1-Tajriba ishi: Quyosh va shamol generatorlarining ishlash prinsipini o’rganish Ishning maqsadi

Ishni bajarish tartibi.
Quyosh batareyasi – bir-biri bilan o‘zaro bog‘langan fotoelektrik o‘zgartirgichlar (fotoelementlar) hisoblanib, ularda quyosh energiyasi o‘zgarmas tokka o‘zgartiriladi. Quyosh bateriyalari kremniy kristallari asosida tayyorlangan modullardan quriladi. Qo‘llanilish sohasiga bog‘liq holda quyosh modullari turli konstruktiv yechimlarga va turlicha quvvatli bo‘lishi mumkin. Quyosh batareyalari avtonom elektr energiyasini ta’minlash uchun keng qo‘llaniladi.
Yupqa plyonkali quyosh batareyalari ishlab chiqarishda eng arzon hisoblanadi, to‘g‘ri tushadigan quyosh nurini talab etmaydi, tarqalgan nurlanishda ham ishlaydi va binoning devorida ham o‘rnatilishi mumkin. Ushbu quyosh modullarida yarim o‘tkazgich yupqa qatlamli (qalinlik taxminan bir mikron) holatida shisha yoki po‘latdan tayyorlangan yupqa taglikka o‘tqiziladi. Yarim o‘tkazgichlar sifatida yorug‘likni yutish qobiliyatiga ega bo‘lgan turli materiallar qo‘llanilishi mumkin. Ko‘pincha amorfli kremniy (a-Si: H) yoki polikristall materiallar, masalan tellurid kadmiy (CdTe), mis-indiy (CIS) yoki mis-galliyli diselenid (CIGS) qo‘llaniladi.
Yupqa plyonka monokristallarga nisbatan ancha yaxshi bo‘lib, tuman iqlimli yoki havo doimiy changlanishi mavjud bo‘lgan ishlab chiqarishlarda energiyani ishlab chiqarishning ushbu usuli rentabelli hisoblanadi. 95% holatlarda yupqa plyonkali panellar elektr energiyasini bevosita tarmoqqa uzatadigan («on-grid» tizimlar) tizimlarda qo‘llaniladi.
Yupqa plyonkali panellar uchun yuqori voltli invertorlar va kontrollerdan foydalanish zarur, ular kichik quvvatli maishiy tizimlar bilan birlashmaydi. FIK ni kichikligi (taxminan 10%) sababiga ko‘ra ushbu panellar 10 kVt dan yuqori quvvatli tizimlarda samarali foydalaniladi.
Yupqa plyonkali panellarning mavjud kamchiliklardan biriga quyidagini kiritish mumkin, ularni o‘rnatish uchun katta maydon zarur (monokristall batareyalarga qaraganda taxminan 2 marta ko‘p). Panellarning o‘lchami 1400*800*3 mm, massasi taxminan 20 kg, ishchi kuchlanish 55,7-60 V, ishchi tok 0,9 A, tizimning maksimal kuchlanishi 1000 V. Yupqa qatlamli batareyalarning narxi 1 Vt quvvatga nisbatan 2,5-3$ oralig‘ida o‘zgaradi.
Yupqa qatlamli kremniy quyosh batareyalari ancha oldin ishlab chiqarila boshlandi. Ular soat va kalkulyatorlarda qo‘llanildi. Ularda amorf kremniy yupqa taglikka o‘tqiziladi. Amorf kremniy asosidagi yupqa plyonkali quyosh batareyalarining samaradorligi kristall kremniyli asosidagi quyosh batareyalarinikiga qaraganda anchagina past, ammo ushbu holda yuqori samaradorlik muhim xarakteristika hisoblanmaydi va soat yoki kalkulyator turlaridagi maishiy qurilmalar uchun amorf kremniy asosidagi yupqa plyonkali batareyalar standart hisoblanadi.
Monokristalli quyosh batareyalari bugungi kunda juda mashhur. Ushbu quyosh batareyalari qalinligi 250-300 mkm bo‘lgan kremniy plastinalarni ifodalaydi. Monokristalli quyosh batareyalarining FIK 25% gacha. Batareyalar alyuminiy ramkaga quyiladi va himoya oynasi bilan yopiladi. Monokristall quyosh batareyalari fotoelementlarining ranggi qora yoki to‘q ko‘k bo‘lishi mumkin. Quyosh bateriyalari uylarning tomida o‘rnatiladi va ulardan yoritish chiroqlarida, akkumulyatorlarni zaryadlashda, signalizatsiyasini ta’minlashda, maishiy texnikalarni yoritish va ta’minlashda qo‘llaniladi. Ulanish sxemasi: quyosh panellari-kontroller-akkumulyatorlar-invertor-iste’molchi.
Kontroller – bu elektron qurilma, quyosh batareyalarining zaryadlanishi va zaryadsizlanishini ta’minlaydi, energiya iste’moli rejimlarni o‘zgarganda ta’minot tizimini o‘ta yuklanishdan va qisqa tutashuvdan himoyalaydi. Akkumulyatorlar energiyani jamlash uchun xizmat qiladi, invertor esa akkumulyatorning o‘zgarmas tokini sanoat chatotali o‘zgaruvchan tokka o‘zgartiradi. Monokristall quyosh batareyalarining o‘lchamlari 306*216*18 mm dan 1950*902*50 mm gacha, massasi 0,8 dan 24 kg gacha, ishchi kuchlanish 21,6 dan 59,5 V gacha, ishchi tok 0,29 dan 7,98 A gacha.
Polikristall quyosh batareyasining narxi monokristall qurilmanikiga qaraganda kam. FIK 20% ga yaqin. Polikristall quyosh batareyalari ochiq ko‘k rangda. Qo‘llanish sohalari: maishiy texnikani ta’minlash, yoritish, noutbuklar, mobil telefonlarni ta’minlash va hokazo. Ulanish sxemasi monokristall quyosh panellariniki kabi bir xil.
Quyosh batareyalarining kamchiligi:
- FIK kichik;
- yuza ifloslanganda samaradorlikni pasayishi;
- harorat ortganda fotoelementlarning samaradorligini pasayishi, yuklama qarishiligiga talabchanligi. Ushbu kamchiliklarni bartaraf etish uchun boshqarish kotrollerlardan foydalanish zarurligi;
- vaqt o‘tishi bilan xarakteristikalarini yomonlashishi;
- narxi qimmat.
Quyosh batareyasi quyidagi tartibda ishlaydi.
1. Fotonlar quyosh batareyasining yuzasiga ta’sir etadi va ular ishchi material, masalan kremniy tomonidan yutiladi.
2. Fotonlar modda atomi bilan ta’sirlashadi va undan elektronlarni chiqarib yuboradi. Buning natijasida potensiallar farqi yuzaga keladi. Potensiallar farqini so‘ndirish uchun erkin elektronlar modda ichiga harakatlana boshlaydi. Elektr energiyasi hosil bo‘ladi. Ma’lumki, quyosh batareyasi-bu yarim o‘tkazgich, shuning uchun elektronlar faqatgina bitta yo‘nalishda harakatlanadi.
3. Quyosh batareyasida hosil qilingan tok o‘zgarmas va u yoki iste’molchiga yoki akkumulyatorga beriladi.