Siwilizasiýa ösýärkä, durmuş ýolumyzy goldamak üçin zerur bolan energiýa günsaýyn artýar we gün şöhlesi ýaly täzelenip bilýän çeşmelerimizi ulanmagyň täze we innowasion ýollaryny tapmagy talap edýär we jemgyýetimiziň Ösüşini dowam etdirmegi üçin has köp energiýa döredýär.
Gün şöhlesi asyrlarboýy planetamyzda ýaşaýyş üpjün edýär we mümkinçilik berýär. Göni ýa-da gytaklaýyn gün, gazylyp alynýan ýangyç, gidro, ýel, biomassa we ş.m. ýaly belli energiýa çeşmeleriniň döremegine mümkinçilik berýär. Medeniýet ösüp barýarka, goldaw üçin zerur energiýa durmuş ýolumyz günsaýyn artýar, gün şöhlesi ýaly täzelenip bilýän çeşmelerimizi ulanmagyň, jemgyýetimiziň Ösüşini dowam etdirmegi üçin has köp energiýa döretmegiň täze we innowasion ýollaryny tapmagy talap edýär.
Gadymy dünýäden bäri, gün şöhlesini 6000 ýyl mundan ozal gurlan binalarda dörän energiýa çeşmesi hökmünde gün energiýasyndan peýdalanyp, gün şöhlesiniň ýyladyş görnüşi hökmünde açylýan açyk ýerlerden geçmegine gönükdirmek arkaly ýaşap bildik. Müňlerçe ýyl geçenden soň, müsürliler we grekler tomusda öýlerini gün şöhlesinden goramak üçin sowuk saklamak üçin şol bir usuly ulandylar. 1 Uly penjireli gün penjireleri gün ýylylyk penjireleri hökmünde ulanylýar, günüň yssysyna girmäge mümkinçilik berýär. Içindäki ýylylyk. Gün şöhlesi diňe bir gadymy dünýäde öndürýän ýylylygy üçin zerur bolman, eýsem duzuň üsti bilen iýmitleri gorap saklamak we saklamak üçin hem ulanylýar. Duzlaşanda gün zäherli deňiz suwlaryny bugarmak we ýygnan duz almak üçin ulanylýar. Gün howuzlarynda [1] .Galkynyş döwrüniň ahyrynda Leonardo da Winçi konkaw aýna gün konsentratorlaryny suw gyzdyryjy hökmünde ilkinji senagat taýdan ulanmagy teklip etdi, soň Leonardo kebşirleýiş tehnologiýasyny teklip etdi.Gün radiasiýasyny ulanmak we dokma tehnikasyny işletmek üçin tehniki çözgütlere ýol bermek [1] .Senagat rewolýusiýasy döwründe W. Adams häzirki gün peç diýilýän zady döretdi. Bu peçde sekizburç reflektor emele getirýän sekiz sany simmetrik kümüş aýna aýna bar. Gün şöhlesi küýzäniň goýuljak we gaýnadyljak aýna bilen örtülen agaç gutujyga aýnalar bilen jemlenendir. Birnäçe ýüz ýyl öňe geçiň we gün bug hereketlendirijisi 1882-nji ýylda guruldy [1] .Abel Pifre konkaw aýna 3.5 ulandy m diametri we ony çaphanany herekete getirmek üçin ýeterlik güýç öndürýän silindr görnüşli bug gazanyna gönükdirdi.
2004-nji ýylda Ispaniýanyň Sewilýa şäherinde dünýäde ilkinji täjirçilik konsentrirlenen gün elektrik stansiýasy döredildi. Ispaniýanyň Sewilýa şäherinde gün şöhlesi takmynan 624 metr diňde şöhlelenýär, bu ýerde gün turbinalary bug turbinalary we generatorlary oturdylýar. Bu energiýa öndürmäge ukyply Takmynan on ýyldan soň, 2014-nji ýylda ABŞ-nyň Kaliforniýa şäherinde dünýäniň iň uly gün elektrik stansiýasy açyldy. Zawod 300,000-den gowrak gözegçilik aýnasyny ulandy we takmynan 140,000 öýi 377 megawat elektrik öndürmäge mümkinçilik berdi [ 1].
Diňe zawodlar gurulýar we ulanylmaýar, bölek satuw dükanlaryndaky sarp edijiler hem täze tehnologiýalary döredýärler. Gün panelleri ilkinji gezek çykyş etdi, hatda gün energiýasy bilen işleýän awtoulaglar hem işe başlady, ýöne yglan edilmeli iň soňky wakalaryň biri täze gün- Kuwwatly geýip bolýan tehnologiýa. USB birikmesini ýa-da beýleki enjamlary birleşdirip, eşikden ýolda zarýad alyp boljak çeşmeler, telefonlar we gulakhalkalar ýaly enjamlara birikmäge mümkinçilik berýär. Birnäçe ýyl ozal Riken şäherindäki ýapon gözlegçiler topary Institut we Torah Industriýasy, egin-eşiklere ýylylygy çap edip, öýjügiň gün energiýasyny siňdirmegine we güýç çeşmesi hökmünde ulanylmagyna mümkinçilik berýän inçe organiki gün öýjüginiň ösüşini beýan etdiler .Mikro gün öýjükleri termiki organiki fotoelektrik öýjüklerdir 120 ° C [2] çenli durnuklylyk we çeýeligi. PNTz4T [3] atly materialda organiki fotoelektrik öýjüklerine esaslanýan gözleg toparynyň agzalary .PNTz4T öň Riken tarapyndan döredilen ýarymgeçiriji polimerdirwironmental durnuklylyk we ýokary kuwwat öwrülişiniň netijeliligi, soňra öýjügiň iki tarapy rezin ýaly material elastomer bilen örtülendir [3] .Bu işde ýagtylygyň girmegine mümkinçilik berýän öňünden uzaldylan 500 mikron galyňlykdaky akril elastomerleri ulandylar. öýjük, ýöne öýjüge suwuň we howanyň girmeginiň öňüni alýar. Bu elastomeriň ulanylmagy batareýanyň zaýalanmagyny azaltmaga we ömrüni uzaltmaga kömek edýär [3].
Senagatyň iň görnükli kemçiliklerinden biri suw. Bu öýjükleriň zaýalanmagyna dürli faktorlar sebäp bolup biler, ýöne iň ulusy suw, islendik tehnologiýanyň umumy duşmanydyr. Artykmaç çyglylyk we howanyň uzak wagtlap täsir etmegi netijelilige ýaramaz täsir edip biler. organiki fotowoltaik öýjükleriň [4]. Köplenç kompýuteriňize ýa-da telefonyňyza suw almakdan saklanyp bilseňiz, eşikleriňiz bilen gaçyp bilmersiňiz. Rainagyş ýa-da kir ýuwýan maşyn bolsun, suw gutulgysyz. Dürli synaglardan soň erkin organiki fotoelektrik öýjügi we iki taraplaýyn örtülen organiki fotoelektrik öýjügi, iki organiki fotoelektrik öýjügi 120 minut suwa çümdürildi, erkin organiki fotoelektrik öýjüginiň güýji öwrülişiň netijeliligi diňe peselýär diýen netijä gelindi. 5,4% .Selller 20,8% azaldy [5].
Surat 1. Çümdüriliş wagtynyň funksiýasy hökmünde kadalaşdyrylan kuwwat öwrülişiniň netijeliligi. Grafadaky säwlik setirleri her gurluşda başlangyç güýç öwrülişiniň täsiri bilen kadalaşdyrylan adaty gyşarmany görkezýär [5].
2-nji suratda Nottingem Trent Uniwersitetinde ýüplüge salyp bilýän, soňra dokma dokalýan kiçijik gün öýjügi görkezilýär [2]. Önüme girizilen her bir batareýa, talaplar ýaly ulanmak üçin belli bir kriteriýalara laýyk gelýär. Uzynlygy 3mm we ini 1,5mm [2]. Her kir ýuwulýan otagda ýa-da howa sebäpli kir ýuwulmagyna ýol bermezlik üçin suw geçirmeýän rezin bilen örtülendir. 2 Batareýalar hem rahatlyk üçin niýetlenendir we her biri a Geýeniň derisini uzaltmaýan ýa-da gaharlandyrmaýan usul. Geljekki gözleglerde, 5 sm ^ 2 mata meňzeş kiçijik eşikde diňe 200-den gowrak öýjügiň bolup biljekdigi, iň oňat ýagdaýda 2,5 - 10 wolt energiýa öndürip biljekdigi we Öýjükleriň diňe smartfonlara zarýad bermegi başarmalydygy barada netijä geldi [2].
Surat 2. Uzynlygy 3 mm we ini 1,5 mm bolan mikro gün öýjükleri (Nottingem Trent uniwersitetiniň suraty) [2].
Fotowoltaik matalar energiýa öndürýän dokma önümlerini döretmek üçin iki ýeňil we arzan polimer birleşdirýär. Iki komponentiň birinjisi gün şöhlesinden energiýa ýygýan mikro gün öýjügidir, ikinjisi mehaniki energiýany elektrik energiýasyna öwürýän nanogeneratordan ybaratdyr [ 6]. Matanyň fotowoltaik bölegi polimer süýümlerinden durýar, soňra marganes, sink oksidi (fotowoltaik material) we mis ýod (zarýad ýygnamak üçin) gatlaklary bilen örtülýär. Soňra öýjükler bilelikde dokalýar. kiçijik mis sim we eşige birleşdirildi.
Bu täzelikleriň syry çeýe fotoelektrik enjamlarynyň aç-açan elektrodlarynda ýerleşýär. Aç-açan geçiriji elektrodlar, ýagtylygyň ýygnalmagyna sebäp bolup, ýagtylygyň öýjüge girmegine mümkinçilik berýän fotowoltaik öýjüklerdäki böleklerden biridir. Iň oňat aç-açanlygy (> 80%) we gowy örtük garşylygy, şeýle hem daşky gurşawyň durnuklylygy üçin ulanylýan bu aç-açan elektrodlary ýasamak. 7 ITO möhümdir, sebäbi ähli düzüm bölekleri takmynan deňdir. galyňlygy aç-açanlyk we garşylyk bilen utgaşyp, elektrodlaryň netijelerini hasam ýokarlandyrýar [7]. Gatnaşykdaky islendik üýtgemeler elektrodlara we şeýlelik bilen öndürijilige ýaramaz täsir eder. Mysal üçin, elektrodyň galyňlygyny ýokarlandyrmak aç-açanlygy we garşylygy peseldýär we öndürijiligiň peselmegine getirýär. Şeýle-de bolsa, ITO çalt sarp edilýän çäkli çeşme. Gözleg diňe bir ýetip bolmaýan alternatiwany tapmak üçin dowam edýärITO, ýöne ITO-dan has ýokary bolmagyna garaşylýar [7].
Aç-açan geçiriji oksidler bilen üýtgedilen polimer substratlar ýaly materiallar şu wagta çenli meşhurlyk gazandy. Gynansagam, bu substratlaryň çeýeligi we işleýşini ep-esli peseldýän döwük, gaty we agyrdygy görkezildi [7]. Gözlegçiler çözgüt tapýarlar elektrod çalşygy hökmünde çeýe süýümli gün öýjüklerini ulanmak. Süýümli batareýa elektroddan we elektrodyň ornuny tutmak üçin işjeň material bilen birleşdirilen elektroddan we iki dürli metal simlerden durýar. Gün öýjükleri ýeňil agramy sebäpli wada görkezdi , ýöne mesele demir simleriň arasynda aragatnaşyk meýdanynyň ýoklugy, bu kontakt meýdanyny azaldýar we şeýlelik bilen fotoelektrik öndürijiliginiň peselmegine getirýär [7].
Daşky gurşaw faktorlary hem dowam etdirilýän gözlegler üçin uly itergi berýär. Häzirki wagtda dünýä gazylyp alynýan ýangyç, kömür we nebit ýaly täzelenip bolmaýan energiýa çeşmelerine bil baglaýar. Esasy ünsi täzelenip bolmaýan energiýa çeşmelerinden gün energiýasy ýaly täzelenýän energiýa çeşmelerine gönükdirmek, Geljek üçin zerur maýa goýumdyr. Her gün millionlarça adam öz telefonlaryna, kompýuterlerine, noutbuklaryna, akylly sagatlaryna we ähli elektron enjamlaryna zarýad berýär we matalarymyzy diňe pyýada ýöremek arkaly zarýad bermek üçin gazylyp alynýan ýangyç ulanyşymyzy azaldyp biler. kiçi göwrümde 1 ýa-da 500 adam üçin ähmiýetsiz, onlarça million ulalanda, gazylyp alynýan ýangyç ulanyşymyzy ep-esli azaldyp biler.
Gün elektrik stansiýalarynda gün panelleri, şol sanda jaýlaryň üstünde oturdylanlar, gaýtadan dikeldilýän energiýany ulanmaga we henizem köp ulanylýan gazylyp alynýan ýangyçlaryň ulanylyşyny azaltmaga kömek edýändigi mälimdir. Amerika. Senagat üçin esasy meseleleriň biri ýer almak Bu hojalyklary guruň. Ortaça bir öý diňe belli bir mukdarda gün panellerini goldap biler we gün fermalarynyň sany çäklidir. Spaceeri giň bolan ýerlerde köp adam täze gün elektrik stansiýasyny gurmakdan elmydama ikirjiňlenýärler, sebäbi bu mümkinçiligi hemişelik ýapýar. we täze kärhanalar ýaly gury ýerdäki beýleki mümkinçilikleriň mümkinçiligi. Recentlyakynda köp mukdarda elektrik öndürip bilýän ýüzýän fotoelektrik panelleri bar we ýüzýän gün fermalarynyň esasy peýdasy çykdajylary azaltmakdyr [8]. ýer ulanylmaýar, jaýlaryň we jaýlaryň üstünde gurnama çykdajylary barada alada etmegiň zerurlygy ýok. Häzirki wagtda ýüzýän gün fermalarynyň hemmesi emeli suw desgalarynda ýerleşýär we geljekde ibu fermalary tebigy suw desgalaryna ýerleşdirmek mümkin.Emeli suw howdanlarynyň ummanda köp bolmadyk artykmaçlyklary bar [9]. Adam tarapyndan döredilen suw howdanlaryny dolandyrmak aňsat, öňki infrastruktura we ýollar bilen fermalary gurnap bolýar. Floüzýän gün fermalarynyň hem has öndürijidigi görkezildi suw bilen gury ýeriň arasyndaky temperaturanyň üýtgemegi sebäpli gury ýerdäki gün fermalary. gün paneliniň öwrüliş tizliginiň öndürijiligi. Temperatura bir paneliň näçe gün şöhlesini alýandygyna gözegçilik etmese-de, gün şöhlesinden näçe energiýa alýandygyňyza täsir edýär. Pes energiýalarda (ýagny sowuk temperaturalarda) gün paneliniň içindäki elektronlar bolar dynç alyş ýagdaýy, soň bolsa gün şöhlesi düşende tolgunýan ýagdaýa geler [10]. Dynç alýan ýagdaý bilen tolgunýan ýagdaýyň arasyndaky tapawut naprýa .eniýede näçe energiýa öndürilýändigi. Diňe gün şöhlesini alyp bolmaýarht bu elektronlary tolgundyrýar, ýöne şeýle hem gyzdyryp biler. Gün paneliniň töweregindäki ýylylyk elektronlary güýçlendirip, pes tolgunýan ýagdaýynda goýsa, gün şöhlesi paneli uranda naprýa .eniýe beýle uly bolmaz [10]. suwdan has aňsat ýylylyk, gury ýerdäki gün panelindäki elektronlar has tolgundyryjy ýagdaýda bolup biler, soň bolsa gün paneli has sowuk suwuň üstünde ýa-da golaýynda ýerleşer. Goşmaça gözlegler sowadyş täsiriniň bardygyny subut etdi ýüzýän panelleriň töweregindäki suw gury ýerden 12,5% köp energiýa öndürmäge kömek edýär [9].
Şu wagta çenli gün panelleri Amerikanyň energiýa zerurlyklarynyň diňe 1% -ini kanagatlandyrýar, ýöne bu gün fermalary adam tarapyndan döredilen suw howdanlarynyň dörtden birine ekilen bolsa, gün panelleri Amerikanyň energiýa zerurlyklarynyň takmynan 10% -ini kanagatlandyrar. Kolorado ştatynda ýüzýän ýeri. paneller mümkin boldugyça gysga wagtda girizildi, Koloradodaky iki sany uly suw howdany bugarmak sebäpli köp suw ýitirdi, ýöne bu ýüzýän panelleri oturtmak bilen suw howdanlarynyň guramagynyň öňüni aldy we elektrik öndürildi [11] .Hatda adamyň bir göterimi Gün fermalary bilen enjamlaşdyrylan suw howdanlary azyndan 400 gigawat elektrik öndürmek üçin bir ýyllap 44 milliard LED lampany işletmek üçin ýeterlikdir.
4a suratda ýüzýän gün öýjüginiň 4b surat bilen deňeşdirilende berilýän kuwwatynyň artmagy görkezilýär. Soňky on ýylda ýüzýän gün fermalary az bolsa-da, elektrik energiýasynda şeýle uly üýtgeşiklik döredýär. Geljekde gün fermalarynda ýüzýän mahaly has köpelýär, öndürilen energiýanyň umumy mukdary 2018-nji ýylda 0,5TW-den 2022-nji ýylyň ahyryna çenli 1,1TW-a çenli üç esse artar diýilýär. [12].
Daşky gurşaw taýdan aýtsak, ýüzýän gün fermalary köp tarapdan örän peýdalydyr. Gün fermalary, gazylyp alynýan ýangyçlara garaşlylygy azaltmakdan başga-da, howanyň üýtgemegine kömek edip biljek howa we gün şöhlesiniň mukdaryny azaldar [9] .Süzýän windeliň tizligini peseldýän we gün şöhlesiniň suwuň üstünden azyndan 10% urýan ferma global ýylylygyň onýyllygynyň öwezini dolup biler [9] .Bodürlüligi we ekologiýasy taýdan uly negatiw täsirler tapylmaýar. Paneller ýokary şemalyň öňüni alýar suwuň üstündäki işjeňlik, şeýlelik bilen derýanyň kenaryndaky eroziýany azaltmak, ösümlikleri goramak we höweslendirmek. [13]. Deňiz ýaşaýşyna täsir edýändigi barada takyk netije ýok, ýöne Ekocean tarapyndan döredilen gabykdan doldurylan bio-kül ýaly çäreler bar. Deňiz durmuşyny goldamak üçin fotoelektrik panelleriň aşagyndady.adam tarapyndan döredilen suw howdanlaryna däl-de, açyk suwda fotowoltaik paneller. Gün şöhlesiniň az mukdarda suwlara girmegi bilen fotosinteziň peselmegine sebäp bolýar, fitoplanktonyň we makrofitleriň köp ýitmegine sebäp bolýar. Bu ösümlikleriň azalmagy bilen haýwanlara täsiri azyk zynjyrynyň pes bolmagy we ş.m. suw jandarlaryna subsidiýalara sebäp bolýar [14] .Höne entek bolup geçmese-de, ýüzýän gün fermalarynyň esasy kemçiligi bolan ekosistema zyýan ýetirip biler.
Gün biziň iň uly energiýa çeşmämiz bolany üçin, bu energiýany sarp etmegiň we ony jemgyýetlerimizde ulanmagyň ýollaryny tapmak kyn bolup biler. Her gün bar bolan täze tehnologiýalar we täzelikler muny mümkin edýär. Gün bilen işleýän eşikler köp bolmasa-da. häzirki wagtda baryp görmek üçin gün fermalaryny satyn almak ýa-da ýüzmek, bu tehnologiýanyň ägirt uly potensialynyň ýa-da ýagty geljeginiň ýokdugyny üýtgetmeýär. Floüzýän gün öýjükleriniň ýabany tebigat ýaly umumy bolmagy üçin uzak ýol bar; öýleriň üstündäki gün panelleri. Geýip bolýan gün öýjükleri, her gün geýýän eşiklerimiz ýaly adaty bolmanka uzak ýol geçmeli. Geljekde gün öýjükleriniň gündelik durmuşda biziň aramyzda gizlenmezden ulanylmagyna garaşylýar. Geýimler. Öňümizdäki onýyllyklarda tehnologiýanyň ösmegi bilen gün senagatynyň potensialy çäksizdir.
Raj Şah hakda doktor Raj Şah, 27 ýyl işlän Nýu-Yorkorkdaky Koehler Instrument Company kompaniýasynyň müdiridir. IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, Institutdaky kärdeşleri tarapyndan saýlanan kärdeşi. Fizika, Energetika gözleg instituty we Korollyk himiýa jemgyýeti. ASM bürgüt baýragynyň eýesi doktor Şah ýakynda ASTM-iň köpden bäri garaşylýan ýangyç-çalgy gollanmasy, 2-nji neşir - 15-nji iýul 2020 - Deýwid Phillips - Nebit senagaty habarlary makalasy - Petro Online (petro-online.com)
Doktor Şah Penn döwlet uniwersitetinden himiýa in Engineeringenerligi ylymlarynyň doktory we Londonyň Çarterli dolandyryş mekdebiniň işgäri.Şeýle hem, Ylmy Geňeşiň tertipli alymy, Energetika institutynyň tertipli nebit inereneri we Angliýanyň In Engineeringenerçilik geňeşi Dr.Şah ýaňy-ýakynda ABŞ-nyň iň uly in engineeringenerçilik jemgyýeti Tau beta Pi tarapyndan tapawutlanan inerener hökmünde sylaglandy. Ol Farmingdeil uniwersitetiniň (Mehaniki tehnologiýa), Ouburn uniwersitetiniň (Tribologiýanyň) we Stony Bruk uniwersitetiniň (Himiýa in Engineeringenerçiligi /) geňeş geňeşinde işleýär. Materiallar ylym we in Engineeringenerçilik).
Raj, SUNY Stony Brook-yň materiallar we himiýa in Engineeringenerçiligi kafedrasynyň kömekçisi, 475-den gowrak makala çap etdi we 3 ýyldan gowrak wagt bäri energiýa pudagynda işledi. Raj hakda has giňişleýin maglumaty Koehler Instrument Company kompaniýasynyň müdirinde tapyp bilersiňiz. Halkara Fizika Petro Online institutynda (petro-online.com) işgäri saýlandy
Hanym Mariz Baslious we jenap Blerim Gaşi SUNY-nyň himiýa in engineeringenerligi talyplary, doktor Raj Şah uniwersitetiň daşarky geňeş geňeşine başlyklyk edýär. Mariz we Blerim, NY-nyň Holtzwil şäherindäki Koehler Instrument Inc.-de ösýän tejribe maksatnamasynyň bir bölegidir. okuwçylary alternatiw energiýa tehnologiýalary dünýäsi barada has köp zat öwrenmäge höweslendirýär.
Iş wagty: Fewral-12-2022
