Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги тошкент архитектура – Қурилиш институти “бино ва иншоотлар” кафедраси

Қуёш энергиясини қайта ишлаш ускуналари ва концентраторлар

Қуёш энергиясини ривожлантиришнинг 2 та асосий йўналиши мавжуд: энергия билан таъминлаш глобал масаласини ечиш ва муаян масалаларни ечишга мўлжалланган қуёш энергиясини қайта ишлашга мўлжалланган ускуналар яратиш. Бу ускуналар ўз ўрнида икки гуруҳга бўлинади: юқори ҳароратли ва паст ҳароратли. Биринчи гурух ускуналарида қуёш нури кичик майдонда тўпланади бу ердаги ҳарорат 3000⁰ С даражага кўтарилади. Бундай ускуналар мавжуд бўлиб, металл эритишда қўлланилади

(2,18; 2,24-расм)

Қуёш энергиясини қайта ишлаш ускуналарининг кўп қисми нисбатан паст 100...200⁰ С ҳароратда ишлайди. Унинг ёрдамида сув асосан иситилади. Қуёшли ошхоналарда таом тайёрланади. Тўпланган қуёш нуридан сабзавот, мевалар қуритилади ва қайта махсулотлар музлатилади.

Қуёш энергиясини кундуз кунлари уйни иситишда ва тунги вақтда иссиқхоналарда фойдаланиш учун тўплаш мумкин. Қуёш ускуналари деярли эксплуатацион сарф талаб қилмайди, таъмирга мухтож эмас, фақат уларни ўрнатиш ва тоза сақлаш учун харажат талаб қилади. Улар чексиз муддат ишлашлари мумкин.
Болалик пайтлардан кўпчилик линза ёрдамида қуёш нуридан қоғоз ёқиш мумкинлигини хотиралайди. Саноат ускуналарида линзалар қўлланилмайди: улар оғир, қиммат ва тайёрланиши мураккаб. Қуёш нурини ботиқ ойна ёрдамида фокуслаш мумкин. Ботиқ ойна параллел қуёш нурлари йиғиладиган гелиоконцентраторларнинг асосий қисми бўлиб хисобланади. Агар ойна фокусига сувли қувур жойлаштирилса сув исийди. Уларни жанубий кенгликларда тежамкор ишлатиш мумкин, лекин ўрта кенгликларда ҳам уларни қўллаш мумкин. Ускуналардаги ойналар анъанвий шиша ёки силлиқланган алюминий ҳисобланади.
Қуёш нурларини нисбатан тежамкор концентраторлари а) цилиндрик параболоид; б) айланма параболоид; в) френел ясси –чизиқли линза шаклига эга.
2
.50 –расм. Қуёш энергияси концентраторларининг шакллари.

Loose Industries фирмаси томонидан Калифорниядаги қуёш электростанциясида желоб кўринишидаги узун параболоцилиндрик нур қайтаргич системалари қўлланилади. Унинг фокусида 350⁰ қиздирилган иссиқлик ташувчили диффенилли қувват ўтади. Желоб қуёшни кузатиш учун битта ўқ атрофида айланади ( ясси гелиостатлар икки ўқ атрофида). Бу қуёш ҳароратини кузатиш системасини соддалаштириш имконини беради. Қуёш энергияси бевосита механик энергияга ўтади. Бунинг учун Стирлинг двигатели ишлатилади. Агар диаметри 1,5 м бўлган пароболик ойна фокусига Стирлинг цикли бўйича ишлайдиган динамик қайта ишлаш ускунаси ўрнатилса олинадиган (1 квт) қувват, соатига 20 метр чуқурликдаги 2 м³ сувни тортиш имконини беради.

2.8.2. Қуёш энергетикаси
Қуёш юборадиган фаол энергиядан фойдаланиш, бутун инсоният олдида турган кенг қўламли масалалардан биридир.Бу соҳада етакчи хисобланган Фраунтафер қуёш системалари институти (НСЭ Германия) илмий ютуқлари даражаси бўйича соҳа ютуқларига бахо бериш мумкин.
Шиша панелда жойлашган юзлаб линзалар қуёш нурини фокуслайди ялтироқ нуқталарга йиғади ва қуёш элементларига йўналтиради бу ерда ёруғлик энергияси электр энергиясига айланади. Улар асосида НСЭ да юқори тежамкор фитоэлектрик системалар яратилади, бу системаларда фойдали коэффиценти юқори бўлган энергиясини ишлаб чиқиш мумкин.
Қуёш технологиялари бозори тезкор ривожланмоқда. Ҳозир кўп мамлакатлар, шу жумладан, Ўзбекистон хам, энергетиканинг янги соҳасини ривожлантиришга қаратилган қонунлар қабул қилмоқда, лекин энергияга умумжаҳон талабининг 0,1 % нигина қопламоқда 2050 йилга келиб, Евроиттифоқ дастурига асосан бу кўрсаткич 25% га етиши керак.
Қуёш элементларининг фитоэлектрик модуллари асосан юқори ўрнатилган линзалар ёрдамида ёруғликни фокуслаши керак. Линзали концентраторлар қуёш ҳаракатини кузатиш системаларига эга бўлишлари керак ва уларни хусусий уйлар томларига оммавий ўрнатилиши – қиммат ва қийин масала, шунинг учун ҳозирча концентраторли қуёш батареялари кенг тарқалган. Маълумки, энергиясистемалар тежамлилиги, биринчи навбатда, уларни оммавий ишлаб чиқаришга ўтилиши ва қўлланилиши, технологик ечимларининг доимий мукаммаллаштирилиши билан белгиланади.
Маълумки, Ўзбекистоннинг иқлими шароитида ҳам ишлаб чиқариладиган энергиянинг 30-40% и биноларни иситишга, конденцаторлаш ва ёритишга сарфланади ва бу сарфни катта қисмини меморчиликда қуёшни қўллаб тежаш мумкин. Фраунтафер қуёш системалари институтини илмий тадқиқотлари асосида қуйидагилар тавсия қилинади:
- вольфром оксиди билан қопланган махсус ойна хомельонлар;
- махсус тартиблар билан қоплаш (24⁰ С да эриши бошланадиган алоҳида парафиннинг микроскопик доналари) ва шу усул билан хонани совутиш;
- “Қуёш” конденцаторларини қўллаш бунда электр токи ўрнига қуёш иссиқлиги қўлланилади (НСЭ тадқиқотлари, Германия). Айрим қуёш технологияларидан фойдаланилган уй турлари 2 расмда келтирилган.
Бугунги кунда:
- йилига 530 минг квт/соат электр энергиясини ишлаб чиқариш қувватига эга бўлган қуёш электростанцияси (Япония);
- 8 мингта уйни электр билан таъминлашга мўлжалланган қуёш электр станцияси (Португалия);
- 5 МВт қувватли қуёш электростанцияси (Қрим, СЭС);
- юқори мустаҳкамликка политалл эритиш бўйича энергофаол саноат корхонаси (Тошкент вилояти- гелио объект Физика –Қуёш) (2.17-расм) ва бошқалар машҳур ҳисобланади.
Қуёш энергетикаси келажакда ундан осонгина фойдаланиш эҳтимоли бўладиган суръатлар билан ривожланмоқда. Қуёш энергиясини ишлаб чиқариш охирги вақтда йилига 30% га ўсди, лекин қуёш батареялари воситасида ишлаб чиқариладиган электр энергияси умуман электр энергия ишлаб чиқаришининг 1% ни ташкил қилади.
Ҳозирги қуёш нуридан кенг фойдаланишни қуёш энергиясига айлантириб берувчи кремнийли платиналарнинг қимматлиги тўхтатиб турибди. Мутахассислар тахминига кўра 2010 йилга келиб панеллар ишлаб чиқариш 18% га 2200 МВт га етади ва ишлаб чиқариш ошишига аморфли кремний қўлланилган юпқа кленкали қуёш панелларини кенг ишлаб чиқариш сабаб бўлади. Ундаги молекулалар полимер ва қопламаларга энергияни йиғади, бу бикрли кремнийли панеллардан арзонроқдир. Қуёш энергияларини йиғиш технологиясини биларнинг конструктив ечимига ва томёпмаларига киритиш мумкин. Ҳозирги кунда қуёш панелларининг баҳоси қиммат ва 1 Вт учун 10 еврони ташкил қилади, битта стандарт 80х160 см.ли панель 0,15 квт қувват қабул қилишни таминлайди.
Турар жой биноси суткасига -250м² ўртача энергия истеъмоли 10-20 кВт ни ташкил қилиши мумкин ва қуёш ҳаракати 5-8 соат бўлган жанубий ҳудудларда бу миқдордаги энергияни таъминлаш 10кВт 8=1,25 кВт/соат ни ташкил қилади, яъни 1,25/0,15=9 та панел зарур бўлади. Қуёш энергиясини йиғишни оптималлаштириш учун қуёш ҳаракатини кузатувчи конструкция (трекер) концентраторлар (фотоэлементларга тушадиган ёруғликни катталаштирувчи ойналар), шунингдек қуёш энергиясини қайта ишлаш ва йиғиш жиҳозларини қўллашни талаб қилади.