Minorali quyosh elektr stansiyalari va ularning energetik xususiyatlarini o‘rganish. Quyosh nurlarining konsentratorlari va ularning xususiyatlarini o‘rganish

Minorali quyosh elektr stansiyalari va ularning energetik xususiyatlarini o‘rganish. Quyosh nurlarining konsentratorlari va ularning xususiyatlarini o‘rganish.
Quyosh energetikasi sohasida XIX asr quyosh kuch mashinalari asri bo‘ldi. Birinchi zamonaviy quyosh kuch mashinasi fransuz muhandisi Avgust Bernard Musho tomonidan yaratilgan. 5 metr diametrli ko‘zgu va minutiga 2,5 tonna suvni tortib tashlovchi nasosdan iborat bu ulkan mashina 1864-yil 22-sentabrda Jazoirda ishga tushirilgan. Prof. A. Musho 1878-yilda Parijda o‘tkazilgan Butunjahon ko‘rgazmasida gazeta bosib chiqaruvchi taranni harakatga keltiruvchi quyosh mashinasini namoyish etdi (10-rasm ). Shu davrda amerikalik muhandis Jon Erikson (1803–1889-yy) 2,5 o.k. quvvatli quyosh kuch mashinasini yaratdi.1902–1908- yillarda Kaliforniyada X.E.Uilsi va Jon Boyl tomonidan 6 va 20 o.k. quvvatli quyosh mashinalari ishga tushirildi. 1901 yilda A.G.Aneas 15 o.k. quvvatli quyosh qurilmasini ishga tushirdi; shu yili Pasadenda mashhur quyosh bug‘ mashinasi barpo etildi. 1911-yilda Fladelfiyada Frank Shuman va S.V. Boyzlar quyosh kuch mashinasining modelini yig‘dilar va ikki yildan so‘ng bunday mashina Qohiradan 16 km uzoqlikdagi Meadi (Misr) aholi punktida 100 o.k. quvvat bilan ishlab Nil daryosidan suv tortib irrigatsiya maqsadlarida va 4200 m2 paxta maydonini sug‘orishda foydalana boshladi. 1921-yilda prof. Rudolf Shtraubel yaratgan quyosh pechida bir necha sekund mobaynida po‘latni erish temperaturasidan yuqori temperaturani hosil qilishga erishildi. 1918-yildan so‘ng AQShda turli quyosh qurilmalari uchun patentlar berildi va bu qurilmalarning ayrimlari bevosita ko‘lamga ega bo‘ldi. Ayniqsa, bu sohada yetakchi olim S.G.Abbot tomonidan turli xil quyosh qurilmalari, jumladan issiq suv olishga imkon beruvchi qurilmalar yaratildiki, ular janubiy Shtatlarda keng qo‘llanila boshladi. 1920–1940-yillarda quyosh energiyasidan kommunal va maishiy xizmat sohasida foydalanish bo‘yicha dastlabki tajribalar o‘tkazildi. Shu yillarda Kaliforniyada Aleksandr Makleyledj suv va havoni qizdirib beruvchi yassi quyosh kollektorlari bilan jihozlangan bino loyihasini yaratdi. 1939-yilda Massachuseti texnologiya institutida J.Xottel va B.Voerts rahbarligida birinchi “quyosh uyi” qurildi. Quyosh suv isitgich qurilmalari bilan jihozlangan birinchi katta bino 1939-yilda Edison Kurt Ekstensionz loyihasi asosida Floridada qad ko‘tardi. “Pan Ameriken Solar Xite Ink” firmasida birinchi bor ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yilgan bu quyosh suv isitgichlari ikki qavat shisha bilan qoplangan po‘lat qutilar shaklida bo‘lib, unda oval shaklidagi mis quvurlar ishlatilgan va suvni 830C gacha isitib bergan. Shundan boshlab Kaliforniya, Florida, Texas va Arizon shtatlarida quyosh uylarining turli-tuman konstruksiyalarini yaratish, qurish va foydalanish ommaviy tus oldi. Yevropoda birinchi dastlabki quyosh uylarining qurilishi Gardner va Kurtislar tomonidan 1956- yilda Angliyada boshlangan.
Fransiyaning Odeylo qishlog‘ida 1968-yilda arxitektor Mishel tomonidan ikkita va 1972-yilda amlakatning shimoliy sharqida joylashgan Shovensi-lyo-shato aholi punktida yana bitta shunday binolar qurildi. Bu binolarning barchasida kollektorlar janub tomonda vertikal o‘rnatilgan. Quyosh energiyasi hisobiga kollektorlar orqali o‘tayotgan havo qizib tabiiy konveksiya yo‘li bilan bino ichiga yo‘naladi va uni isitadi. O‘tgan asrning 70-yillarida Fransiyaning dengiz sathidan 1800 metr balandlikda joylashgan Odeyo qishlog‘ida Feleks Tromb rahbarligida dunyoda birinchi bo‘lib quvvati 1000 kW bo‘lgan yuqori temperaturali ulkan “Quyosh pechi” ishga tushirildi. Qiyalatilgan maydonda Quyoshga qaratib o‘rnatilgan va har birining sirti 45 m2 dan bo‘lgan 63 dona geliostat yordamida quyosh nurlari bir vaqtning o‘zida 9 qavatli uyning shimoliy devori rolini ham o‘ynovchi 2500 m2 yuzali paraboloid ko‘zguga uzatiladi. Paraboloid ko‘zgudan qaytgan nurlar yerdan 18 metr balandlikdagi fokusda yig‘iladi. 40 sm diametrli fokal sohada 1100 kW gacha issiqlik quvvati hosil bo‘ladi va temperatura 38000C gacha ko‘tariladi. Fokusda har qanday moddani eritish mumkin. Masalan, qalinligi 12 mm bo‘lgan po‘lat plitada 1 minut ichida futbol to‘pidek teshik hosil bo‘ladi, atrofdagi jismlar esa sovuqligicha turaveradi. Pech yilida o‘rtacha 200 kun ishlagan. Bu qurilma hozirgi davrda yaroqsiz holga kelib qolgan.

Odeyodagi “Quyosh pechi”ning umumiy ko‘rinishi va ishlash sxemasi.
Quyosh issiqlik qurilmalarini (suv isitgichlar, suv chuchitgichlar, uylarni isitish va sovitish, xlorella yetishtirish va h.k. ) yaratish va amalda qo‘llash bo‘yicha Rossiya va Turkmaniston olimlari (V.A.Baum, B.N.Tarnijevskiy, R.B.Bayramov va boshq.) tomonidan olib borilgan ilmiy-tadqiqot va amaliy ishlarning salmog‘i kattadir. Umuman olganda quyosh energiyasi dastlab olimlar uchun tadqiqotlar obyekti hisoblangan bo‘lsa, hozirgi davrda u butun dunyoda juda katta amaliy ahamiyat kasb etayotgan industriyaning yangi sohasiga aylandi. Birinchilardan bo‘lib quyosh issiqlik qurilmalarini yaratish, tadqiq etish, sinovdan o‘tkazish va nihoyat ularni amalda qo‘llashda M.Telkes, G. Lyof, X.K.Xottel, F.Daniel, X.B.Sarjan, I.Dyuffi, J.Xobzob, S.Endrassi, V.Rodes (AQSh), F. Molaro, V.A.Baum (Rossiya), X.Xeyvud, E.Golding, L.Gardner, E.Kurtis (Buyuk Britaniya), F.Tromb, M. Foks (Fransiya), N.Robinson, X.Tabor (Isroil), J.Nabbia, G.Geatano,V.Storelli (Italiya), J.Setter, G. Adank, O. Pikkard (Shveysariya), K.Azkarraga, B.Blanko (Ispaniya), X.Tamiya, M.Yamagimachi, S.Goto (Yaponiya), M.L.Gxan, K.N.Matur, M.L.Kxana (Hindiston) va boshqa olimlarning xizmatlari benihoya kattadir.
Keyingi davrlarda quyosh suv isitgichlarini o‘rnatish quyosh energiyasiga boy bo‘lgan O‘rta yer dengizi atrofidagi mamlakatlar, Yaponiya va Avstriya, shuningdek Kolumbiyada odatga kirib ulgurdi. Hozirgi paytda faqat AQSh ning o‘zida umumiy maydoni 10 million m2 ni tashkil etuvchi zamonaviy quyosh kollektorlari ishlatilmoqda va buning evaziga har yili 1,5 mln.tonna yoqilg‘i tejalishiga erishilmoqda. Yevropoda esa har yili issiqlik quvvati 1,5 ming MW ga ekvivalent bo‘lgan 3 mln.m2 yassi quyosh kollektorlari o‘rnatilib ishga tushirilmoqda.
Yassi quyosh kollektorlaridan tashqari vakuum quvurli kollektorlardan foydalanish miqyosi ham kengayib bormoqda. Vakuum quvurli kollektorlar issiqlik tashuvchi moddani yozda 2500 C gacha, hatto bulutli qish kunlarida 350 C gacha qizitishi mumkin. Bu kollektorlar ayniqsa quyosh radiatsiyasi intensivligi nisbatan pastroq hududlarda asqotadi. Quyosh suv isitgichlarini ishlab chiqarish va o‘rnatish bo‘yicha Xitoy jahonda yetakchilik qilmoqda. 2007-yilda bu mamlakatda 150 million kishi yashagan 40 million oila quyosh suv isitgichlaridan foydalangan bo‘lsa, 2008-yilda yangidan 31 million m2 (22 GW) va 2009-yilda 42 million m2 (29 GW) shunday qurilmalar barpo etildi. Shunday qilib, Xitoyda o‘rnatilgan quyosh suv isitgichlarining umumiy maydoni bugunga kelib 200 million m2 dan ortib ketdi. Mamlakatda 2020-yilga borib 300 million m2 binolarni quyosh suv isitgichlari bilan jihozlash rejalashtirilgan. E’tiborli tomoni shundaki, Xitoyda ishlab chiqarilayotgan quyosh geliokollektorlari bazaviy modelining narxi xuddi shunday model uchun g‘arb mamlakatlarinikidan taxminan 80 %ga arzon. Ayniqsa, bulutli va hatto manfiy temperaturali kunlarda ham ishlay oladigan samarador vakuumli kollektorlarni qo‘llash orqali quyosh qurilmalarining bunchalik ommalashib ketishiga erishish mumkin bo‘ldi.
Xuddi shuningdek, Isroilda ham quyosh suv isitgichlari keng qo‘llaniladi, 95 % xonadonlar shunday sistemalar bilan jihozlangan. 1950-yillarda yangi Isroil davlati hukumati yoqilg‘i yetishmasligi tufayli kechqurun soat 22:00 dan ertalab soat 6:00 gacha suv isitishni taqiqlab qo‘ygan edi. 1953-yili muhandis Levi Issar tomonidan quyosh suv isitgichlari yaratildi va ular 1955-yilda doktor Svi Tavor tomonidan takomillashtirilib zamonaviy holga keltirdi. 1953-yili Levi Issar Isroilda quyosh suv isitgichlarini ishlab chiqaruvchi NerYah birinchi tijorat kompaniyasiga asos soldi. 3 yildan so‘ng muhandis mamlakat bosh vaziri David Ben-Guriondan 1000 isroil lirasi miqdorida mukofot oldi. Ammo, mamlakat quyosh nurlanishiga boy bo‘lishiga qaramay 1967-yilda bor-yo‘g‘i 20 % aholi quyosh suv isitgichlaridan foydalangan. 1970-yillardagi energetik inqirozdan so‘ng isroil Knesseti 1980-yilda qabul qilgan qonunga ko‘ra mamlakatda quriladigan barcha yangi uylarda quyosh suv isitgichlari o‘rnatilishi shartligi belgilab qo‘yildi. Faqat barcha iste’molchilar uchun yetarli miqdorda issiq suv ishlab chiqarishga qodir qurilmalar uchun tomining maydoni yetishmasligi inobatga olinib 24 qavatdan yuqori etib qurilgan binolar bundan istisno qilingan. Natijada, Isroil (shuningdek, Kipr ham) hozirgi paytda kishi boshiga quyosh energiyasidan foydalanish bo‘yicha jahonda eng ilg‘or mamlakatlardan hisoblanadi. Bugun 85 % uy bekalari quyosh isitish tizimlaridan foydalanmoqdalarki, buning natijasida mamlakatda har yili ikki million barrel neft tejalmoqda.

Isroildagi quyosh uylari.
O‘zbekistonda quyosh energiyasidan foydalanishga oid dastlabki ilmiy tadqiqotlar 1925-yillarda hududning gelioenergetik imkoniyatlarini o‘rganish maqsadida aktinometrik o‘lchovlar o‘tkazishdan boshlangan. 1931-yilda Samarqandda asosan quyosh energiyasidan foydalanish masalalari bilan shug‘ullanuvchi Markaziy Osiyo instituti tashkil etilgan. Bu ilmiy maktabda asosan parnik tipidagi quyosh qurilmalariga oid nazariy tadqiqotlar olib borilgan va ular asosida quyosh suv isitgichlari, suv chuchitgichlari, meva-sabzavot quritgichlari va issiqxonalarning turli konstruksiyalari va tajriba namunalari yaratilgan. 1928–1937- yillarda Toshkentda K.G.Trofimov tomonidan maishiy va qishloq xo‘jaligi sohasiga oid quyosh qurilmalarini yaratish va texnik xarakteristikalarini o‘rganish bo‘yicha tadqiqotlar o‘tkazilgan. 1934-yilda Toshkentda geliotexnik tadqiqotlar laboratoriyasi tashkil etilgan. Bu laboratoriya negizida 1943-yilda O‘zbekiston Fanlar Akademiyasining fizika-texnika instituti tashkil topgan. 1946-yilda F.Molaro loyihasi asosida Toshkentdagi konserva zavodi binosining tomida 10 metr diametrli paraboloid konsentrator ishga tushirilgan. O‘z davrida o‘lchami va nurlarni to‘plash aniqligini yuqoriligi bo‘yicha dunyoda tengi bo‘lmagan ushbu quyosh nurlanishi konsentratori konserva zavodini issiqlik energiyasi bilan ta’minlash bilan birga, bug‘ generatori, ko‘p bosqichli suv chuchitgich va quyosh isitish tizimlarining issiqlik-texnik xarakteristikalarini o‘rganish maqsadida bir qator eksperimental tadqiqotlar o‘tkazish uchun laboratoriya rolini ham o‘tagan. 1959-yilda O‘zbekiston FA fizika-texnika instituti tarkibida geliotexnik tadqiqotlar laboratoriyasi, 1963-yilda esa to‘rtta ilmiy-tadqiqot laboratoriyaga ega geliofizika bo‘limi tashkil etildi. Bu ilmiy maskanda quyosh energiyasini issiqlik va elektr energiyasiga aylantirish, quyosh nurlanishi konsentratorlari va pechlarini yaratish va ulardagi yuqori temperaturalar sharoitida tadqiqotlar o‘tkazish, termoelektrik generatorlar va tashqaridan issiqlik uzatiluvchi gazporshenli dvigatellar asosida energiya o‘zgartirgichlarni ishlab chiqish bo‘yicha keng ko‘lamdagi ilmiy-tadqiqot va amaliy ishlar olib borildi. O‘tgan asrning 70–yillarida Buxoro va Qarshida o‘ziga xos geliotexnika maktablari shakllandi. Buxoro va Qarshi davlat pedagogika institutlari (hozirgi davlat universitetlarida) asosan past potensialli quyosh qurilmalarini yaratish, tadqiq qilish va ularni amaliyotda qo‘llash bilan bog‘liq samarali ishlar amalga oshirildi. Jumladan, Buxoro geliotexniklari (B.M.Ochilov, T.D.Jo‘rayev, R.A.Axtamov) tomonidan 1970-yilda Qizilqum sahrosining markaziy qismida joylashgan Boymurodquduq aholi punktida 700 m2 sathli parnik va 100 m2 qiya-pog‘onali tipidagi, 1975-yilda esa Qaraqatta aholi punktida 504 m2 sathli qiya-pog‘onali quyosh suv chuchitish qurilmalari barpo etildi va sinovdan o‘tkazildi. 1982-yilda Buxoro viloyati Sofirkon tumanidagi «Jilvon» davlat xo‘jaligida foydali yuzasi 960 m2 bo‘lgan “GKSU-960” quyosh radiatsion quritish qurilmasi o‘rnatildi (Z.T.Toirov) va o‘tkazilgan tajribalar davomida uning har bir kv/m. yuzasi yil davomida 100–120 kg quruq meva-sabzavot tayyorlash imkonini berishligi aniqlandi. Issiqlik akkumulatorli gelioissiqxonalarning turli konstruksiyalari yaratilib (T.A.Sodiqov, Q.B.Boybo‘tayev, Yu.N.Yoqubov, B.Xayriddinov, A.B.Vardiyashvili) Buxoro va Qashqadaryo viloyatlari tabiiy sharoitlarida sinovdan o‘tkazildi va amalda qo‘llashga tavsiya etildi. J.M.Murodov tomonidan parabolosilindrik konsentratorli generatorga ega bo‘lgan, sutka davomida uzluksiz ishlashga mo‘ljallangan geliomuzlatgichning tajribaviy modeli yaratildi (1960–1966-yy.). Qurilmaning ishchi moddasi ammiakga boyitilgan kalsiy xlorid bo‘lib, uning muzxonasida sutka davomida 3–4 kg muz hosil qilindi va kameradagi o‘rtacha harorat 3–40C ni tashkil etdi. Qurilmaning asosiy kamchiliklaridan biri konsentratorni vaqti-vaqti bilan quyosh nurlariga tik joylashtirishni talab etilishi edi. 1972–1980-yillarda O.H.Shodiyev, B.M.Ochilov va R.M.Mirzaxo‘jayevlar tomonidan quyosh muzlat-gichlarining yangi konstruksiyasi yaratildi. Qurilmaning generatori sifatida parabolosilindrik konsentrator o‘rniga texnikaviy jihatdan ancha qulay bo‘lgan “issiq quti” tipidagi kollektor tizimidan foydalanildi. “XAB-120” deb nomlangan geliomuzlatgich 120 l hajmga ega bo‘lib unda sutka davomida sut, go‘sht va meva-sabzavotlarni saqlashga imkon beruvchi harorat hosil qilindi. Paxta chigitini quyosh nuri bilan impulsli nurlantirib uning unib chiqishi va hosildorligini oshirishiga ijobiy ta’sir ko‘rsatuvchi qurilma (M.Q.Qahhorov) yaratildi va xlorellani qiya-pog‘onali gelioqurilmada yetishtirib uning suspenziya pastasini yig‘ish texnologiyasi (Q.O.Mo‘minov) ishlab chiqildi. 1978-yilda Buxoro geliouskunalar zavodi ishga tushirildi va unda ishlab chiqarilgan gelio suv isitgichlar Respublikaning turli hududlarida qurilgan “quyosh uylari”da qo‘llanildi. Afsuski, bu zavod zamonaviy talablarga javob beraolmagani sababli hozirgi paytda faoliyat ko‘rsatmaydi. Hozirgacha O‘zbekiston hududidagi turli maskanlarda o‘rnatilgan quyosh kollektorlarining umumiy sathi 40 ming m2 dan oshadi.
O‘tgan asrning 80-yillarida Respublikada geliomaterialshunoslikni rivojlantirish va Katta quyosh reaktorini barpo etish ishiga dadil kirishildi. 1986-yilda O‘zbekiston Fanlar Akademiyasi tasarrufida “Fizika-Quyosh” ilmiy ishlab chiqarish birlashmasi-ning tashkil etilishi bu sohadagi ishlarni yanada jadallashuviga olib keldi. Shuni alohida ta’kidlash joizki, quyosh energiyasidan foydalanish sohasida o‘zbekistonlik olimlar tomonidan olib borilayotgan ilmiy-tadqiqot ishlari va bu sohada erishilgan yutuqlar allaqachon dunyo olimlari tomonidan e’tirof etilgan. Buni 1965 yildan yurtimizda nashr qilinayotgan “Geliotexnika” xalqaro ilmiy jurnalining AQShda ingliz tiliga tarjima qilinib dunyoning ko‘plab davlatlariga tarqatilayotganidan ham anglash mumkin. Geliotexnikaning rivojlanishida yurtimizdan etishib chiqqan U.O.Oripov, G‘.Yo.Umarov, S.A.Azimov, R.A.Zohidov, R.R.Avezov, B.M.Ochilov, A.A.Abdurahmonov, S.L.Lutpullayev, M.S.Saidov va boshqa taniqli olimlarning xizmatlari kattadir. Bugungi kunda mamlakatimizda quyosh energiyasidan foydalanish sohasida ilmiy-tadqiqot va amaliy ishlarni yanada yuqori bosqichga ko‘tarish uchun katta imkoniyatlar yaratilgan. O‘zbekiston Fanlar Akademiyasi “Fizika-Quyosh” ilmiy ishlab chiqarish birlashmasining fizika-texnika, materialshunoslik institutlari, energetika va avtomatika instituti, M.Ulug‘bek nomidagi O‘zbekiston Milliy universiteti, Toshkent davlat texnika universiteti, Buxoro, Farg‘ona va Qarshi davlat universitetlarida quyosh energiyasini issiqlik va elektr energiyasiga aylantirish va geliomaterialshunoslik sohasida fundamental tadqiqotlar va amaliy ishlanmalarni ishlab chiqarishga joriy etish, shuningdek geliotexnika sohasi uchun yuqori malakali kadrlarni tayyorlash bo‘yicha keng ko‘lamli ishlar olib borilmoqda. “Foton” ochiq aksionerlik birlashmasida rossiyalik hamkorlar bilan birgalikda bir necha kW quvvatli fotoelektrik batareyalar, O‘zbekiston FA fizika-texnika institutida elektron boshqaruv tizimga ega kremniyli quyosh batareyalari, “Enkom”, “Qurilishgelioservis”, «MIR SOLAR», “Tashkent-Zenner JV”, “Arabboy”, “Ekoenergiya” kabi korxonalarda quyosh kollektorlari va boshqa turdagi gelioqurilmalarni ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yilgan.