchli tarzda (juda ko'p bo'lmasa-da) har qanday sobit variantlardan ustun chiqa boshlaydi, ammo eğimli va vertikal panellarning samaradorligi deyarli bir xil. Va faqat apreldan avgustgacha bo'lgan uzoq kunlar davrida gorizontal panel olingan energiya bo'yicha vertikal paneldan oldinda bo'ladi va eğimli panelga yaqinlashadi va iyun oyida u hatto undan biroz oshadi. Vertikal panelning yozgi yo'qolishi tabiiydir - aytaylik, yozgi tengkunlik kuni Moskvada 17 soatdan ko'proq davom etadi va vertikal panelning oldingi (ishchi) yarim sharida Quyosh ko'pi bilan qolishi mumkin. 12 soat, qolgan 5-plyus soat (kunduzgi soatning deyarli uchdan bir qismi!) Uning orqasida. Agar 60 ° dan ortiq tushish burchagida panel yuzasidan aks ettirilgan yorug'lik ulushi tez o'sishni boshlaganini va uning samarali maydoni ikki yoki undan ko'proqqa qisqarishini hisobga olsak, u holda yorug'likni samarali idrok etish vaqti. Bunday panel uchun quyosh radiatsiyasi 8 soatdan oshmaydi - ya'ni kunning umumiy uzunligining 50% dan kamrog'i. Aynan shu narsa vertikal panellarning mahsuldorligi uzoq kunlarning butun davrida - martdan sentyabrgacha barqarorlashishi haqiqatini tushuntiradi. Va nihoyat, yanvar bir oz farq qiladi - bu oyda barcha yo'nalishdagi panellarning ishlashi deyarli bir xil. Gap shundaki, Moskvada bu oy juda bulutli bo'lib, quyosh energiyasining 90% dan ortig'i tarqalgan nurlanishdan kelib chiqadi va bunday radiatsiya uchun panelning yo'nalishi unchalik muhim emas (asosiysi uni quyosh nuriga yo'naltirmaslikdir) zamin). Biroq, hali ham yanvar oyida sodir bo'lgan bir necha quyoshli kunlar gorizontal panelni ishlab chiqarishni qolganlarga nisbatan 20% ga kamaytiradi.

Qaysi moyillik burchagini tanlash kerak? Bularning barchasi quyosh energiyasiga qachon ehtiyoj borligiga bog'liq. Agar siz uni faqat issiq mavsumda (masalan, mamlakatda) ishlatmoqchi bo'lsangiz, bahor va kuzgi tengkunlik kunlarida Quyoshning o'rtacha holatiga perpendikulyar deb ataladigan "optimal" egilish burchagini tanlashingiz kerak. . Bu geografik kenglikdan taxminan 10 ° .. 15 ° kamroq va Moskva uchun 40 ° .. 45 °. Agar sizga yil davomida energiya kerak bo'lsa, unda siz energiya tanqis bo'lgan qish oylarida maksimal darajada "siqib chiqishingiz" kerak, ya'ni siz kuz va bahorgi tengkunlik kunlari orasidagi Quyoshning o'rtacha holatiga e'tibor qaratishingiz va panellarni yaqinroq joylashtirishingiz kerak. vertikal - geografik kenglikdan 5 ° .. 15 ° ko'proq (Moskva uchun u 60 ° .. 70 ° bo'ladi). Agar me'moriy yoki dizayn sabablarga ko'ra, bunday burchakni saqlab qolishning iloji bo'lmasa va siz 40 ° yoki undan pastroq moyillik burchagi yoki vertikal o'rnatish o'rtasida tanlov qilishingiz kerak bo'lsa, siz vertikal holatni afzal ko'rishingiz kerak. Shu bilan birga, yozning uzoq kunlarida energiyaning "taqchilligi" unchalik muhim emas - bu davrda tabiiy issiqlik va yorug'lik ko'p bo'ladi va energiya ishlab chiqarishga bo'lgan ehtiyoj odatda qishda va tashqarida bo'lgani kabi katta emas. -mavsum. Tabiiyki, panelning egilishi janubga yo'naltirilgan bo'lishi kerak, garchi bu yo'nalishdan sharqqa yoki g'arbga 10 ° .. 15 ° ga og'ish kam o'zgaradi va shuning uchun juda maqbuldir.

Rossiya bo'ylab quyosh panellarini gorizontal joylashtirish samarasiz va mutlaqo asossizdir. Kuz-qish davrida energiya ishlab chiqarishning haddan tashqari kamayishiga qo'shimcha ravishda, chang gorizontal panellarda intensiv ravishda to'planadi, qishda esa qor yog'adi va ularni faqat maxsus tashkillashtirilgan tozalash (odatda qo'lda) yordamida olib tashlash mumkin. Agar panelning qiyaligi 60 ° dan oshsa, unda uning yuzasida qor ko'p qolmaydi va odatda tez o'z-o'zidan tushadi va changning yupqa qatlami yomg'ir bilan osongina yuviladi.

So'nggi paytlarda quyosh uskunalari narxi pasayganligi sababli, janubga yo'naltirilgan quyosh panellarining yagona maydoni o'rniga qo'shni (janubiy-sharqiy va janubi-g'arbiy) va hatto qarama-qarshi (sharq) ga yo'naltirilgan yuqori umumiy quvvatga ega ikkitadan foydalanish foydali bo'lishi mumkin. va g'arbiy) asosiy yo'nalishlar. Bu quyoshli kunlarda bir xil ishlab chiqarishni va bulutli kunlarda ishlab chiqarishni ko'paytirishni ta'minlaydi, qolgan uskunalar esa bir xil, nisbatan past quvvatga mo'ljallangan bo'lib qoladi va shuning uchun yanada ixcham va arzonroq bo'ladi.

Va oxirgi narsa. Sirti silliq bo'lmagan, lekin maxsus relyefga ega bo'lgan shisha yon yorug'likni ancha samaraliroq idrok etishga va uni quyosh panelining ishchi elementlariga o'tkazishga qodir. Chiziqli linzalarning bir turi - shimoldan janubga (vertikal panellar uchun - yuqoridan pastga) o'simtalar va pastliklar yo'nalishi bilan to'lqinli relef eng maqbul ko'rinadi. Gofrirovka qilingan shisha qattiq panelni ishlab chiqarishni 5% yoki undan ko'proq oshirishi mumkin.

Quyosh energiyasini o'rnatishning an'anaviy turlari

Vaqti-vaqti bilan boshqa quyosh elektr stansiyasi (GES) yoki tuzsizlantirish zavodi qurilishi haqida xabarlar keladi. Termal quyosh kollektorlari va fotovoltaik quyosh panellari butun dunyoda, Afrikadan Skandinaviyagacha qo'llaniladi. Quyosh energiyasidan foydalanishning ushbu usullari o'nlab yillar davomida ishlab chiqilgan, Internetdagi ko'plab saytlar ularga bag'ishlangan. Shuning uchun, bu erda men ularni juda umumiy ma'noda ko'rib chiqaman. Biroq, bitta muhim nuqta amalda Internetda yoritilmaydi - bu quyosh energiyasi bilan ta'minlashning individual tizimini yaratishda o'ziga xos parametrlarni tanlashdir. Ayni paytda, bu savol birinchi qarashda ko'rinadigan darajada oddiy emas. Quyosh energiyasi tizimi uchun parametrlarni tanlash misoli alohida sahifada keltirilgan.

Quyosh panellari

Umuman olganda, "quyosh batareyasi" deganda quyosh nurlanishini idrok etadigan va bitta qurilmaga, shu jumladan sof termal qurilmalarga birlashtirilgan har qanday bir xil modullar to'plami tushunilishi mumkin, ammo an'anaviy ravishda bu atama fotoelektrik konvertor panellariga maxsus tayinlangan. Shuning uchun, "quyosh batareyasi" atamasi deyarli har doim quyosh nurlanishini to'g'ridan-to'g'ri elektr tokiga aylantiradigan fotovoltaik qurilmaga ishora qiladi. Ushbu texnologiya 20-asrning o'rtalaridan boshlab faol rivojlanmoqda. Uning rivojlanishi uchun katta rag'bat quyosh batareyalari ishlab chiqarilgan quvvat va ish vaqti bo'yicha faqat kichik o'lchamdagi yadroviy energiya manbalari bilan raqobatlasha oladigan kosmik fazoni o'rganish edi. Bu vaqt ichida quyosh batareyalarining konvertatsiya qilish samaradorligi ommaviy ishlab chiqarilgan, nisbatan arzon modellarda bir yoki ikki foizdan 17 foizga yoki undan ko'pga, prototiplarda esa 42 foizdan oshdi. Xizmat muddati va operatsion ishonchliligi sezilarli darajada oshdi.

Quyosh panellarining afzalliklari

Quyosh panellarining asosiy afzalligi - ularning dizaynining o'ta soddaligi va harakatlanuvchi qismlarning to'liq yo'qligi. Natijada past o'ziga xos og'irlik va yuqori ishonchlilik bilan birlashtirilgan oddiylik, shuningdek, eng oddiy o'rnatish va ish paytida minimal texnik xizmat ko'rsatish talablari (odatda ish joyidan kirni to'plash bilan olib tashlash kifoya). Kichkina qalinlikdagi tekis elementlarni ifodalovchi ular quyoshga qaragan tomning yonbag'iriga yoki uyning devoriga deyarli hech qanday qo'shimcha joy yoki alohida katta hajmli inshootlarni qurishni talab qilmasdan muvaffaqiyatli joylashtiriladi. Bitta shart shundaki, ularni imkon qadar uzoq vaqt davomida hech narsa to'sib qo'ymasligi kerak.

Yana bir muhim afzallik shundaki, energiya darhol elektr energiyasi shaklida - hozirgi kunga qadar eng universal va qulay shaklda ishlab chiqariladi.

Afsuski, hech narsa abadiy davom etmaydi - fotovoltaik konvertorlarning samaradorligi ularning ishlash muddati davomida pasayadi. Odatda quyosh batareyalarini tashkil etuvchi yarimo'tkazgichli plastinalar vaqt o'tishi bilan yomonlashadi va o'z xususiyatlarini yo'qotadi, buning natijasida quyosh batareyalarining unchalik yuqori bo'lmagan samaradorligi yanada past bo'ladi. Yuqori haroratga uzoq vaqt ta'sir qilish bu jarayonni tezlashtiradi. Avvaliga men buni fotovoltaik batareyalarning kamchiliklari deb ta'kidladim, ayniqsa "o'lik" fotovoltaik hujayralarni qayta tiklash mumkin emas. Biroq, har qanday mexanik elektr generatori bor-yo'g'i 10 yillik uzluksiz ishlashdan keyin kamida 1% samaradorlikni namoyish eta olishi dargumon - bu mexanik eskirish tufayli ancha oldin jiddiy ta'mirlashni talab qiladi, agar podshipniklar bo'lmasa, cho'tkalar. - va zamonaviy fotokonvertorlar o'nlab yillar davomida o'z samaradorligini saqlab qolishga qodir. Optimistik hisob-kitoblarga ko'ra, 25 yil ichida quyosh batareyasining samaradorligi atigi 10% ga kamayadi, ya'ni boshqa omillar aralashmasa, 100 yildan keyin ham dastlabki samaradorlikning deyarli 2/3 qismi qoladi. Biroq, poli- va monokristalli kremniyga asoslangan ommaviy tijorat fotovoltaik xujayralari uchun halol ishlab chiqaruvchilar va sotuvchilar biroz boshqacha qarish ko'rsatkichlarini berishadi - 20 yildan keyin samaradorlikning 20% ​​gacha yo'qolishini kutish kerak (keyin nazariy jihatdan 40 yildan keyin samaradorlik bo'ladi). Asl unumdorlikning 2/3 qismi, 60 yil ichida ikki baravar kamayadi va 100 yildan keyin asl unumdorlikning 1/3 qismidan bir oz kamroq qismi qoladi). Umuman olganda, zamonaviy fotokonvertorlarning normal xizmat qilish muddati kamida 25...30 yilni tashkil etadi, shuning uchun degradatsiya unchalik muhim emas va ulardan changni o'z vaqtida tozalash juda muhimroqdir...

Agar batareyalar tabiiy chang deyarli yo'q bo'ladigan yoki tabiiy yomg'ir bilan tezda yuvilib ketadigan tarzda o'rnatilsa, ular uzoq yillar davomida hech qanday texnik xizmat ko'rsatmasdan ishlashlari mumkin. Bunday uzoq vaqt davomida texnik xizmat ko'rsatmaydigan rejimda ishlash imkoniyati yana bir muhim afzallikdir.

Va nihoyat, quyosh panellari quyosh issiqlik kollektorlari atrof-muhit haroratidan bir oz farq qiladigan bulutli ob-havoda ham tongdan to kechgacha energiya ishlab chiqarishga qodir. Albatta, ochiq quyoshli kun bilan solishtirganda, ularning mahsuldorligi ko'p marta pasayadi, lekin hech narsadan yaxshiroq narsa! Shu munosabat bilan, bulutlar quyosh nurlarini eng kam o'zlashtiradigan diapazonlarda maksimal energiya konvertatsiyasiga ega batareyalarni ishlab chiqish alohida qiziqish uyg'otadi. Bundan tashqari, quyosh fotokonvertorlarini tanlashda siz ular ishlab chiqaradigan kuchlanishning yorug'likka bog'liqligiga e'tibor berishingiz kerak - u iloji boricha kichik bo'lishi kerak (yorug'lik pasayganda, kuchlanish emas, balki oqim tushishi kerak, chunki aks holda, hech bo'lmaganda foydali ta'sirga ega bo'ling bulutli kunlarda siz batareyalarni zaryad qilish va invertorlarni ishlatish uchun kuchlanishni minimal darajaga ko'taradigan qimmat qo'shimcha uskunadan foydalanishingiz kerak bo'ladi).

Quyosh panellarining kamchiliklari

Albatta, quyosh panellari juda ko'p kamchiliklarga ega. Ob-havo va kunning vaqtiga qarab, quyidagilarni ta'kidlash mumkin.

Kam samaradorlik. Xuddi shu quyosh kollektori shakli va sirt materialini to'g'ri tanlagan holda, unga tushadigan deyarli barcha quyosh radiatsiyasini sezilarli energiyani olib yuradigan chastotalarning deyarli barcha spektrida - uzoq infraqizildan ultrabinafsha diapazongacha o'zlashtirishga qodir. Quyosh batareyalari energiyani tanlab o'zgartiradi - atomlarning ishchi qo'zg'alishi uchun ma'lum foton energiyalari (radiatsiya chastotalari) talab qilinadi, shuning uchun ba'zi chastota diapazonlarida konversiya juda samarali, boshqa chastota diapazonlari esa ular uchun foydasiz. Bundan tashqari, ular tomonidan olingan fotonlarning energiyasi kvant sifatida ishlatiladi - uning "ortiqchaligi" talab qilinadigan darajadan oshib, fotokonvertor materialini isitishga ketadi, bu holda zararli. Bu ularning past samaradorligini ko'p jihatdan tushuntiradi.
Aytgancha, agar siz noto'g'ri himoya qoplama materialini tanlasangiz, batareyaning samaradorligini sezilarli darajada kamaytirishingiz mumkin. Oddiy shisha diapazonning yuqori energiyali ultrabinafsha qismini juda yaxshi singdirishi va fotoelementlarning ba'zi turlari uchun bu o'ziga xos diapazon juda dolzarb - infraqizil fotonlarning energiyasi ular uchun juda past bo'lganligi bilan vaziyat yanada og'irlashadi.

Yuqori haroratga sezgirlik. Harorat ko'tarilgach, deyarli barcha yarimo'tkazgichli qurilmalar singari quyosh batareyalarining samaradorligi pasayadi. 100..125 ° C dan yuqori haroratlarda ular vaqtincha o'z funksionalligini yo'qotishi mumkin va undan ham kattaroq isitish ularning qaytarilmas zarariga tahdid soladi. Bundan tashqari, ko'tarilgan harorat fotosellarning parchalanishini tezlashtiradi. Shuning uchun quyoshning to'g'ridan-to'g'ri kuydiruvchi nurlari ostida muqarrar bo'lgan isitishni kamaytirish uchun barcha choralarni ko'rish kerak. Odatda, ishlab chiqaruvchilar fotosellarning nominal ish harorati oralig'ini + 70 ° .. + 90 ° C gacha cheklaydi (bu elementlarning o'zlarini isitishni anglatadi va atrof-muhit harorati, tabiiyki, ancha past bo'lishi kerak).
Vaziyatni yanada murakkablashtiradigan narsa shundaki, juda mo'rt fotosellarning sezgir yuzasi ko'pincha himoya shisha yoki shaffof plastik bilan qoplangan. Himoya qopqog'i va fotoselning yuzasi o'rtasida havo bo'shlig'i qolsa, haddan tashqari issiqlikni kuchaytiradigan bir turdagi "issiqxona" hosil bo'ladi. To'g'ri, himoya oynasi va fotoelement yuzasi orasidagi masofani oshirib, bu bo'shliqni yuqorida va pastda atmosfera bilan bog'lab, fotoelementlarni tabiiy ravishda sovutadigan konveksiya havo oqimini tashkil qilish mumkin. Biroq, yorqin quyoshda va yuqori tashqi haroratlarda bu etarli bo'lmasligi mumkin, bundan tashqari, bu usul fotosellarning ishchi yuzasini tezlashtirilgan changdan tozalashga yordam beradi. Shuning uchun, hatto unchalik katta bo'lmagan quyosh batareyasi ham maxsus sovutish tizimini talab qilishi mumkin. Adolat uchun aytish kerakki, bunday tizimlar odatda osonlik bilan avtomatlashtiriladi va fan yoki nasos drayveri ishlab chiqarilgan energiyaning faqat kichik qismini iste'mol qiladi. Kuchli quyosh bo'lmasa, ko'p isitish yo'q va sovutish umuman talab qilinmaydi, shuning uchun sovutish tizimini haydashda tejalgan energiya boshqa maqsadlarda ishlatilishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, zamonaviy fabrikada ishlab chiqarilgan panellarda himoya qoplamasi odatda fotosellar yuzasiga mahkam o'rnashib, tashqaridagi issiqlikni olib tashlaydi, ammo uy qurilishi konstruktsiyalarida himoya oynasi bilan mexanik aloqa fotoselga zarar etkazishi mumkin.

Yoritishning notekisligiga sezgirlik. Qoida tariqasida, batareya chiqishida foydalanish uchun ko'proq yoki kamroq qulay bo'lgan kuchlanishni olish uchun (12, 24 yoki undan ko'p volt) fotosellar ketma-ket zanjirlarda ulanadi. Har bir bunday zanjirdagi oqim va shuning uchun uning kuchi eng zaif bo'g'in - eng yomon xususiyatlarga ega yoki eng past yorug'lik bilan fotosel bilan belgilanadi. Shuning uchun, agar zanjirning kamida bitta elementi soyada bo'lsa, u butun zanjirning chiqishini sezilarli darajada kamaytiradi - yo'qotishlar soyaga nisbatan nomutanosibdir (bundan tashqari, himoya diodlari bo'lmasa, bunday element diodlarni tarqatishni boshlaydi. qolgan elementlar tomonidan ishlab chiqarilgan quvvat!). Chiqishning nomutanosib qisqarishini faqat barcha fotoelementlarni parallel ulash orqali oldini olish mumkin, ammo keyin batareyaning chiqishi juda past kuchlanishda juda ko'p oqimga ega bo'ladi - odatda alohida fotosellar uchun ularning turiga qarab atigi 0,5 .. 0,7 V ni tashkil qiladi. va yuk hajmi.

Ifloslanishga sezuvchanlik. Hatto quyosh batareyalari yoki himoya oynalari yuzasida deyarli sezilmaydigan axloqsizlik qatlami quyosh nurining katta qismini o'zlashtirishi va energiya ishlab chiqarishni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Chang shaharda bu quyosh panellarining sirtini, ayniqsa gorizontal yoki engil burchak ostida o'rnatilganlarni tez-tez tozalashni talab qiladi. Albatta, har bir qor yog'ishidan keyin va chang bo'ronidan keyin ham xuddi shunday tartib kerak... Biroq, shaharlar, sanoat zonalari, gavjum yo'llar va boshqa kuchli chang manbalaridan 45 ° va undan yuqori burchak ostida yomg'ir juda qodir. panellar yuzasidan tabiiy changni yuvish, ularni "avtomatik ravishda" etarlicha toza holatda saqlash. Va janubga qaragan bunday qiyalikdagi qor odatda juda sovuq kunlarda ham uzoq qolmaydi. Shunday qilib, atmosferani ifloslantiruvchi manbalardan uzoqda, quyosh panellari yillar davomida hech qanday texnik xizmat ko'rsatmasdan muvaffaqiyatli ishlashi mumkin, agar osmonda quyosh bo'lsa!

Va nihoyat, fotovoltaik quyosh panellarini keng qo'llashdagi oxirgi, ammo eng muhim to'siq ularning ancha yuqori narxidir. Quyosh batareyasi elementlarining narxi hozirda kamida 1 $ / Vt (1 kVt - $ 1000) ni tashkil qiladi va bu panellarni yig'ish va o'rnatish xarajatlarini hisobga olmagan holda, shuningdek, kam samarali modifikatsiyalar uchun. batareyalar, zaryadlovchi regulyatorlar va invertorlar narxi (hosil qilingan past kuchlanishli to'g'ridan-to'g'ri oqimning konvertorlari).maishiy yoki sanoat standartiga to'g'ri keladigan oqim). Ko'pgina hollarda, real xarajatlarni minimal baholash uchun, bu ko'rsatkichlar alohida quyosh batareyalaridan o'z-o'zini yig'ishda 3-5 barobarga va tayyor uskunalar to'plamlarini sotib olayotganda (o'rnatish xarajatlari qo'shimcha ravishda) 6-10 barobarga ko'paytirilishi kerak.

Fotovoltaik batareyalardan foydalanadigan elektr ta'minoti tizimining barcha elementlaridan batareyalar eng qisqa xizmat muddatiga ega, ammo zamonaviy texnik xizmat ko'rsatmaydigan batareyalar ishlab chiqaruvchilari bufer deb ataladigan rejimda ular taxminan 10 yil ishlaydi (yoki ular ishlaydi) deb ta'kidlashadi. kuchli zaryadlash va zaryadsizlanishning an'anaviy 1000 tsikli - agar siz kuniga bir tsiklni hisoblasangiz, bu rejimda ular 3 yil davom etadi). Shuni ta'kidlaymanki, batareyalarning narxi odatda butun tizimning umumiy narxining atigi 10-20% ni tashkil qiladi va invertorlar va zaryad boshqaruvchilarining narxi (ikkalasi ham murakkab elektron mahsulotlardir va shuning uchun ularning ishdan chiqishi ehtimoli bor) teng. Ozroq. Shunday qilib, uzoq xizmat muddati va uzoq vaqt davomida hech qanday texnik xizmat ko'rsatmasdan ishlash qobiliyatini hisobga olgan holda, fotokonvertorlar o'z hayoti davomida bir necha marta o'zlari uchun haq to'lashlari mumkin va nafaqat chekka hududlarda, balki aholi punktlarida ham - agar elektr tariflar hozirgi sur'atda o'sishda davom etadi!

Quyosh issiqlik kollektorlari

"Quyosh kollektorlari" nomi quyosh issiqligi bilan to'g'ridan-to'g'ri isitishdan foydalanadigan, ham bitta, ham stackable (modulli) qurilmalarga beriladi. Termal quyosh kollektorining eng oddiy namunasi - yuqorida aytib o'tilgan qishloq dushining tomidagi qora suv idishi (darvoqe, yozgi dushda suvni isitish samaradorligini tank atrofida mini-issiqxona qurish orqali sezilarli darajada oshirish mumkin. , hech bo'lmaganda plastik plyonkadan; plyonka va tankning yuqori va yon tomonlarida devorlari o'rtasida 4-5 sm bo'sh joy bo'lishi maqsadga muvofiqdir).

Biroq, zamonaviy kollektorlar bunday tankga deyarli o'xshamaydi. Ular odatda panjara yoki ilon shaklida joylashtirilgan ingichka qoraygan naychalardan yasalgan tekis tuzilmalardir. Quvurlar qoraygan issiqlik o'tkazuvchi taglik varag'iga o'rnatilishi mumkin, bu ular orasidagi bo'shliqlarga kiradigan quyosh issiqligini ushlab turadi - bu samaradorlikni yo'qotmasdan quvurlarning umumiy uzunligini qisqartirish imkonini beradi. Issiqlik yo'qotilishini kamaytirish va isitishni oshirish uchun kollektorning yuqori qismi shisha yoki shaffof uyali polikarbonat bilan qoplanishi mumkin va issiqlik taqsimlovchi varaqning teskari tomonida issiqlik izolyatsiyasi qatlami keraksiz issiqlik yo'qotilishining oldini oladi - bir xil. “issiqxona” olinadi. Isitilgan suv yoki boshqa sovutish suvi trubka orqali harakatlanadi, bu issiqlik izolyatsiyalangan saqlash idishida to'planishi mumkin. Sovutish suvi nasos ta'sirida yoki issiqlik kollektoridan oldin va keyin sovutish suvi zichligidagi farq tufayli tortishish kuchi bilan harakat qiladi. Ikkinchi holda, ko'proq yoki kamroq samarali aylanish yamaqlar va quvur qismlarini ehtiyotkorlik bilan tanlashni va kollektorning o'zini iloji boricha pastroq joylashtirishni talab qiladi. Ammo, odatda, kollektor quyosh batareyasi bilan bir xil joylarda - quyoshli devorda yoki quyoshli tom yonbag'irida joylashtiriladi, garchi qo'shimcha saqlash tankini biron bir joyga qo'yish kerak. Bunday tank bo'lmasa, intensiv issiqlikni qayta tiklash paytida (aytaylik, siz vannani to'ldirishingiz yoki dush olishingiz kerak bo'lsa), kollektor quvvati etarli bo'lmasligi mumkin va qisqa vaqtdan so'ng muslukdan ozgina isitilgan suv oqadi.

Himoya oynasi, albatta, kollektorning samaradorligini biroz pasaytiradi, quyosh energiyasining bir necha foizini o'zlashtiradi va aks ettiradi, hatto nurlar perpendikulyar ravishda tushsa ham. Nurlar oynaga sirtga engil burchak ostida urilganda, aks ettirish koeffitsienti 100% ga yaqinlashishi mumkin. Shuning uchun, shamol bo'lmasa va atrofdagi havoga nisbatan ozgina isitish zarurati bo'lsa (masalan, bog'ni sug'orish uchun 5-10 daraja), "ochiq" tuzilmalar "sirlangan" tuzilmalarga qaraganda samaraliroq bo'lishi mumkin. Ammo bir necha o'nlab daraja harorat farqi talab qilinishi bilan yoki hatto unchalik kuchli bo'lmagan shamol ko'tarilsa, ochiq tuzilmalarning issiqlik yo'qotilishi tez o'sib boradi va barcha kamchiliklari bilan himoya oynasi zaruratga aylanadi.

Muhim eslatma - issiq quyoshli kunda, agar tahlil qilinmasa, suv qaynash nuqtasidan yuqori qizib ketishi mumkinligini hisobga olish kerak, shuning uchun kollektorni loyihalashda tegishli ehtiyot choralarini ko'rish kerak (xavfsizlikni ta'minlash). valf). Himoya oynasi bo'lmagan ochiq kollektorlarda bunday qizib ketish odatda tashvish tug'dirmaydi.

So'nggi paytlarda issiqlik quvurlari deb ataladigan quyosh kollektorlari keng qo'llanila boshlandi (kompyuter sovutish tizimlarida issiqlikni olib tashlash uchun ishlatiladigan "issiqlik quvurlari" bilan adashtirmaslik kerak!). Yuqorida muhokama qilingan dizayndan farqli o'laroq, bu erda sovutish suvi aylanib yuradigan har bir isitiladigan metall naycha shisha trubka ichida lehimlanadi va ular orasidagi bo'shliqdan havo chiqariladi. Bu termosning analogi bo'lib chiqadi, bu erda vakuumli issiqlik izolatsiyasi tufayli issiqlik yo'qotilishi 20 baravar yoki undan ko'proq kamayadi. Natijada, ishlab chiqaruvchilarning fikriga ko'ra, shishadan tashqarida -35 ° C sovuq bo'lganda, quyosh nurlarining eng keng spektrini o'zlashtiradigan maxsus qoplamali ichki metall trubkadagi suv +50 ga qadar isitiladi. +70 ° C (100 ° C dan ortiq farq) .Ajoyib issiqlik izolatsiyasi bilan birgalikda samarali assimilyatsiya qilish sovutish suvini bulutli havoda ham isitish imkonini beradi, garchi isitish quvvati, albatta, yorqin quyoshga qaraganda bir necha baravar kam. Bu erda asosiy nuqta quvurlar orasidagi bo'shliqda vakuumning saqlanishini ta'minlashdir, ya'ni shisha va metall birikmasining vakuum o'tkazuvchanligi juda keng harorat oralig'ida, butun xizmat muddati davomida 150 ° C ga etadi. ko'p yillar. Shu sababli, bunday kollektorlarni ishlab chiqarishda shisha va metallning issiqlik kengayish koeffitsientlarini va yuqori texnologiyali ishlab chiqarish jarayonlarini sinchkovlik bilan muvofiqlashtirib bo'lmaydi, ya'ni hunarmandchilik sharoitida uni amalga oshirish mumkin emas. to'liq vakuumli issiqlik trubkasi. Ammo oddiy kollektor dizaynlari hech qanday muammosiz mustaqil ravishda amalga oshirilishi mumkin, garchi, albatta, ularning samaradorligi biroz kamroq, ayniqsa qishda.

Yuqorida tavsiflangan suyuq quyosh kollektorlariga qo'shimcha ravishda, boshqa qiziqarli turdagi tuzilmalar mavjud: havo (sovutish suyuqligi havodir va u muzlashdan qo'rqmaydi), "quyosh hovuzlari" va boshqalar. Afsuski, quyosh kollektorlari bo'yicha ko'pchilik tadqiqot va ishlanmalar maxsus suyuq modellarga bag'ishlangan, shuning uchun muqobil turlari amalda ommaviy ishlab chiqarilmaydi va ular haqida ko'p ma'lumot yo'q.

Quyosh kollektorlarining afzalliklari

Quyosh kollektorlarining eng muhim afzalligi - bu ularning juda samarali variantlarini ishlab chiqarishning soddaligi va nisbatan arzonligi, ishdagi oddiylik bilan birlashtirilgan. O'z qo'lingiz bilan kollektor qilish uchun zarur bo'lgan minimal - bir necha metr yupqa quvur (tercihen yupqa devorli mis - minimal radius bilan bükülebilir) va bir oz qora bo'yoq, hech bo'lmaganda bitum lak. Biz trubkani ilon kabi egib, qora bo'yoq bilan bo'yab, quyoshli joyga joylashtiramiz, uni suv tarmog'iga ulaymiz va endi eng oddiy quyosh kollektori tayyor! Shu bilan birga, rulonga deyarli har qanday konfiguratsiya osongina berilishi va kollektor uchun ajratilgan barcha joydan maksimal darajada foydalanish mumkin. Yuqori harorat va to'g'ridan-to'g'ri quyosh nuriga ham juda chidamli bo'lgan uy sharoitida qo'llaniladigan eng samarali qorayish - bu uglerod qora rangli nozik bir qatlam. Biroq, kuyikish osonlik bilan o'chiriladi va yuviladi, shuning uchun bunday qorayish, albatta, himoya oynasi va mumkin bo'lgan kondensatsiyaning kuyikish bilan qoplangan yuzaga kirishiga yo'l qo'ymaslik uchun maxsus choralarni talab qiladi.

Kollektorlarning yana bir muhim afzalligi shundaki, ular quyosh panellaridan farqli o'laroq, ularga tushadigan quyosh nurlanishining 90% gacha issiqlikka, eng muvaffaqiyatli holatlarda esa undan ham ko'prog'ini ushlab turish va aylantirish imkoniyatiga ega. Shuning uchun nafaqat ochiq havoda, balki engil bulutli sharoitda ham kollektorlarning samaradorligi fotovoltaik batareyalarning samaradorligidan oshadi. Nihoyat, fotovoltaik batareyalardan farqli o'laroq, sirtning notekis yoritilishi kollektor samaradorligini nomutanosib ravishda pasayishiga olib kelmaydi - faqat umumiy (integral) radiatsiya oqimi muhim ahamiyatga ega.

Quyosh kollektorlarining kamchiliklari

Ammo quyosh kollektorlari quyosh panellariga qaraganda ob-havoga ko'proq sezgir. Yorqin quyoshda ham yangi shamol ochiq issiqlik almashtirgichning isitish samaradorligini ko'p marta kamaytirishi mumkin. Himoya oynasi, albatta, shamoldan issiqlik yo'qotilishini keskin kamaytiradi, ammo zich bulutlar holatida u ham kuchsizdir. Bulutli, shamolli ob-havoda kollektordan deyarli foyda yo'q, lekin quyosh batareyasi hech bo'lmaganda bir oz energiya ishlab chiqaradi.

Quyosh kollektorlarining boshqa kamchiliklari qatorida men birinchi navbatda ularning mavsumiyligini ta'kidlayman. Isitgich quvurlarida hosil bo'lgan muz ularning yorilishi xavfini yaratish uchun qisqa bahor yoki kuzgi tungi sovuqlar etarli. Albatta, buni sovuq kechalarda uchinchi tomon issiqlik manbai bilan "issiqxona" ni isitish orqali yo'q qilish mumkin, ammo bu holda kollektorning umumiy energiya samaradorligi osongina salbiy bo'lishi mumkin! Yana bir variant - tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan antifrizli ikki pallali manifold - isitish uchun energiya sarfini talab qilmaydi, lekin ishlab chiqarishda ham, ish paytida ham suvni to'g'ridan-to'g'ri isitish bilan bitta devirli variantlarga qaraganda ancha murakkabroq bo'ladi. Aslida, havo tuzilmalari muzlashi mumkin emas, lekin yana bir muammo bor - havoning past o'ziga xos issiqlik quvvati.

Va shunga qaramay, quyosh kollektorining asosiy kamchiligi shundaki, u aniq isitish moslamasi bo'lib, sanoatda ishlab chiqarilgan namunalar issiqlik tahlili bo'lmasa ham, sovutish suvini 190..200 ° C ga qizdirishi mumkin, odatda erishilgan harorat. kamdan-kam hollarda 60..80 ° S dan oshadi. Shuning uchun, katta miqdorda mexanik ish yoki elektr energiyasini olish uchun olingan issiqlikdan foydalanish juda qiyin. Axir, hatto eng past haroratli bug '-suv turbinasi (masalan, V.A. Zysin bir marta ta'riflagan) ishlashi uchun ham suvni kamida 110 ° S gacha qizdirish kerak! Va to'g'ridan-to'g'ri issiqlik shaklida energiya, ma'lumki, uzoq vaqt davomida saqlanmaydi va 100 ° C dan past haroratlarda odatda faqat issiq suv ta'minoti va uyni isitish uchun ishlatilishi mumkin. Biroq, arzonligi va ishlab chiqarish qulayligini hisobga olgan holda, bu o'z quyosh kollektorini sotib olish uchun etarli sabab bo'lishi mumkin.

Adolat uchun shuni ta'kidlash kerakki, issiqlik dvigatelining "oddiy" ish aylanishi 100 ° C dan past haroratlarda tashkil etilishi mumkin - agar bug'lanish qismidagi bosimni pasaytirish orqali qaynash nuqtasi pasaytirilsa, u erdan bug 'chiqariladi. , yoki qaynash nuqtasi quyosh kollektorining harorat isishi va atrofdagi havo harorati (optimal - 50..60 ° C) o'rtasida joylashgan suyuqlik yordamida. To'g'ri, men bu shartlarni ko'proq yoki kamroq qondiradigan faqat bitta ekzotik bo'lmagan va nisbatan xavfsiz suyuqlikni eslay olaman - normal sharoitda 78 ° S da qaynaydigan etil spirti. Shubhasiz, bu holda ko'plab tegishli muammolarni hal qiladigan yopiq tsiklni tashkil qilish kerak bo'ladi. Ba'zi hollarda tashqi isitiladigan dvigatellardan (Stirling dvigatellari) foydalanish istiqbolli bo'lishi mumkin. Shu nuqtai nazardan qiziqarli, shuningdek, ushbu saytda I.V.Nygelning maqolasida tasvirlangan shakl xotirasi effektiga ega qotishmalardan foydalanish ham bo'lishi mumkin - ular ishlashi uchun faqat 25-30 ° S harorat farqi kerak.

Quyosh energiyasining konsentratsiyasi

Quyosh kollektorining samaradorligini oshirish, birinchi navbatda, qaynash nuqtasi ustidagi isitiladigan suv haroratining barqaror o'sishini o'z ichiga oladi. Bu odatda quyosh energiyasini ko'zgular yordamida kollektorga to'plash orqali amalga oshiriladi. Bu ko'pchilik quyosh elektr stantsiyalarining asosi bo'lgan printsipdir; farqlar faqat ko'zgular va kollektorlarning soni, konfiguratsiyasi va joylashuvida, shuningdek, ko'zgularni boshqarish usullarida yotadi. Natijada, fokus nuqtasida hatto yuzlab emas, balki minglab daraja haroratga erishish mumkin - bunday haroratda suvning vodorod va kislorodga bevosita termal parchalanishi allaqachon sodir bo'lishi mumkin (hosil bo'lgan vodorod yonishi mumkin). tunda va bulutli kunlarda)!

Afsuski, quyoshning osmondagi doimiy o'zgaruvchan pozitsiyasini kuzatishi kerak bo'lgan nometalllarni kontsentratsiyalash uchun murakkab boshqaruv tizimisiz bunday o'rnatishning samarali ishlashi mumkin emas. Aks holda, bir necha daqiqa ichida fokuslash nuqtasi kollektorni tark etadi, bu bunday tizimlarda ko'pincha juda kichik o'lchamlarga ega va ishchi suyuqlikning isishi to'xtaydi. Hatto paraboloid nometalllardan foydalanish ham muammoni qisman hal qiladi - agar ular Quyoshdan keyin vaqti-vaqti bilan aylantirilmasa, u bir necha soatdan keyin ularning kosasiga tushmaydi yoki faqat uning chetini yoritadi - bu kam foyda keltiradi.

Uyda quyosh energiyasini jamlashning eng oson yo'li kollektor yaqinida ko'zguni gorizontal ravishda joylashtirishdir, shunda quyosh kunning ko'p qismini kollektorga uradi. Qiziqarli variant - uy yaqinidagi maxsus yaratilgan suv omborining sirtini bunday oyna sifatida ishlatish, ayniqsa u oddiy suv ombori emas, balki "quyosh hovuzi" bo'lsa (garchi buni qilish oson bo'lmasa ham, aks ettirish samaradorligi bo'ladi. oddiy ko'zgunikidan ancha kam bo'ling). Vertikal kontsentratsiyali nometall tizimini yaratish orqali yaxshi natijaga erishish mumkin (bu ish odatda ancha mashaqqatli, ammo ba'zi hollarda, agar u kollektor bilan ichki burchak hosil qilsa, ulashgan devorga oddiygina katta oynani o'rnatish oqlanishi mumkin). - barchasi bino va kollektorning konfiguratsiyasi va joylashuviga bog'liq).

Quyosh nurlanishini nometall yordamida qayta yo'naltirish ham fotovoltaik batareyaning chiqishini oshirishi mumkin. Ammo shu bilan birga, uning isishi kuchayadi va bu batareyaga zarar etkazishi mumkin. Shuning uchun, bu holatda, siz o'zingizni nisbatan kichik daromad bilan cheklashingiz kerak (bir necha o'n foizga emas, balki bir necha marta) va batareyaning haroratini diqqat bilan kuzatib borishingiz kerak, ayniqsa issiq, ochiq kunlarda! Aynan qizib ketish xavfi tufayli ba'zi fotovoltaik batareyalar ishlab chiqaruvchilari o'z mahsulotlarini qo'shimcha reflektorlar yordamida yaratilgan yorug'likning kuchayishi ostida ishlashini to'g'ridan-to'g'ri taqiqlaydi.

Quyosh energiyasini mexanik energiyaga aylantirish

Quyosh qurilmalarining an'anaviy turlari to'g'ridan-to'g'ri mexanik ishlarni keltirib chiqarmaydi. Buni amalga oshirish uchun elektr motorini fotokonvertorlarda quyosh batareyasiga ulash kerak va termal quyosh kollektoridan foydalanganda bug 'kirishiga o'ta qizib ketgan bug' (va haddan tashqari qizib ketish uchun ko'zgularni konsentratsiz qilish mumkin emas) berilishi kerak. turbinaga yoki bug 'dvigatelining tsilindrlariga. Nisbatan kam issiqlikka ega kollektorlar issiqlikni mexanik harakatga ko'proq ekzotik usullar bilan aylantirishi mumkin, masalan, shakl xotirasi qotishma aktuatorlaridan foydalanish.

Shu bilan birga, quyosh issiqligini mexanik ishlarga aylantirishni o'z ichiga olgan qurilmalar ham mavjud bo'lib, ular to'g'ridan-to'g'ri ularning dizayniga kiritilgan. Bundan tashqari, ularning o'lchamlari va quvvati juda farq qiladi - bu yuzlab metr balandlikdagi ulkan quyosh minorasi va yozgi uyga tegishli bo'lgan oddiy quyosh nasosi loyihasi.

Biz kelajak dunyosida yashayapmiz, garchi bu hamma mintaqalarda sezilmasa ham. Har holda, yangi energiya manbalarini o'zlashtirish imkoniyatlari bugungi kunda ilg'or doiralarda jiddiy muhokama qilinmoqda. Eng istiqbolli sohalardan biri quyosh energiyasidir.

Hozirgi vaqtda Yerdagi elektr energiyasining taxminan 1% quyosh radiatsiyasini qayta ishlashdan olinadi. Xo'sh, nega biz haligacha boshqa "zararli" usullardan voz kechmadik va umuman voz kechamizmi? Sizni maqolamizni o'qishni taklif qilamiz va bu savolga o'zingiz javob berishga harakat qilamiz.

Quyosh energiyasi qanday qilib elektr energiyasiga aylanadi

Keling, eng muhim narsadan boshlaylik - quyosh nurlari qanday qilib elektr energiyasiga aylanadi.

Jarayonning o'zi deyiladi "Quyosh avlodi" . Buni ta'minlashning eng samarali usullari quyidagilardir:

• fotovoltaiklar;
• quyosh issiqlik energiyasi;
• quyosh balon elektr stantsiyalari.

Keling, ularning har birini ko'rib chiqaylik.

Fotovoltariklar

Bunday holda, elektr toki tufayli paydo bo'ladi fotovoltaik effekt. Printsip shunday: quyosh nuri fotoselga tushadi, elektronlar fotonlarning energiyasini (yorug'lik zarralari) o'zlashtiradi va harakatlana boshlaydi. Natijada, biz elektr kuchlanishini olamiz.

Quyosh radiatsiyasini elektr energiyasiga aylantiruvchi elementlarga asoslangan quyosh panellarida aynan shunday jarayon sodir bo'ladi.

Fotovoltaik panellarning dizayni o'zi juda moslashuvchan va turli o'lchamlarga ega bo'lishi mumkin. Shuning uchun ulardan foydalanish juda amaliy. Bundan tashqari, panellar yuqori ishlash xususiyatlariga ega: ular yog'ingarchilik va harorat o'zgarishiga chidamli.

Va bu qanday ishlaydi alohida quyosh paneli moduli:

Quyosh panellarini zaryadlovchi, xususiy uylar uchun quvvat manbalari, shaharni obodonlashtirish va tibbiy maqsadlarda ishlatish haqida o'qishingiz mumkin.

Zamonaviy quyosh panellari va elektr stantsiyalari

So'nggi misollar orasida kompaniyaning quyosh panellari mavjud SistineSolar. Ular an'anaviy quyuq ko'k panellardan farqli o'laroq, har qanday soya va tuzilishga ega bo'lishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, ular uyning tomini xohlaganingizcha "bezatish" uchun ishlatilishi mumkin.

Yana bir yechim Tesla ishlab chiquvchilari tomonidan taklif qilingan. Ular nafaqat panellarni, balki quyosh energiyasini qayta ishlovchi to'liq tom yopish materiallarini ham ishga tushirdilar. o'rnatilgan quyosh modullarini o'z ichiga oladi va shuningdek, turli xil dizaynlarga ega bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, materialning o'zi oddiy tom yopish plitkalariga qaraganda ancha kuchli; Solar Roof hatto cheksiz kafolatga ega.

To'liq quyosh elektr stantsiyasiga misol sifatida yaqinda Evropada ikki tomonlama panellar bilan qurilgan stantsiyani keltirish mumkin. Ikkinchisi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishini va aks ettiruvchi nurlanishni to'playdi. Bu quyosh energiyasi ishlab chiqarish samaradorligini 30 foizga oshirish imkonini beradi. Bu stansiya yiliga taxminan 400 MVt/soat ishlab chiqarishi kerak.

Qiziq ham Xitoydagi eng katta suzuvchi quyosh elektr stantsiyasi. Uning quvvati 40 MVt. Bunday echimlar 3 ta muhim afzalliklarga ega:

• Xitoy uchun muhim bo'lgan katta er maydonlarini egallashning hojati yo'q;
• suv omborlarida suvning bug'lanishi kamayadi;
• Fotosellarning o'zlari kamroq qiziydi va samaraliroq ishlaydi.

Darvoqe, bu suzuvchi quyosh elektr stansiyasi tashlandiq ko‘mir qazib oluvchi korxona o‘rnida qurilgan.

Fotovoltaik effektga asoslangan texnologiya bugungi kunda eng istiqbolli hisoblanadi va mutaxassislarning fikriga ko'ra, quyosh panellari yaqin 30-40 yil ichida dunyodagi elektr energiyasiga bo'lgan talabning taxminan 20 foizini ishlab chiqarishga qodir.

Quyosh issiqlik energiyasi

Bu erda yondashuv biroz boshqacha, chunki ... quyosh radiatsiyasi suyuqlik bo'lgan idishni isitish uchun ishlatiladi. Buning yordamida u turbinani aylantiradigan bug'ga aylanadi, natijada elektr energiyasi ishlab chiqariladi.

Issiqlik elektr stantsiyalari xuddi shu printsip asosida ishlaydi, faqat suyuqlik ko'mirni yoqish orqali isitiladi.

Ushbu texnologiyadan foydalanishning eng yorqin misoli Ivanpah quyosh stansiyasi Mojave cho'lida. Bu dunyodagi eng yirik quyosh issiqlik elektr stantsiyasidir.

U 2014 yildan beri ishlaydi va elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun hech qanday yoqilg'idan foydalanmaydi - faqat ekologik toza quyosh energiyasi.

Suv qozoni minoralarda joylashgan bo'lib, siz strukturaning markazida ko'rishingiz mumkin. Atrofda quyosh nurlarini minora tepasiga yo'naltiruvchi ko'zgular maydoni mavjud. Shu bilan birga, kompyuter quyoshning joylashishiga qarab bu ko'zgularni doimiy ravishda aylantiradi.

Konsentrlangan quyosh energiyasi ta'sirida minoradagi suv qiziydi va bug'ga aylanadi. Bu bosim hosil qiladi va bug 'turbinani aylantira boshlaydi, natijada elektr energiyasi chiqariladi. Ushbu stansiyaning quvvati 392 megavattni tashkil etadi, uni Moskvadagi o'rtacha issiqlik elektr stansiyasi bilan osongina solishtirish mumkin.

Qizig'i shundaki, bunday stansiyalar tungi vaqtda ham ishlay oladi. Bu isitiladigan bug'ning bir qismini omborga joylashtirish va asta-sekin turbinani aylantirish uchun foydalanish orqali mumkin.

Quyosh balonli elektr stantsiyalari

Ushbu original yechim, garchi keng qo'llanilmasa ham, hali ham o'z o'rniga ega.

O'rnatishning o'zi 4 ta asosiy qismdan iborat:

• Aerostat - osmonda joylashgan, quyosh nurlarini to'playdi. Suv to'pga kiradi va tezda qiziydi, bug'ga aylanadi.
• Bug 'quvuri - u orqali bosim ostida bug 'turbinaga tushib, uning aylanishiga olib keladi.
• Turbina - bug 'oqimi ta'sirida aylanib, elektr energiyasini ishlab chiqaradi.
• Kondenser va nasos - turbinadan o'tgan bug' suvga kondensatsiyalanadi va nasos yordamida sharga ko'tariladi, u erda yana bug 'holatiga qizdiriladi.

Quyosh energiyasining afzalliklari qanday

• Quyosh bizga yana bir necha milliard yil davomida o'z energiyasini berishda davom etadi. Shu bilan birga, odamlar uni qazib olish uchun pul va resurslarni sarflashlari shart emas.
• Quyosh energiyasini ishlab chiqarish tabiat uchun hech qanday xavf tug'dirmaydigan mutlaqo ekologik toza jarayondir.
• Jarayonning avtonomligi. Quyosh nurini yig'ish va elektr energiyasini ishlab chiqarish insonning minimal aralashuvi bilan sodir bo'ladi. Siz qilishingiz kerak bo'lgan yagona narsa - ish yuzalaringizni yoki oynalaringizni toza saqlash.
• Eskirgan quyosh panellari qayta ishlanishi va ishlab chiqarishda qayta ishlatilishi mumkin.

Quyosh energiyasini rivojlantirish muammolari

Quyosh elektr stantsiyalarining tungi vaqtda ishlashini ta'minlash g'oyalarini amalga oshirishga qaramay, hech kim tabiatning injiqliklaridan himoyalangan emas. Bir necha kun davomida bulutli osmon elektr energiyasi ishlab chiqarishni sezilarli darajada kamaytiradi, biroq aholi va korxonalar uzluksiz ta'minotga muhtoj.

Quyosh elektr stansiyasini qurish arzon zavq emas. Bu ularning dizaynida noyob elementlardan foydalanish zarurati bilan bog'liq. Issiqlik elektr stansiyalari va atom elektr stansiyalari ishlayotgan bo'lsa, hamma davlatlar ham kam quvvatli elektr stansiyalari uchun byudjetni behuda sarflashga tayyor emas.

Bunday qurilmalarni joylashtirish uchun katta maydonlar talab qilinadi va quyosh nurlanishi etarli darajada bo'lgan joylarda.

Rossiyada quyosh energiyasi qanday rivojlangan?

Afsuski, mamlakatimiz hali ham ko'mir, gaz va neftni to'liq tezlikda yoqib yubormoqda va Rossiya muqobil energiyaga to'liq o'tadigan oxirgilar qatorida bo'ladi.

Bugungi kunda quyosh ishlab chiqarish Rossiya Federatsiyasining energiya balansining atigi 0,03% ni tashkil qiladi. Taqqoslash uchun, Germaniyada bu ko'rsatkich 20% dan ortiq. Xususiy tadbirkorlar quyosh energiyasiga sarmoya kiritishdan manfaatdor emas, chunki o‘zini oqlash muddati uzoq va rentabelligi unchalik yuqori emas, chunki mamlakatimizda gaz ancha arzon.

Iqtisodiy rivojlangan Moskva va Leningrad viloyatlarida quyosh faolligi past darajada. U erda quyosh elektr stantsiyalarini qurish shunchaki amaliy emas. Ammo janubiy viloyatlar juda istiqbolli.