И. Т. Алдибеков

24 
2.4 сурет – Фотоэлементтің балама (эквивалентті)
электрлік сұлбасы
Жүктемеде бөлінетін электрлік қуат
: 
𝑃 = 𝐼
ж
𝑈
ж
= 𝐼
ф
𝑈
ж
− 𝐼
ф
𝑈
ж
𝑒𝑥𝑝 (
𝑔𝑈
ж
𝐴𝑘𝑇
).
(2.10) 
Қысқа тұйықталу және бос жүріс режимдері кезінде 
P
=0 , өйткені
I
ж
немесе
U
ж
нөлге тең болады.
Өзара біріктірілген фотоэлектрлік түрлендіргіштер күндік батереяны 
құрайды. Тізбектей және параллель жалғанған ұяшықтар (мысалы, 36 
ұяшықтар) модульдерді құрайды. Өз кезегінде модульдер қуаты бірнеше 
ваттан жүздеген киловаттқа дейін жететін панельдер құрайды. Олар өндірген 
тұрақты ток аккумуляторлық батереяны зарядтауға жұмсалады, одан әрі 
инвертор арқылы стандарттық айнымалы токқа түрлендіріліп, тұтынушыға 
беріледі.
Фотоэлементтің негізгі электрлік параметрлері.
Бір элемент өндіретін 
бос жүріс кернеуі
элементтің өлшемдеріне тәуелді. Токтың мөлшері 
жарықтың қарқындылығына және элементтің жарықтанатын өлшемдеріне 
байланысты.
2.5 суретте фотоэлементтің жүктемелік сипаттамасы көрсетілген. 
Фотоэлементтің қуаты кернеу 0,47 В болған кезде максимал мәніне жетеді. 
Сондықтан фотоэлементтің сапасын дұрыс бағалау үшін оны шығыстық 
кернеу 0,47 В болатындай етіп жүктемелеу керек. 
Жеке фотолементтің 
электрлік параметрлері
стандарттық жағдай 
кезіндегі вольт-амперлік сипаттамалар түрінде көрсетіледі. Стандарттық
жағдайда жарықтық 1000 Вт/м
2
, температура 25 
о
С, АТМ 1,5 (45
о
бойлықтағы
күн спектрі) тең етіп алынады. 
Тұрмыстық мақсатта қолданылатын, номиналды кернеуі 12 В 
аккумуляторлық батареяларды зарядтау үшін фотоэлектрлік стансаларда
қолданған кезде 36 фотоэлементті тізбектей жалғайды. 
Максимал қуатқа сәйкес келетін фотоэлементтің кернеуін 
максимал 
қуат кернеуі (жұмыстық кернеу - U
ж
)
деп, ал токты - 
максимал қуат тогы 
(жұмыстық ток - I
ж
)
деп атайды (3.3 сурет). 36 фотоэлементтерден тұратын 

25 
модульдің жұмыстық кернеуі температура 25
о
С болғанда 16 В …17 В (әр 
элементке 0,45 В….0,47 В ) болады. 
2.5 сурет - Фотоэлементтің жүктемелік сипаттамасы 
Фотоэлементтердің 
жұмысының маңызды 
көрсеткіші олардың 
температуралық режимі
болып саналады. 
Ұзын толқынды инфрақызыл сәулелер фототок тудырмайды, олар тек 
фотоэлементті қыздырады. Фотоэлемент 25 
о
С жоғары бір градусқа қызса, 
онда кернеу 0,002 вольтқа кемиді (яғни 0,4 %/
о
С). Ашық күндері 
фотоэлементтер 60 
о
С...70 
о
С дейін қызады, бұл жағдайда әрқайсысы
0,07 В...0,09 В жоғалтады. Фотоэлементтердің ПӘК-терін есептік деңгейде 
тұрақтандыру үшін элементтерді су немесе ауа арқылы суыту қолданады. 
Әдетте, фотоэлементтің ПӘК-і 10 %...18 % аралағында болады. Өлшемдері
100 мм×100 мм фотоұяшық стандарттық жағдайда 1 Вт...1,6 Вт өндіреді. 
Модулдің бос жүріс кернеуі оның жарықтануына тәуелділігі аз деуге 
болады, ал бірақ жұмыстық ток жарықтануға тура пропорционал. Белгілі бір 
период ішінде қуаты
Р
w
болатын модульдің өндіретін энергия мөлшері: 
W = k P
w
 E /
1000, 
(2.11) 
мұндағы
Е
– белгілі бір период ішінде инсоляцияның (түскен сәуленің
энергиясы) мәні; 
k
– фотоэлементтің қызған кезде қуатының азаюын және модульге 
түсетін сәулелердің түсу бұрышын есепке алатын коэффициент, жазда 0,5 
тең, ал қыста 0,7 тең. 
Күндік электрстансалардың ПӘК-терін жоғарлату тәсілдері
: 
- күн жүрісін қадағалаудың автоматтандырылған жүйесін қолдану, ол 
күн сәулесінің фотоэлектрлік панелдерге перпендикуляр түсуін қамтамасыз 
етеді, бірақ бұл қондырғыларды қолдану қымбат; 

26 
- күн сәулесінің шоғырланғыштарын (концентраторларын) қолдану, 
бірақ бұл жағдайда фотопанелдерді суытуды қамтамасыз етуге тура 
келетіндіктен қондырғы күрделі болады; 
- жаңбыр мен қар, шаң мен бұршақ фотоэлементтердің өндіретін 
энергияның мөлшерін азайтады, олардың активті бөлшектерін сындыру 
қаупін тудырады. Сондықтан фотоэлектрлік панелдердің бетін тұрақты түрде 
тазалап тұру керек. 
Фотоэлектрлік жүйелерді (ФЭЖ) қолдану
. ФЭЖ-ді қолданған кезде 
автономды тұтынушы энергиямен қамтамасыз етіледі немесе өндірілген 
энергияны электр энергиясын таратушы жүйеге береді. 
Жартылай өткізгіштік 
ФЭЖ ең алдымен оның бағасының 
қымбаттылығы маңызды емес жүйелерде (жердің жасанды серігі, ғарыштық 
стансалар және т.б.) қолданылды. 
Қазіргі кезде фотоэнергетика саласы қарқынды дамуда, әсіресе, 
фотоэлементтерді өндіру АҚШ, Францияда, Қытайда, Германияда және 
Жапонияда қатты дамыды. АҚШ-та ауданы 11449 шаршы миль болатын өте 
қуатты күндік электр стансаның құрылысы басталды. 
2015 жылы күн энергиясының үлесі өндіретін энергияның жалпы 
мөлшерінің 15 %...20 % құрауы керек. Қазір фотоэнергетикалық жүйелер 
өндіретін энергияның бағасы (20 цент/кВт∙сағ....40 цент/кВт∙сағ) дәстүрлі 
жолмен өндірілген электр энергиясының бағасынан (10 цент/кВт∙сағ...20 
цент/кВт∙сағ) 1,5...2 есе жоғары екендігіне қарамастан бұл нарықтың үлесі 3,5 
млрд доллардан асты. Болжам бойынша, 2040 жылдан бастап қайта 
жаңғыратын энергетиканың үлесі әлемдік энергетикада басымдылыққа ие 
болады. Фотоэлектрлік жүйелердің бағасы жыл сайын арзандауда, соңғы 10 
жылда жыл сайын 4 % арзандап жатыр. Дамып келе жатқан елдерде де 
фотоэнергетика деген қызығушылық қатты артуда. 
Ольмедилья-де-Аларкондағы (Испания, 2008 ж.) фотоэлектрлік 
стансаның (ФЭС) максимал қуаты 60 МВт құрайды. Әлемдегі ең ірі ФЭС-
лардың бірі саналатын Пуэртояно ( Испания) ФЭС-ының максимал қуаты 50 
МВт (2.6 сурет). 
Автономдық 
объектілерді, 
фермаларды, 
ауылдық 
жерлердегі 
объектілерді энергиямен қамтамасыз ету үшін фотовольтаика жел 
энергетикалық қондырғылармен бірігіп, комплекстік энергетикалық жүйелер 
құрайды (2.7 сурет).
 
2.3.3 
Күн энергиясын электр энергиясына термодинамикалық 
түрлендіру
.
Күн энергиясын электр энергиясына термодинамикалық түрлендіруді 
екі түрге бөлінеді: мұнаралық стансаларды қолдану арқылы және модульдік 
стансаларды қолдану арқылы. Осы екі түрлі стансаларда 
күн энергиясы 
алдымен будың энергиясына түрлендіріледі де, онан кейін бу турбинасына 
жалғанған электргенераторы арқылы электр энергиясына түрлендіріледі
.

27 
2.6 сурет –Puertollano (Пуэртояно) 
электр стансасы, қуаты 50 МВт 
2.7 сурет - Комплекстік 
энергетикалық жүйе
Күндік электр стансалар (КЭС) мынадай негізгі элементтерден тұрады: 
оптикалық жүйе (гелиостаттар); бу қазандары (жылу аккумуляторлары); 
электргенератормен жалғанған бу турбинасы; автоматты басқару жүйесі. 
Гелиостаттар 
әртүрлі 
пішінді 
болады: 
параболоцилиндрлік 
концентраторлар; параболалық концентраторлар; Френель линзасы; жазық 
айналар жүйесі. 
Solar-
1
 
мұнаралы 
КЭС-сының 
(Барстоу, Америка)
қуаты 
10 МВт, 
айналардың ауданы -73,2 мың м
2
, гелиостаттар саны - 1818, бу қазанының 
биіктігі -14 м, диаметрі -7,2 м, будың температурасы - 560 
0
С...1482 
0
С (2.8 
сурет). 
Францияда орналасқан
THEMIS

мұнаралы
 

КЭС-сының қуаты
2,5 МВт, 
айналардың ауданы – 108 мың м
2
, гелиостаттар саны - 201, мұнараның биіктігі 
- 80 м, жылу қабылдайтын беттің температурасы - 505 
0
С, ПӘК-і - 16 %.
Eurelios

жүктеу/скачать 2,7 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: