Quyosh nuri energiyasi asosida elektr energiyasini ishlab chiqarish
Yuqorida eslab o‘tilganidek, bugungi kunda quyosh nurining energiyasi hisobiga elektr energiyasini ishlab chiqarishning fotoelementlar, parabolasimon quyosh kollektorlari va geliostatlardan foydalanishga asoslangan usllari mavjud. Qo‘yida ushbu usullar bilan tanishib chiqamiz.
Quyosh nuri energiyasini fotoelementlar asosida elektr energiyasiga aylantirish. Fotovoltik elektr stansiyalar
Quyosh nuri energiyasi elektr energiyasiga aylantiruvchi tobora rivojlanib borayotgan istiqbolli texnologiyalardan biri yarm o‘tkazgich fotoelementlardan foydalanishni ko‘zda tutadi.
Quyosh batareyalaridagi fotoelementlarning ishlash prinsipi fotogalvanik effekt prinsipiga asoslangan. Bu effektni 1839-yilda Aleksandr Edmond Bekkerel kuzatgan. U o‘z tajribalarida quyosh nurining energiyasini keyinchalik fotoelementlar deb nom olgan maxsus yarimo‘tkazgichlar yordamida uzatish mumkinligini aniqlagan.
Hozirgi davrda quyosh nuri energiyasini elektr energiyasiga o‘zgartiruvchi eng samarali va istiqbolli fotoelement bo‘lib kremniyli element hisoblanadi. Kremniy kristallari asosida yaratilgan fotoelektrik o‘zgartiruvchlar (fotoelementlar) quyosh nurini yaxshi o‘tkazadigan toblangan qalin yassi oynalarga germetik qilib jaylashtiriladi. Bunday elementlar ketma-ket va parallel shakllarda yig‘ilib, kerak bo‘lgan quvvat va kuchlanishdagi quyosh panellari (fotovoltiklar) yig‘iladi.
Kremniy hozirgacha fotoelementlarni ishlab chiqarishda asosiy material bo‘lib kelmoqda. Umuman olganda, kremniy – Yer yuzida keng tarqalgan elementlardan ikkinchisi hisoblanadi, uning zaxiralari kattadir. Undan foydalanishdagi yagona muammo – uni tozalashdir.
Toza holdagi kremniyning narxi qimmat, chunki uni ishlab chiqarish jarayoni juda murakkab va ko‘p mehnatni talab etadi. Hozirda shunga o‘xshash, foydali ish koeffitsiyenti kremniynikidan qolishmaydigan elementlar ustida izlanishlar olib borilmoqda. Kelgusida bu maqsadda foydalanish mumkin bo‘lgan istoqbolli elementlar bo‘lib mis, indiy, selen, galliy va kadmiy kabilar hamda organik moddalarning birikmalari hisoblanmoqda.
Kremniy bazasidagi fotoelementlardan tashkil topgan zamonaviy quyosh panellari (fotovoltiklar)ning foydali ish koeffitsiyenti 12-15% ni tashkil etadi.
Quyosh
paneli
Ulash
qutisi
|
|
|
|
|
|
|
O‘zgaruvchan tok
|
|
O‘zgarmas va
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
elektr tarmog‘iga
|
|
o‘zgaruvchan tok
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ajratkichlar
|
|
|
|
|
|
O‘lchov
|
|
|
|
|
|
|
|
asbobi
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Taqsimlovchi punkt
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Invertor
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5- rasm. Quyosh panelida ishlab chiqarilgan o‘zgarmas tokni o‘zgaruvchan tokka o‘zgartirish sxemasi.
52
Fotoelement bazasidagi quyosh panelida elektr energiyasi o‘zgarmas tokda ishlab chiqariladi. Undan mos kuchlanishda ishlovchi o‘zgarmas tok elektr iste’molchilarini ta’minlash, akkumulatorlarni zaryadlash maqsadlarida foydalanish mumkin. Bunday qurilmalardan olingan elektr quvvatining kuchlanishni o‘zgartirish va o‘zgaruvchan tok tarmog‘iga uzatish uchun, avvalo, uni invertorli o‘zgartkichlar yordamida sinusoidal qoida bo‘yicha o‘zgaruvchan tokka aylantiriladi. Bunday tizimning prinsipial sxemasi 4.5- rasmda tasvirlangan.
1980-yillar va 1990-yillarning boshlarida fotovoltik modullar Jahon miqyosida asosan elektr tarmoqlaridan uzoqda joylashgan iste’molchilar uchun elektr energiyasi ishlab chiqarish maqsadlarida foydalanilgan bo‘lsa, taxminan 1995-yillardan boshlab, bunday qurilmalarni avvalo binolar va keyinchalik fotovoltik elektr stansiyalari uchun ishlab chiqarish rivojlanib bordi.
Xususan, Ispaniya, O‘rta Sharq, Shimoliy Afrika, Janubiy AQSH, Hindiston va Xitoyning bir qismi fotovoltiklar bazasida elektr energiyaga bo‘lgan ehtiyojlarni qoplash uchun qulay hududlar hisoblanadi. Bu borada keyingi o‘rinda nisbatan shimolda joylashgan Germaniya, Fransiya va Chexiya Respublikasi turadi.
Fotovoltiklarni yaratish texnologiyasining narxini pasayishi va organik yoqilg‘i narxining ortishi yirik investorlarning fotovoltik elektr stansiyalarini yaratishga bo‘lgan qiziqishlarini yanada oshirmoqda.
2010-yilning noyabr oyiga kelib, Jahon miqyosidagi eng yirik fotovoltik (quyosh paneli bazasidagi) elektr stansiyalari bo‘lib quyidagilar hisoblandi:
Fenstervald quyosh parki (Germaniya) – 80,7 MVt; Sarniya fotovoltik elektr stansiyasi (Kanada) – 80 MVt; Olmedilla fotovoltik parki (Ispaniya) – 60 MVt; Stasskirchen Quyosh parki (Germaniya) – 54 MVt; Lieberoz fotovoltik parki (Germaniya) – 53 MVt; Puertollano fotovoltik parki (Ispaniya) – 50 MVt.
Hozirgi davrda qurilishi rejalashtirilayotgan ayrim fotovoltik elektr stansiyalarining quvvati 150 MVt va undan yuqori bo‘lishi kutilmoqda.
53
a)
b)
4.6- rasm. AQSHning Nevada shtatidagi Nellis havo kuchlari bazasi hududidagi fotovoltik elektr stansiyasi: a)- stansiyaning umumiy ko‘rinishi; b)- stansiyada fotovoltik panellarning joylashuvi.
2008-yilning oxiriga kelib, jahonda mavjud bo‘lgan barcha fotovoltik elektr stansiyalarining umumiy quvvati 15200 MVtni tashkil etdi. 2002-yildan boshlab, fotovoltiklar (quyosh panellari)ni ishlab chiqarish har yili o‘rtacha 38% ga ortib borgani holda jahon miqyosida eng jadal suratlarda rivojlangan energetik texnologiya hisoblanib kelmoqda. Hozirgi davrda Jahonda fotovoltiklarni ishlab chiqarish
54
bo‘yicha eng yuqori o‘rinlarni egallab turgan beshta davlat Yaponiya, Xitoy, Germaniya, Tayvan va AQSH hisoblanadi.
Fotovoltiklarning samaradorligi yuqori bo‘lishi uchun ular quyosh nuri sirtiga imkoni boricha perpendikular tushadigan qilib yo‘naltirib turilishi lozim.
4.6-rasmda AQSHning Nevada shtatidagi Nellis havo kuchlari bazasi hududidagi fotovoltik elektr stansiyaning ko‘rinishlari tasvirlangan. Ushbu stansiyada fotovoltik panellar quyosh nurining tushish yo‘nalishiga bog‘liq holda bitta o‘q atrofida avtomatik ravishda burilib turadi.
|
