CC BY
0UDK:621.45.038.2 622.79
SUVSIZ EKSTREMAL IQLIM SHAROITI UCHUN YUQORI SAMARALI O'ZINI _SOVUTADIGAN FOTOISSIQLIK BATAREYANI SINOVDAN OTkAZISII_
M.N.Tursunov, X.Sabirov, R.B.Aliqulov*
Kalit so'zlar: fotoelektrik batareya(FEB), fotoissiqlik batareya(FIB), fotoissiqlik qurilma(FIQ), radiator, suv nasosi, ventilyator, reflektor, akkumulyatorlar batareyasi, invertor, kontroller.
Kirish: O'zbekistonda qayta tiklanuvchi energiya manbalari (QTEM) ning hajmi deyarli 51 mlrd.t.n.e ga teng. Bugun dunyoda mavjud texnologiya va uskunalardan foydalanib, 179 mln t.n.e olish mumkin. Bu mamlakatimizdagi qazib olingan yoqilg'ining joriy bir yillik hajmidan uch baravar ko'p. O'zbekiston energiya balansidagi QTEMlaridan hozirgi ishlab chiqarishining 1 foizidan ortiqrog'ini tashkil qiladi. QTEM boshqa manbalari, quyosh, shamol va biomassalar juda kam ishlatilyapti. Oxirgi yillarda quyosh va shamol energiyasidan foydalanish bo'yicha qator loyihalar amalga oshirildi[1, 2-b].
«2023-yilda QTEM energiya tejovchi texnologiyalarni joriy etishni jadallashtirish chora-tadbirlari to'g'risida»gi Prezident qarori (PQ-57-son, 16.02.2023-y.) qabul qilindi. Qarorga ko'ra, 2023-yilda umumiy quvvati 4 300 MVt bo'lgan QTEMlar ishga tushiriladi. Jumladan: 2 100 MVt-yirik quyosh va shamol elektr stansiyalari; 1 200 MVt - ijtimoiy soha obyektlari, xo'jalik subyektlarining bino va inshootlari hamda xonadonlarda o'rnatiladigan quyosh panellari; 550 MVt -tadbirkorlar tomonidan barpo etiladigan kichik fotoelektr stansiyalari. 2023-yil 1 -apreldan respublika hududlarida aholi xonadonlariga kichik quvvatli (umumiy quvvati 50 kVt gacha) quyosh panellarini o'rnatishni rag'batlantirish bo'yicha "Quyoshli xonadon" dasturi amalga oshiriladi. Dastur doirasida aholi tomonidan quyosh panellari orqali ishlab chiqarilgan ortiqcha elektr energiyasining har bir kilovatt-soatiga 1000 so'mdan subsidiya ajratiladi. [2,1-b].
Respublikamizdagi energiya yetishmovchiligi muammosini hisobga olgan holda fizika-texnika instituti olimlari ham chekka hududlardagi aholini muntazam energiya bilan ta'minlash maqsadida yangi tipdagi ko'chma avtonom fotoissiqlik qurilmalarini (AFEQ) ishlab chiqmoqda. Bu yangi tipdagi qurilmalarning FEBlardan farqi, ham energiya samaradorligi ham issiq suv olish imkoniyati borligidir[3, 4-b]. FEBlardan iqlim sharoitlari hisobga olinmasdan foydalanish ularning samaradorligiga katta ta'sir qilishi ko'p ishlarda qayd qilingan. Ayniqsa atmosfera yuqori haroratga ega bo'lgan sharoitlarda FEBning samaradorligi keskin pasayadi [4, 2-b]. Biz taklif etayotgan yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FEB asosidagi FIQ qayd qilingan ta'sirlarni kamaytirishga xizmat qiladi. Yangi turdagi FIB sovitish sistemasi ichki yonuv dvigatellarining sovitish sistemasiga oid prinsipga asoslangan bo'lib, sovitishni suvning maxsus radiator orqali aylanishi ta'minlaydi. Radiator samaradorligini oshirish uchun qo'shimcha ventilyator yordamida radiatordan issiqlikni uzatish nazarda tutilgan [5,3-b]. Ventilyator bevosita FIQdan energiya oladi. Fevral va may oylarida yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FIB da olingan natijalar ijobiy bo'lganligi uchun iyul oyida havo harorati yuqori bo'lgan sharoitda natijalar olindi va ushbu maqolada keltirilgan.
Tajriba qurilmasi va natijalari: Ushbu maqolada foydalanilgan qo'rilma analogi bo'lmagan yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FIQ dir. FIQ ning afzalliklari:
l.Respublikaning barcha hududlarida energiya iste'mol uchun foydalanish.
* Tursunov Muxammad Nishanovich - texnika fanlari doktori bosh ilmiy xodim, Sabirov Xabibillo -texnika fanlari nomzodi katta ilmiy xodim, Aliqulov Ramazon Bahrom o'g'li - tayanch doktorant. O'zR FA Fizika-texnika instituti.
37
2. FIB ning energiya samaradorligini oshirishda doimiy ravishda suv shart emasligi.
3. Asosan bu FIQ dan qishloq aholisining energiyaga bo'lgan talabini qisman qoplash va xo'jalik yumishlari uchun issiq suv bilan ta'minlash maqsad ilingan.
2-rasm yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FIQ ning tarkibiy qismlari keltirilgan: 1) kontroller -kunduzi FIBdan olinadigan elektr energiya yordamida akkumulyator zaryadlanishini nazorat qilishi; 2) Ampermetr, voltmetr - FIB ning toki va kuchlanishini o'lchash; invertor akkumulyatordan (AB) uzatiladigan o'zgarmas 12 V kuchlanishni o'zgaruvchan 220 V kuchlanishga o'zgartirish; 4) radiator - kollektorda qizigan suvni sovitish uchun xizmat qiladi; 5) ventilyator, shamol yordamida radiatorning samaradorligini oshirish; 6) AB elektr energiyani jamg'arib, kerakli vaqtda invertorga uzatish. 7) Zaxiraviy suvni saqlash (sig'imi 20 litr);
1-rasm. Yangi tipdagi FIQ ning old tomondan ko'rinishi
2-rasm. Yangi tipdagi FIQ ning orqa tomondan ko'rinishi.
8) nasos kollektorda qizigan suvni radiator orqali o'tkazib, yana kollektorga uzatishni ta'minlaydi; 9)
Elektron termometr- kollektordagi haroratni nazorat qilish uchun xizmat qiladi; 10) kalit- nasos va ventilyatorni ishlatish uchun xizmat qiladi. Yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FIB dan 2024-yil fevral oyidan sinov tajriba izlanishlari olib borilmoqda. Qish va bahor oylaridagi olingan natijalar yangi tipdagi sovitish sistemasi ega FIB ning energiya samaradorligi yuqoriligi aniqlandi. Bu
maqolamizda yoz faslining iyul oyida natijalari keltirilgan.3-rasmda FIB va FEB laming yuzasiga doimiy 5-rasm. Quyosh nurlanishi oqim zichligining vaqt bo'yicha o'zgarishL ravishda QNO zichligini
perpendikulyar ravishda tushirish orqali olingan QTTlarining qiymatlari keltirilgan. Quyosh elementi
yuza sohasida Quyosh nurlanishi qancha ko'p miqdorda, keng to'lqin uzunligi sohasida yutilsa, FEB samaradorligi ortadi[6, 3-b]. Shuning uchun FIB yuzasiga QNO zichligini oshirish maqsadida FIB ning yon tomoniga reflektorlar o'rnatildi. Soat 9:00 da FIB va FEB larning qiymati bir xil 7,7 A ni ko'rsatgan. Soat 11:00 da (1-rasm) FIQ ning reflektorlari ishga tushirilgan. Reflektorlar QNO zichligini oshirganligi uchun (3-rasm) QTT keskin oshgan, sabab QTT QNO zichligiga proporsionligidir. QTTning maksimal qiymati 12,4 A gacha ko'tarildi. 4-rasmda FIB va FEB larni stasionar holatda o'rnatilib, QTTning vaqt bo'yicha o'zgarish qiymatlari keltirilgan. FIB va FEB larning Toshkentning geografik kenglikdagi asosida 41 daraja kenglikda joylashganligini hisobga olingan[7, 1-b]. Stasionar holat uchun soat 9:00 da FIB va FEB larning QTTlari 6,2 A, bu treker kuzatish holatida olingan natijalardan 1,5 A ga, ya'ni 20 % ga kam ekanligini aniqlangan. Avvalgi o'lchashlar kabi soat 11:00 reflektorlar orqali FIB ning yuzasiga QNO zichligi oshirildi. Buning natijasida QTT ko'tarilganligi 4-rasmda keltirilgan. FIB va FEB larning QTTning maksimal qiymatlari 11,4 A va 8,7 A ni tashkil yetgan. Bu treker kuzatuv holatda olingan maksimal qiymatlardan 1 A va 0 A ga farq qilgan. FEB larning stasionar va treker kuzatuv holatda olingan maksimal qiymatlari farqi nolga teng. Treker kuzatuv holatda FIB va FEB larnig QTT qiymatlari stasionar holatda FIB va FEB larning QTT qiymatlaridan katta bo'lishini 5-rasmda ko'rsatilagn.
5-rasmda treker va stasionar kuzatuv holatda FIB lar sirtiga tushayotgan QNO zichligining vaqt bo'yicha o'zgarishi keltirilgan. Treker holatdagi radiasiya qiymatlari stasionar holatdagi radiasiya qiymatlaridan kattadir (5-rasm). Sabab treker kuzatish holatda FIB ning yuzasiga quyosh nurlari to'g'ri tushadi. Stasionar holatda o'rnatilgan FIB ning yuzasiga dastlab quyosh nurlari burchak ostida tushadi. Keyinchalik bu burchak kamayib, quyosh eng yuqori nuqtaga ko'tarilganda, (qiyom) FIB ning yuzasiga quyosh nurlari tik tusha boshlaydi. Quyosh eng qiyom nuqtasidan og'ganda quyosh nurlari tushish burchagi farqi o'zgarishi natijasida QNO kamayadi.
1-jadval. Oqim zichligining oylik va yillik miqdori,
kkal/sm2(Tos ikent shahrida
Oqim zichligi I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Jami
S 6,4 7,1 12,9 21,3 18,1 21,3 24 22,9 19,1 10,3 8,7 6,0 169,7
S1 2,3 3,1 8,1 14,9 12,2 14,9 16,3 14,7 10,9 6,4 3,3 2,0 99,3
D 2,3 3,9 12,2 4,2 5 4,2 3,8 3,4 3,1 3,0 2,2 2,0 40,1
Q 4,6 9,0 5,0 19,1 17,2 19,1 21,1 18,1 14,0 9,4 5,5 4,0 139,4
Izoh: S-quyosh nurlariga ti
cjoylashgan sirtga tushuvchi to'g'ri QNO; S1 gorizontal sirtga
tushuvchi to'g'ri QNO; D - tarqoq QNO; Q=S'+D - yig'indi QNO[8, 19-b]. Quyosh nurlariga tik joylashgan sirtga tushuvchi to'g'ri QNO iyul oyida fevral oyiga nisbatan 3,3 barobarga, may oyida esa 1,3 barobar katta ekanini 1-jadvalda keltirilgan. Yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FIQ ning samaradorligini keyingi oylarda ham tekshirish maqsad qilingan.
6 va 7-rasmlarda FIB va FEB larning treker kuzatuvi va statsionar holatda olingan SYUKning
vaqt bo'yicha o'zgarishi keltirilgan. Ikkala holatda ham natijalar soat 9:00 dan boshlab olingan. SYUK o'zgarishi vaqt o'tishi bilan kamayib borgan, sabab haroratning o'zgarishiga eng ko'p bog'liq parametr SYUKdir. Kristalli kremniy asosidagi
quyosh elementi (QE) 250 S (sertifikatsiya AM 1 keltirilgan harorat) dan 1 gradus ortiq haroratda SYUK 0,002 V kamayadi (0,4 %/gradus). Ochiq quyoshli kunda QE ning qizishi (yoz oylarida), SYUK 0,07 - 0,09 V ga kamaytirishi mumkin. Bu QE foydali ish koeffitsiyentining (FIK) pasayi shining asosiy sababidir. QEdan olinayotgan kuchlanishning haroratdan kamayishi ilmiy izlanishlarda kuzatilgan [9, 35-b]. FIB ning SYUKning kamayishini oldini olish uchun yangi tipdagi sovitish sistemasidan foydalanib, FIB ni orqa qismi sovitildi. Soat 11:00 dan boshlab yangi tipdagi sovitish sistemasi ishga tushishi bilan SYUK 18,5 V dan 20,5 V gacha ko'tarish kuzatilgan. Havo harorati vaqt o'tishi bilan ko'tarilib, SYUK ham
kamayganligini 6 va 7-rasmlarda keltirilgan. FIB va FEB lardan treker kuzatuvi va statsionar holatda olingan SYUKlarining vaqt bo'yicha o'zgarish qiymatlari bir-biridan farq qilmaganini 6 va7-rasmdan ko'rish mumkin. Bunga sabab ikkala holda ham FIB va FEB larning orqa qismidagi haroratning bir xilligidadir.
8-rasmda FIB ning treker va statsionar holatda kollektordagi issiq suv haroratlarining bir xil qiymatlarga ega ekanligi keltirilgan. Yangi tipdagi sovitish sistemasi orqali FIB ning asosiy parametrlarini oshirish bilan birga undan qishloq xo'jaligida foydalanish uchun issiq suv olishdir. Bu issiq suvni yig'ish uchun FIQ ga 20 l suv idishi o'rnatilgan. 8-rasmda 20o C haroratli suvni harorati 48o C suvgacha ko'tarilganligi keltirilgan. Fevral oylarida bu ko'rsatgich 35oC tashkil qilgan. Suv idishidagi issiq suvni iliq suvga aylantirib, qishloq aholisi uchun dush qabul qilishda, idish-tovoqlar va kir yuvishda va boshqa maishiy yumishlarda foydalanish mumkin. 20 l issiq suvni 30o C temperaturali iliq suvga aylantirishni baholash uchun quyidagi formuladan foydalanamiz.
_ t1V1+t2V2
^ара
Vi
1+V2
(1)
Bu erda, tapa-iliq suv harorati, t1 - issiq suv harorati, ¿2- sovuq suv harorati, V1 - issiq suv
hajmi, V2-sovuq suv hajmi.
480 issiq suvga 200 C haroratli sovuq suvni qo'shish orqali 56 l iliq suv olish mumkin. Bu miqdordagi iliq suv bir xonadondagi oila a'zolarining kunlik ehtiyojlariga yetadi. FIQ dagi suv idishida issiq suv tugab qolsa yana sovuq suvni quyib, issiq suvga aylantirish va FIB ning parametrlarini yaxshilash mumkin bo'ladi.
FEB va tomonidan ishlab chiqarilgan quvvatni quyidagi (2) tenglama orqali ifodalaymiz [10, 78-b].
Pch = Um^M (2)
Yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FIB ning quvvati FEB ning quvvatidan yuqori ekanligini 9-rasmda keltirilgan.
FEB va FIB larni qo'zg'almas holda o'rnatishdan ko'ra uni gorizontal va vertikal o'qlar bo'yicha o'zgartirib, QNO zichligini maksimal tushirish uning quvvatini oshiradi. Soat 11:00 da treker kuzatuv holatda yangi tipdagi sovitish sistemasi ishga tushganda FIB ning quvvati 175 Vt ni, FEB ning quvvati esa 122 Vt ni tashkil etgan. Soat 11:00 da stasionar holatda yangi tipdagi sovitish sistemasi ishga tushganda FIB ning quvvati 161 Vt ni, FEB ning quvvati esa 116 Vt ni tashkil etgan. 9-rasmdan treker kuzatuvi holatda FIB da olingan quvvat qiymatlari stasionar holatda olingan quvvat qiymatlaridan 20 Vt gacha yuqori ekanligi ko'rinib turibdi. Agar uni FEB ning quvvati bilan solishtirsak 60 Vt ga ortiqdir.
Xulosa. Ushbu maqolada iyul oyida FIQ ning fevral va May oylariga nisbatan issiq suv berish qobiliyati 130 C gacha, quvvati esa 5-10 % gacha oshganligini aniqlandi. FIB va FEB larning statsionar holatda samaradorligi treker kuzatuvi holatda olingan natijalaridan past ekanligi ko'rsatilagn. Keyingi ilmiy izlanishlarda yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega FIQ ni yil davomida sinovdan o'tkazish va qurilmaning quvvati 1000 Vt gacha bo'lgan tijorat nusxalarini ishlab chiqish imkoniyati maqsad qilindi.
Adabiyotlar:
1. B.I. Matniyazov, M.R. Aliyev, D.B. Duvarbayev ,,O'zbekistonda qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foylanishning mavjud imkoniyatlari 'Science and Education' scientific journal june 2023/volume 4 issue 6.
2. https://xabar.uz/uz/jamiyat/prezident-quyosh-panellari-boyicha.
3. Tursunov M.N., Sabirov X., Ramazon Aliqulov: "O'ta quruq hududlarda fotoyelektrik batareyalardan samarali foydalanish" "Energiya va resurs tejash muammolari", № 2, 2023, 202 bet.
4. Ali Saleh Aziz, Mohammad Faridun Naim bin Tajuddin, Mohd. Rafi bin Adzman, Makbul A. M.Ramli. Feasibility Analysis of PV/Diesel/Battery Hybrid Yenergy System Using Multi-year Module. International journal of renewable yenerjy research. Vol.8, No.4, December, 2018.
5. Komilov A.G, Muminov R.A., Tursunov M.N. Osenka effektivnosti sistembi solnechnogo elementa i kollektora v usloviyax jarkogo klimata // Geliotexnika. Tashkent, 2008.- №2. - S.32-35.
6. R.A. Muminov, M.N. Tursunov, X. Sabirov, U.Abdiev, B.A. Yuldos'hov, S'h.N. Abilfayziev, "Study of the Parameters of a Photo of a Thermal Battery with a cell Polycarbonate Collector", International Journal of Advanced Research in Science, Yengineering and Technology, vol. 6, no. 12, pr. 12018-12023, (2019).
7. https://geografiya.uz/a-mashgulot/8988-joyning-geografik-koordinatasini-aniqlash.html
8. Jo'rayev T.D. Quyosh issiqlik qurilmalari. Qo'llanma. Toshkent. Dizayn-Press, 2012.
9. Mamadalimov.A.T., Tursunov.M.N. Yarimo'tkazgichli quyosh elementlari fizikasi va texnologiyasi. O'quv qo'llanma. Toshkent. ToshDTU.2002.94 b.
10. H. Shiravi, M. Firoozzadeh. A Novel Proposed Improvement on Performance of a Photovoltaic Water Pumping System: Energy and Environmental Analysis. Journal of Energy and Environment 13(2): 201-208, 2022.
SUVSIZ EKSTREMALIQLIM SHAROITIUCHUN YUQORISAMARALIOZINI SO VUTADIGAN FOTOISSIQLIK BATAREYANISINOVDAN O'TKAZISH
Ushbu maqolada yangi tipdagi sovitish sistemasiga ega fotoissiqlik batareya(FIB) va fotoelektrik batareya(FEB) larning iyul oyidagi parametrlarini fevral va may oylardagi parametrlari bilan solishtirilgan. Va FIB va FEB larni trekker va statsionar holatda olingan parametrlarini solishtirish. FIB va FEB ni trekker holatda parametrlarini o'lchash bu- FIB va FEB larning yuzalariga doimiy ravishda quyosh nurlanish oqim zichligini maksimal tushirish orqali o'lchash tushuniladi. FIB va FEB ni statsionar holatda parametrlarini o'lchash bu- FIB va FEB larni o'rnatilish joyining geografik joylashuvini bilgan holda quyosh nurlanish oqim zichligiga nisbatan qo'zg'almas holda o'rnatib, parametrlari o'lchash tushuniladi. FIB ni yangi tipdagi sovitish sistemasi orqali sovitib, uning samaradorligini FEB ga nisbatan oshirilgan. Yangi tipdagi sovitish sistemasi radiator, suv nasosi, ventilyator, suv idishidan iborat. Bu kabi FIB ni sovitish usuli dunyo bo'yicha analogi yuqligi bilan ahamiyatlidir. Yangi tipdagi fotoissiqlik qurilma(FIQ) da 480 C temperaturali issiq suv olishga erishildi. Trekker holatda maksimal FIB ning quvvati 187 Vt ni, FEB ning quvvati esa 127 Vt ga erishildi. Statsionar holatda maksimal FIB ning quvvati 171 Vt ni, FEB ning quvvati esa 129 Vt ga erishildi.
ИСПЫТАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ САМОХЛАЖДАЮЩЕЙСЯ ФОТОТЕПЛОВОЙ
БАТАРЕИ ДЛЯ БЕЗ ВОДНОГО СУХОГО ЭКСТРЕМАЛЬНОГО КЛИМАТА
В данной стате сравниваются июлские параметры нового типа охлаждающей фототермической батареи (ФТБ) и фотоэлектрической батареи (ФEБ) с параметрами февраля и мая. И сравнить параметры ФТБ и ФEБ, полученные в треккерном и стационарном состоянии. Под измерением параметров ФТБ и ФEБ в треккерном состоянии понимается измерение путем непрерывного снижения максималной плотности потока солнечной радиации на поверхностях ФТБ и ФEБ. Под измерением параметров ФТБ и ФEБ в стационарном состоянии понимают измерение параметров ФТБ и ФEБ путем их установки без перемещения относительно плотности потока солнечной радиации, зная географическое положение места установки. За счет охлаждения ФТБ с помощю системы охлаждения нового типа его эффективность была увеличена по сравнению с ФEБ. Новый тип системы охлаждения состоит из радиатора, водяного насоса, вентилятора и резервуара для воды. Этот метод охлаждения ФТБ важен, посколку имеэт аналоги по всему миру. Горячая вода с температурой 48°С была получена в фототермическом устройстве(ФТУ) нового типа. В режиме трекера максимальная мощность ФИБ составила 187 Вт, а мощность ФEБ — 127 Вт. В стационарном состоянии максимальная мощность ФТБ составила 171 Вт, мощность ФEБ —129 Вт.
TESTING OFA ШОИ-ЕЕЕШЕМСУSELF-COOLINGРИОТОГИЕЕМАЬ ВАТТЕЯУFOR ЕХТЯЕМЕ ШМАТЕ CONDITIONS WITHOUT WATER
This article compares the July parameters of a new type of cooling photothermal battery (PVT) and photoelectric battery (PV) with the parameters of February and May. And compare PVT and PV parameters obtained in the trekker and stationary state. Measurement ofparameters of PVT and PV in the trekker state is understood as measurement by continuously lowering the maximum solar radiation flux density on the surfaces of PVT and PV. Measuring the parameters of PVT and PV in a stationary state is understood as measuring the parameters of PVT and PV by installing them without moving in relation to the solar radiation flux density, knowing the geographical location of the installation site. By cooling the PVT with a new type of cooling system, its efficiency has been increased compared to the PV. A new type of cooling system consists of a radiator, water pump, fan, and water tank. This method of cooling the PVT is important because it has analogues around the
42
world. Hot water with a temperature of 480 C was obtained in a new type of photothermal device (FTD). In the tracker mode, the maximum power of PVT was 187 W, and the power of PV was 127 W. In the stationary state, the maximum power of the PVT was 171 W, and the power of the PV was 129 W.
