O’quv materiallar

Kollektorlardan foydalanishning afzalliklari

Yevropa bo’ylab 2000-yildan quyosh kollektorlarining ummumiy maydoni 14,89 mln m² va butun dunyo bo’yicha 71,341 mln m² ni tashkil qiladi. Quyosh kollektorlari yordamida suvni tozalash mumkin ekanligi aniqlangan va hozirda amalda foydalanilmoqda. Bunday kollektorlar sputnik tarelkalarini eslatadi. Natijada quyosh nuri fokuslanib kichik maydonni qizdiradi va bu energiyadan foydalanish samaradorligi katta bo’ladi. Hozirgi kunda parabolik shakldagi konsentratorlarning 9-25 kVt quvvatga ega xillari yasalmoqda. Bunday konsentratorlarning foydali ish koeffitsienti (FIK) 22-24 % ga teng bo’lib ayrim fotoelementlarning FIK dan katta bo’ladi. Kollektorlar asosan: po’lat, mis, alyumin va boshqa turdagi metallardan foydalangan holda ishlab chiqariladi. Stirling Solar Energy kompaniyasi tomonidan katta hajmdagi 150 kVt energiya boruvchi quyosh stansiyalari qurish rejalashtirilgan. Janubiy Kaliforniyada dunyoda eng katta bo’lgan shunday kollektorlar yasalgan 2010-yilda 20-ming diametri 11-metr bo’lgan parabolic turdagi kollektorlar qurib bitkazilgan va ularning quvvati 850 MVt ga yetgan.

Zamonaviy texnologiya quyosh batareyalari samaradorligini oshirish va narxini pasaytirish imkonini berdi. Ayni vaqtda an'anaviy energiya turlari, xususan elektr tokining narxi oshib borar ekan, muqobil energiya manbalariga bo'lgan ehtiyoj ko'payadi. Hozirda Xitoy quyosh energiyasidan foydalanib elektr energiyasi ishlab chiqaruvchi eng yirik davlatga aylanadi. Bu yutuq ko'plab yillar davomida qazib olinuvchi yonilg'i turlarida ishlovchi ko'plab zavodlar va fabrikalarning tutuni ichida qolgan Xitoy uchun ayniqsa juda muhimdir. Ekologik toza energiya Xitoyni tutundan halos qiladi. Ilm-fan taraqqiyoti quyosh energiyasidan foydalanish bo'yicha ilg'or usullarni taqdim etmoqda. Bu borada ishlab chiqilgan qurilish texnologiyalari binolari loyihalashtirishda bino barpo etilayotgan joyning iqlim sharoiti, foydalanilayotgan qurilish materiallari hisobga olinishini nazarda tutadi. Bu qurilish nihoyasiga yetgach, binoni yoritish, isitish yoki sovutish uchun quyosh energiyasidan imkon qadar ko'proq foydalanishda zarur. Qurilishni loyihalashtirishda bino tuzilishi o'zida quyosh energiyasini to'playdigan kollektor vazifasini o'taydi. Xususan, yer sharining shimoliy mintaqalarida uy-joylarni loyihalashtirish va qurishda janub tomonga qaragan derazalar ko'p bo'lishi ko'zda tutiladi. Shundagina qishda deraza orqali quyosh nuri ko'proq tushib, uyga iliqlik kiradi. Yozda esa quyosh nuri tushishini kamaytirish maqsadida binoning sharqiy va g'arbiy tomonlarida derazalar kam bo'lishi kerak. Mana shunday uylar qishda yorug' va issiq, yozda salqin bo'ladi.

Olimlarning ta'kidlashicha, quyosh energiyasidan foydalanish bo'yicha aktiv tizimlar asosini quyosh batareyalari – quyosh energiyasini qabul qilib, o'zgartiradigan modullar to'plami tashkil qiladi. [6] Aksariyat hollarda quyosh batareyalari haqida so'z borganda, quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan moslama nazarda tutiladi. Quyosh batareyalari elektr energiyasini muntazam ishlab chiqarish yoki keyinchalik foydalanish uchun uni to'plash imkoniyatiga ega. Bunday batareyalar ilk bor fazo yo'ldoshlarida foydalanilgan. Quyosh batareyalari tuzilishining oddiyligi, o'rnatishning osonligi, ko'p xizmat talab etmasligi va uzoq muddat foydalanish mumkinligi bilan ajralib turadi. O'rnatish uchun qo'shimcha joy talab etilmaydi. Soyada uzoq vaqt qoldirmaslik va yuzasidagi changni uzoq vaqt qoldirmaslik undan foydalanishning yagona shartidir. Bunday batareyalar nafaqat quyoshli kun, xatto bulutli kunlarda ham energiya ishlab chiqara oladi. Zamonaviy quyosh batareyalari o'n yillar davomida ishlash qobilyatini saqlab qoladi. Xavfsizligi, samaradorligi va uzoq muddat ishlashi bilan ajralib turadigan bunday tizim kamdan-kam uchraydi. Bugungi kunda quyosh energiyasi o'zida to'playdigan akkumliyator manbalari o'rnatilgan uylar ko'plab qurilmoqda. Quyosh batareyalari binolari tomi yoki maxsus tayanchlarga o'rnatiladi. Quyosh energiyasidan binolarni yoritish, isitish, havoni sovutish, shamollatish, elektr energiyasi ishlab chiqarish maqsadida foydalanilmoqda. Dunyoda gelioelektr stansiyalar- quyosh energiyasini katta miqdordagi elektr energiyasiga aylantiradigan zamonaviy stansiyalar soni ko'payib bormoqda. Ularning ishlash prinspi oddiy. Bir necha ming kvadrat metr maydonga o'rnatilgan geliostat oynalar quyosh bilan barobar aylanib, quyosh nurlarini suyuqlik, ko'pincha suv bilan to'ldirilgan sig'imga yo'naltiradi. Keyingi jarayonlar esa odatdagi issiqlik elektr stansiyalaridagi kabi davom etadi. Ya'ni suv isib qaynaydi va bug'ga aylanadi. Bug' turbinani, turbina esa generator rotorini aylantiradi va shu tariqa elektr energiyasi ishlab chiqariladi. Quyosh energiyasi shubhasiz, kelajak energiyasidir. Bugun dunyo gaz va neft narxining oshishi sababli an'anaviy yoqilg'i turlaridan voz kechmoqda. Aksariyat mamlakatlarda quyosh energiyasidan foydalanishni rivojlantirish bo'yicha davlat dasturlari ishlab chiqilgan. [3]

Pаrаbоlоndli аks ettiruvchiligi mаishiy gеliо uskunаlаrni tаyyorlаsh аlоhidа puхtаlikni tаlаb etmаydi vа shuning uchun fаkаl dоg’ o’lchаmi nisbаtаn kаttа enеrgiya kоnsеntrаtsiyasi esа pаst. shuni аytish kеrаkki quyosh оshхоnаsi uchun аks ettiruvchi o’lchаmi fаqаtginа 1,2 m bo’lgаndа, fаkаl dоg’ 80-90mm diаmetrgа yetаdi. Оziq-оvqаt tаyyorlаsh uchun yuqоri energiya kоnsentrаtsiyasi umumаn kеrаk emаs. Lеkin yuqоri energiya harоrаtgа erishishuchun kаttа enеrgiya kоnsеntrаtsiyasini tаlаb -etib. u ko’zgu tаyyorlаshning yuqоri aniqligigа mоs kеlаdi. O’zbеkistоn fаnlаr аkаdеmiyasinipg «Fizikа-quyosh» IIT dа ko’p vаzifаli o’tа аniq kаttа erituvchi quyosh uskunаsi ishlаb chiqilgаn bo’lib, uni tоshkentgа yaqin Pаrkеntdа jоylаshtirishdi (2.4-rаsm). Jоyni tаnlаshdа tumаnning yuqоri quyoshligigа qаrаldi - bu yerdа yiligа 2900 sоаt yorug’ bo’lib, bu vaqtdа Mоskvа kеngligidа fаqаtginа 1900 sоаt.

Bu uskunаdа kоnsеntrаtоr harаkаtsiz jоylаshtirilgаn bo’lib, оptik o’qqа pаrаllеl nurli оqim esа, quyoshni ishchi kun dаvоmidа kuzаtuvchi geliоstаtlаr bilаn kоtsеntrаtоrgа yo’nаlgirilаdi. Kоntsеntrаtоrdаn аks ettirilgаn nurni оqim 21 m bаlаndlikdа jоylаshgin tizim fоkusidа yig’ilаdi. Fаkаl sоhаdаgi tехnоlоgik оpеrаtsiyalаrni аmаlgа оshirish uchun tехnоlоgik minоrа qurilgаn bo’lib, uni ichidа zаrur muхаndislik kоmunikаtsiyalаr, tехnоlоgik jiхоz vа uskupаlаr jоylаshgаn. 6 mm qаlinlikdаgi tеrmik yarаtilgаn shishаdаn bаjаrilgаn 6.5-7,5 m² o’lchаmli bаrchа 62 tа gеliоstаtlаr pоg’оnаli gеliоstаtli mаydоni tеrrаsеlаridа shundаy jоylаshtirilgаnki, bundа o’zаrо qоrоng’ilаshtirish yo’qоtilаdi vа kаttа quyosh pеchinish yozgi vaqtidа 10 sоаt vа qishki vaqtdа 6 sоаt dаvоmidа ishlаshi tа’minlаnаdi.

2.4-rasm. Katta quyosh pechining ummumiy ko’rinishi.

Gеliоstаtlаrning umumiy yuzаsi 3022 m² ni tаshkil etаdi. Gеliоstаtlаr harаkаtini bоshqаrish elеktrоn bоshqаrish tizimi bilаn аmаlgа оshirilаdi. Kоntsеntrаtоrning аks ettiruvchi yuzаsi 3000^o C dаn ziyod harоrаtgа erishishgа imkоn bеrаdi. Bu yerdа mахsus tigеllаrdа аlyuminiy, mаgniy, sirkоniy оksidi kаbi qiyin eriydigаn mаteriаllаr vа ulаr аsоsidаgi murаkkаb kоmpоzitsiyalаr eritilаdi. Jаrаyon dеyarli bir zumdа kеchаdi. Quyosh pechidа tаyyorlаngаn mаtеriаllаrni judа tоzаligi аjrаtib turаdi. Ulаr fizik-tехnik tаvsiflаrgа egа. Bundаy o’tа tеz qizdirish tехnоlоgiyasi, uni issiqlik zаrbi dеyilаdi. bоshqаchа аmаlgа оshirilmаydi. Quyoshli o’zbеk pеchi dunyodа birinchi emаs Frаnsiyadа хuddi shundаy quvvаtli pеch ishlаydi. Lеkin bizniki mukаmmаlrоq, dаtchiklаr kаm, fаtsеtlаrni kоntsеntrаtоrgа mаhkаmlаshning jаdаlrоq tizimi. Frаnsiya kоntsеntrаtоri qurilish tugаgаnidаn kеyin ikki yil dаvоmidа yustirlаndi, o’zbеk muhаndislаri vа оliylаri esа bu o’tа murаkkаb ishni оb’еktni qurish bilаn birgаlikdа yarim yil ichidа аmаlgа оshirishdi. «Quyosh» kоmplеksidа muаlliflik guvохnоmаsi vа pаtеntlаri bilаn vа hiyоyalаngаn o’nlаb iхtirоlаrdаn fоydаlаnilgаn. [7]

O'zbekistonda noan'anaviy energiya manbalari, birinchi navbatda, quyosh energiyasidan foydalanishni kengaytirishga katta e'tibor berilmoqda. Birinchi prezidentimiz Islom Karimovning 2013- yil 1-martda qabul qilingan ''Muqobil energiya manbalarini yanada rivojlantirish chora-tadbirlari to'g'risida''gi farmonida muqobil energetika sohasidagi ilmiy salohiyatni yanada rivojlantirish, malakali kadrlar tayyorlash, bu boradagi qonunchilikni takomillashtirish, muqobil energiya manbalarini ishlab chiqaruvchilar va foydalanuvchilarni rag'batlantirish, ularga soliq va bojxona imtiyozlari berish, ''Muqobil energiya manbalarini yanada rivojlantirish to'g'risida''gi qonun loyihasini ishlab chiqish vazifalari belgilangan. O'zbekiston Markaziy Osiyo davlatlari orasida birinchilardan bo'lib quyosh energetikasi bo'yicha o'z ilmiy ishlanmalariga asoslangan yangi taraqqiyot bosqichiga ko'tarilgan mamlakatdir. Bu borada O'zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasining ''Fizika-Quyosh'' ilmiy ishlab chiqarish birlashmasi Fizika-texnika institutining xizmati katta. Institut olimlari mamlakatimizdagi ulkan gelioenergetika salohiyatidan oqilona foydalanish bo'yicha samarali tadqiqotlar olib borilmoqda. Mana o'n yildan ko'p vaqtdan buyon mamlakatimiz olimlarining ilmiy ishlanmalari asosida quyosh energiyasi bilan suv isitadigan qurilmalar negizida uy-joy va ijtimoiy ob'ektlarni issiq suv va issiklik bilan ta'minlash tizimi ishlab chiqilmoqda va ulardan tajriba tariqasida foydalanilmoqda. Toshkent shahrida, Samarqand viloyati va boshqa hududlarda suvni isitib beradigan geleoqurilmalar o'rnatilgan. O'zbekiston olimlarining eng yangi ishlanmalardan qishloq xo'jaligida ham qollanilmoqda. Ma'lumki, ayrim sabablarga ko'ra, elektr uzatish tarmoqlari va suv ta'minoti tizimi ishlamaydigan hududlarda suvni yuqoriga ko'tarib berish borasida qiyinchiliklar mavjud. Shu maqsadda quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan fotoeffektr qurilmalardan keng foydalanilmoqda. Bu qurilmalar quyosh batareyalari, energiya to'plash tizimi va doimiy tokni o'zgaruvchan tokka aylantiradigan moslamani o'z ichiga oladi. Fermer xo'jaliklari resurs tejaydigan texnologiyalar-tomchilatib sug'orishni yo'lga qo'yishi va ilgari sug'orilmagan yerlarni o'zlashtirish mumkin. Fotoelektr qurilmasi uzoq muddat xizmat qiladi, maxsus texnik xizmatni talab etmaydi va bir necha yil davomida sarflanganxarajatni qoplaydi. Mamlakatimizda elektr uskunalarini tok bilan ta'minlash uchun foydalaniladigan ixcham fotoelektr stansiyalar ishlab chiqilgan. [2]

Quyoshdan kelayotgan nur-kvant zarralaridan energiya mavjud bo’lib, u nurlardan yer yuzidagi butun mahluqot bahramand bo’ladi. O’simlik hayvonot olami va insoniyat bu nurlarni tabiiy biologik yo’llar bilan o’ziga singdirib oladi. O’simliklarda esa bu fotosintez jarayoni ham deyiladi. Xuddi shunga o’xshash qonuniyat orqali quyosh nurining zarralaridan quyosh modullari yordamida elektr energiyasi olish mumkin.

Quyosh elementlari- fotoelektrik ponellarning eng asosiy qismi hisoblanadi. Fotoelektrik ponellar bir nechta quyosh elementlaridan iborat bo’ladi. Quyosh elementlari –quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirib beradi. Quyosh vazifasiga qarab elementlari turli xil o’lchamda bo’lishi mumkin: kalkulyatorli elementlardan boshlab avtomobil va uylarning tomlariga ham qoplanishi mumkin Quyosh energiyasi –sof qayta tiklanuvchi energiya turi hisoblanadi. Bu yo’nalishda bosqichma-bosqich sekin bo’lsada taraqqiyot davom etmoqda. [17]

Hozirgi paytda quyosh elementlarining katta qismi kremniy elementidan tayyorlanmoqda. U yerda kremniy dioksid shaklida juda ko’p tarqalgan. Kremniy yana elektronika sohasi uchun yarim o’tkazgichli elementlar va mikroshemalar ishlab chiqarishda qo’llaniladi.

2.5-rasm kremniydan tayyorlangan quyosh elementining ummumiy ko’rinishi

Quyosh elementida pastki metall kontakti va turli o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan ikkita kremniy qatlamdan iborat.Yuqori qatlamda metal kontaktlar panjarasi va aks etuvch yaltirashga qarshi qoplama mavjud. Bu qoplama quyosh elementini ko’k rangda bo’lishini ta’minlaydi. [5]

2.6-rasm. Monokristalli, polikristalli va amorfli quyosh elementlari

Quyosh elementlarining turlari hozirgi kunda juda ko’payib ketgan. Eng ko’p tarqalganlari kremniy asosida yaratilgan elementlar ekanligi ma’lum. Kremniy asosida yaratilganlarning eng mashxurlari: monokristalli, polikristalli va amorfli. Ushbu shakllarni bir-biridan farqi kristall panjarada kremniy atomlarining qanday joylashganligidadir. Quyosh elementlarini yorug’lik nurini qayta ishlashdagi foydali ish koeffitsienti har xil. Monokristalli va polikristalli elementlarning foydali ish koeffitsienti bir-biridan uncha farq qilmaydi. Amorf quyosh elementi foydali ish koeffitsienti yuqoridagi elementlardan kamroq. So’nggi yillarda quyosh elementlari uchun yangi turdagi materiallar ishlab chiqildi. Masalan: mis-Indiyum-diselenide va CdTe (kadmiy tellur) yupqa qatlamliquyosh elementlari. Ushbu quyosh elementlari tijorat uchun ishlab chiqarilmoqda. Ishlab chiqarish texnologiyalari rivojlanishi hisobiga so’ngi o’n yil ichida yupqa qatlamli elementlarning samaradorligi qariyb ikki barobar o’sdi.

2.7-rasm Kremniy plastinkalarini ishlab chiqarish jarayoni

O’zbekiston 2030-yilga qadar taxminan 25 ta quyosh elektr stansiyasi qurishni rejalashtirmoqda. Bu haqida O’zbekiston energetika vaziri o’rinbosari Sherzod Xo’jayev ma’lum qildi. Xo’jayevning bergan interyusida ta’kidlashicha, mamlakatda yaqin 10 yil ichida taxminan 25 ta quyosh stansiyasini qurish mo’ljallanmoqda. Uning ma’limotlariga ko’ra, Navoiy viloyatida 100 MVt quvvatga egabirinchi quyosh elektr stansiyasi foydalanishga topshiriladi. Uning qayd etishicha, elektr stansiyasining qurilish ishlari shu yil boshlanadi. Sherzod Xo’jayevning bildirishicha, investorlar mazkur elektr stansiyani qurish bo’yicha tenderda ishtirok etish uchun 23 ta ariza topshirgan. Bundan tashqari Samarqand viloyatida quyosh elektr stansiyasini barpo etish bo’yicha tenderda Xitoyning Zhuhai Singyes Green Building Technology kompaniyasi g’olib deb topildi. Ushbu kompaniya Markaziy Osiyodagi birinchi muqobil energiya stansiyasini qurib beradi. Bu haqida “O’zbekenergo” Aksiyadorlik jamiyati matbuot xizmati habar bergan. “O’zbekiston Respublikasi Prezidentining 2014-yil 4-iyundagi “Samarqand viloyatida quvvati 100MVt bo’lgan quyosh fotoelektr stansiyasini qurish” investitsion loyihasini amalga oshirish bo’yicha chora tadbirlar to’g’risida”gi 2183-sonli qarori ijrosi doirasida va idoralararo tender kengashining 2016-yil 27-oktabrdagiqaroriga binoan Samarqand viloyatida qurilayotgan 100MVt li quyosh fotoelektr stansiyasini loyihalashtirish, qurish va eksplutatsiya qilish bo’yicha asosiy pudratchi deb “Zhuhai Singyes Green Building Technology” kompaniyasi topildi. Ushbu tender 2014-yil oktabr oyida e’lon qilingan edi. Uni qurib foydalanishga topshirish uchun 2 yil talab etilishi mumkin. Loyihani amalga oshirish bo’yicha konsalting hizmatini Germaniyaning GOPA Inernational Energy Consultant, Suntrace va Renewables Academy firmalari ko’rsatadi. [18]

“O’zbekenergo” ma’lumotlariga ko’ra, mintaqada birinchi shunday elektrstansiya yiliga 200 million kVt*soat elektr energiyasi ishlab chiqarishi kerak. 275.8 million AQSH dollori miqdoridagi loyiha Osiyo taraqqiyot banki va O’zbekiston rekonstruksiya va rivojlanish fondini110 million dollorlik kreditlari hamda “O’zbekenergo” ning 55,8 million dollor miqdordagi o’z mablag’I hisobidan moliyalashtiriladi. Ummuman 2020-yilgacha O’zbekistonda quyosh elektr stansiyasi barpo etilishi kerak. Ularning jami quvvati 300 MVtni tashkil etadi. Samarqanddan tashqari, Surxondaryo va Namangan viloyatlarida ham shunday elektr stansiyalar quriladi. Quyosh energiyasidan turli maqsadlarda foydalanish shunchalik rivojlanmoqdaki, buni har kuni yaratilyotgan g’oyalari hamda ishlardan ko’rishimiz mumkin. Masalan hozirgi kunda Germaniyada birinchi quyosh batareyalarida ishlovchi velosiped yo’lakchasi qurildi. U elektr energiyasini ishlab chiqarib, qishda ham o’zini-o’zi isitadi. Hozircha uning uzunligi atiga 90 metr tashkil qiladi va shuning o’ziga ham ancha mablag’ sarflangan. Biroq buning narxi Germaniyaliklarni cho’chitmayapti, ular ushbu energsamarali loyihaga kata umid bog’lashmoqda. Elektr ishlab chiqaruvchi veloyo’lakcha shisha plitkadan ishlangan. Uning ostida quyosh batareyalari, isituvchi elementlar va harakat sensorlari mavjud. Yuqori texnologiyali trassa uchun joylashuv nuqtasi tasodifiy tanlov emas: uning yonida daraxtsiz ochiq dala joylashgan va yer doim yorug’ bo’ladi. [17]

Loyiha muallifining fikricha quyoshli yo’lakchaning har bir kvadrat metri yiliga 100 kVt*soat energiya ishlab chiqaradi, u 3-4 oilani elektr energiya bilan ta’minlashi mumkin. Bu energiyadan shuningdek qorong’uda veloyo’lakchani yoritishda ham foydalanish mumkin. Nems mutaxasislarini ta’kidlashicha, plitka eniga atiga 13 mm bo’lsa-da, xatto og’ir yuk mashinasini ham hech qanday muammosiz ko’tara oladi. Yo’l aqlli funksional bilan jihozlangan- u o’tgan velosipedlar sonini qayd qiladi va ma’lumotlarni maxsus tabloda aks ettiradi. Bundan tashqari, u yo’lning yuzasi muzlaganini avtomatik ravishda aniqlab, isitish tizimini yoqadi. Shu tariqa u qishki mavsumda harakatlar havsizligini hamda uni tozalashda tejamkorlikni ta’minlaydi. Mazkur loyiha Yevroittifoq tomonidan moliyalashtirildi. Tajriba muvoffoqiyatli o’tsa, tez orada har bir inson nafaqat quyosh batareyalari, balki ko’p funksiali yo’lakchalarni ham qo’lga kiritishi mumkin. Loyiha muallifining so’zlariga ko’ra, seriyali ishlab chiqarish yo’lga qo’yilgan taqdirda, quyoshli plitkaning 1 kvadrat metri 250 yevroga baholanadi. [7]

2.8-rasm Dunyodagi eng katta quyosh elektro stansiyasi

Quyosh energiyasini o’zlashtirish tizimi -Solar Energy Generating Systems (SEGS), bugungi kunda dunyoda quyosh energiyasini o’zlashtiruvchi eng katta tizim hisoblanadi. AQSHning Kaliforniya shtatidagi Moxava sahrosida joylashgan (2.8-rasm). Tizim 9 dona quyosh elektrostantsiyalaridan iborat bo’lib, ulardan: 6 dona-sining quvvati 180 MVt(har biri 30 MVt)ni; 2 donasining quvvati 160 MVt- (har biri 80 MVt)ni hamda 1 dona 14 MVt ni; hammasi bo’lib 354 MVt ni tashkil qiladi. Ushbu elektrostantsiyalar uchun 6,5 km² joylashgan 936 384 dona parobolik kontsentator (quyosh energiyasini yig’uvchi) lar o’rnatilgan.

10.