Maksim Tank nomidagi Belarus davlat pedagogika universiteti

Fotovoltaik tizimlar

Yorug'lik yoki quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantirish uchun qurilmalar fotosellar deb ataladi (inglizcha Fotovoltaik, yunoncha fotosuratlardan - yorug'lik va elektromotor kuch birligining nomi - volt). Quyosh nurining elektr energiyasiga aylanishi kremniy kabi yarim o'tkazgich materialdan tayyorlangan fotovoltaik kameralarda sodir bo'ladi, ular quyosh nuri ta'sirida elektr tokini hosil qiladi. Fotovoltaik xujayralarni modullarga va ularni o'z navbatida bir-biriga ulash orqali katta fotovoltaik stantsiyalarni qurish mumkin. Bugungi kunga qadar eng katta bunday stansiya AQShning Kaliforniya shtatidagi 5 megavatt quvvatga ega Carris Plain qurilmasidir. Fotovoltaik qurilmalarning samaradorligi hozirda taxminan 10% ni tashkil qiladi, ammo individual fotovoltaik hujayralar 20% yoki undan ko'proq samaradorlikka erishishi mumkin.

Quyosh fotovoltaik tizimlarini boshqarish oson va harakatlanuvchi mexanizmlarga ega emas, lekin fotovoltaik elementlarning o'zida integral mikrosxemalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladiganlarga o'xshash murakkab yarimo'tkazgichli qurilmalar mavjud. Fotovoltaik hujayralar elektr toki bir-biri bilan aloqada bo'lgan turli elektr xususiyatlariga ega bo'lgan ikkita yarim o'tkazgich o'rtasida yorug'lik ta'sirida hosil bo'ladigan fizik printsipga asoslanadi. Bunday elementlarning kombinatsiyasi fotovoltaik panel yoki modulni tashkil qiladi. Fotovoltaik modullar elektr xususiyatlariga ko'ra o'zgaruvchan tokni emas, balki to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqaradi. U ko'plab oddiy batareyali qurilmalarda qo'llaniladi. O'zgaruvchan tok esa vaqti-vaqti bilan o'z yo'nalishini o'zgartiradi. Aynan shu turdagi elektr energiyasi energiya ishlab chiqaruvchilari tomonidan ta'minlanadi, u ko'pgina zamonaviy jihozlar va elektron qurilmalar uchun ishlatiladi. Eng oddiy tizimlarda fotovoltaik modullardan to'g'ridan-to'g'ri oqim to'g'ridan-to'g'ri ishlatiladi. O'zgaruvchan tok kerak bo'lgan joyda tizimga inverter qo'shilishi kerak, u DCni AC ga aylantiradi.
Kelgusi o'n yilliklarda dunyo aholisining muhim qismi fotovoltaik tizimlar bilan tanishadi. Ular tufayli yirik, qimmat elektr stansiyalari va tarqatish tizimlarini qurishga bo'lgan an'anaviy ehtiyoj yo'qoladi. Quyosh xujayralari narxining pasayishi va texnologiyaning yaxshilanishi bilan quyosh batareyalari uchun bir nechta potentsial katta bozorlar ochiladi. Masalan, qurilish materiallariga o'rnatilgan quyosh batareyalari uylarni ventilyatsiya qilish va yoritishni amalga oshiradi. Iste'mol mahsulotlari - qo'l asboblaridan tortib avtomobillargacha - fotovoltaik komponentlarni o'z ichiga olgan komponentlardan foydalanish foyda keltiradi. Kommunal xizmatlar aholi ehtiyojlarini qondirish uchun fotoelektrik elementlardan foydalanishning yangi usullarini ham topishi mumkin.
Eng oddiy fotovoltaik tizimlarga quyidagilar kiradi:

• 
  quyosh nasoslari - fotovoltaik nasos agregatlari dizel generatorlari va qo'l nasoslariga yoqimli alternativ hisoblanadi. Ular suvni eng kerak bo'lganda - aniq quyoshli kunda pompalaydilar. Quyosh nasoslarini o'rnatish va ishlatish oson. Kichkina nasosni bir kishi bir necha soat ichida o'rnatishi mumkin va buning uchun na tajriba, na maxsus jihozlar kerak bo'ladi.
  
• 
  Akkumulyatorli fotovoltaik tizimlar - batareya quyosh generatori tomonidan quvvatlanadi, energiyani saqlaydi va uni istalgan vaqtda foydalanishga imkon beradi. Hatto eng noqulay sharoitlarda va uzoq joylarda ham batareyalarda saqlanadigan fotovoltaik energiya zarur jihozlarni quvvatlantirishi mumkin. Elektr energiyasining to'planishi tufayli fotovoltaik tizimlar har qanday ob-havoda kechayu kunduz ishonchli quvvat manbaini ta'minlaydi. Batareya bilan ishlaydigan fotovoltaik tizimlar butun dunyo bo'ylab yoritish, sensorlar, ovoz yozish uskunalari, maishiy texnika, telefonlar, televizorlar va elektr asboblarni quvvat bilan ta'minlaydi.
  
• 
  generatorlar bilan fotovoltaik tizimlar - elektr energiyasi doimiy ravishda kerak bo'lganda yoki faqat fotovoltaik massiv ishlab chiqarishdan ko'ra ko'proq talab qilinadigan davrlar mavjud bo'lganda, uni generator bilan samarali ravishda to'ldirish mumkin. Kunduzi fotovoltaik modullar kunlik energiya talabini qondiradi va batareyani zaryad qiladi. Batareya zaryadsizlangandan so'ng, motor-generator yoqiladi va batareyalar qayta zaryadlanmaguncha ishlaydi. Ba'zi tizimlarda elektr energiyasiga bo'lgan talab batareyalarning umumiy quvvatidan oshib ketganda, generator energiya etishmasligini qoplaydi. Dvigatel-generator kunning istalgan vaqtida elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Shunday qilib, u ob-havoning injiqliklariga bog'liq bo'lgan fotovoltaik modullarni tungi yoki bo'ronli kun zaxiralash uchun ajoyib zaxira quvvat manbai bilan ta'minlaydi. Boshqa tomondan, fotovoltaik modul jim ishlaydi, texnik xizmat ko'rsatishni talab qilmaydi va atmosferaga ifloslantiruvchi moddalar chiqarmaydi. Fotovoltaik hujayralar va generatorlardan birgalikda foydalanish tizimning dastlabki narxini kamaytirishi mumkin. Zaxira o'rnatish bo'lmasa, PV modullari va batareyalari tungi vaqtda quvvatni ta'minlash uchun etarlicha katta bo'lishi kerak.
  
• 
  Tarmoqqa ulangan fotovoltaik tizimlar - markazlashtirilgan elektr ta'minoti muhitida tarmoqqa ulangan fotovoltaik tizim kerakli yukning bir qismini ta'minlay oladi, ikkinchi qismi esa tarmoqdan keladi. Bunday holda, batareya ishlatilmaydi. Dunyo bo'ylab minglab uy egalari bunday tizimlardan foydalanadilar. Fotovoltaik energiya mahalliy sifatida ishlatiladi yoki tarmoqqa beriladi. Tizim egasi ishlab chiqaradigandan ko'ra ko'proq elektr energiyasiga muhtoj bo'lganda - masalan, kechqurun, keyin ortib borayotgan talab tarmoq tomonidan avtomatik ravishda qondiriladi. Tizim uy xo'jaligi iste'mol qilishi mumkin bo'lganidan ko'ra ko'proq elektr energiyasi ishlab chiqarsa, ortiqcha elektr tarmog'iga yuboriladi (sotiladi). Shunday qilib, kommunal tarmoq fotovoltaik tizim uchun zaxira sifatida ishlaydi, masalan, tarmoqdan tashqari o'rnatish uchun batareya.
  
• 
  sanoat fotoelektr qurilmalari - fotovoltaik qurilmalar jim ishlaydi, qazib olinadigan yoqilg'ilarni iste'mol qilmaydi va havo va suvni ifloslantirmaydi. Afsuski, fotovoltaik stantsiyalar hali kommunal tarmoqlarning arsenaliga juda dinamik ravishda kiritilmagan, bu ularning xususiyatlari bilan izohlanishi mumkin. Energiya narxini hisoblashning joriy usuli bilan quyosh elektr energiyasi hali ham an'anaviy elektr stantsiyalarini ishlab chiqarishga qaraganda ancha qimmat. Bundan tashqari, fotovoltaik tizimlar energiyani faqat kunduzgi soatlarda ishlab chiqaradi va ularning ishlashi ob-havoga bog'liq.