Quyosh energiyasi. Quyosh nurlanishining elektromagnit tarkibi
![shahri — Surakuzni qamal qilgan grek kemalarini yondirib yuborgani haqida
rivoyatlar bor.
XVI asrdan keyin optika bо‘yicha nazariy va tajriba ishlari olib borildi, doira
kо‘zgular va linzalar yordamida quyosh quvvatini yig‘ish masalasi о‘rganildi. Bu
davr l a r d a I. Nyuton, M. V. Lomonosov, Byuffon, O.B. Sosyuar, A. Musho va
boshqalar turli xil tо‘plagichlar va «issiq quti» tipidagi qurilmalarni ishlab
chiqadilar. Byuffon 1747 yilda 68 metr narida turgan о‘tin tо‘ dasini tо‘plagich
yordamida о‘t oldirgan. A.Musho esa 1870 yilda 3—9 atmosfera bug‘ hosil qilib,
bug‘ mashinasini harakatga keltiradigan tо‘plagich yasadi. Keyinchalik
geliotexnikaning rivojlanishiga F. Trom, V.B. Veynburg, CH. G. Abbot, V. N.
Buxman va boshqalar katta hissa qо‘shdilar. Ularning rahbarligida turli xil past va
yuqori haroratli quyosh qurilmalarining yangi konstruksiyalari ishlab chiqildi.
Insolyasiya. Quyosh nurlanishining spektral tarkibi.
Yer sirtidagi biror yuzga to‘g‘ri keladigan quyoshning nuriy energiyasining oz
yoki ko‘pligini belgilashda quyosh radiatsiyasining intensivligi tushunchasidan
foydalaniladi.
Quyosh nurlariga tik joylashgan 1 sm 2
sirtga 1 min da tushuvchi quyoshning
nuriy energiyasini to‘g‘ri quyosh radiatsiyasining intensivligi deb aytiladi.
To‘g‘ri quyosh radiatsiyasining muayyan gorizontal yoki og‘ma sirtga
tushishi insolyatsiya deyiladi [32]. Insolyatsiyaning kattaligi muayyan sirtga
tushuvchi nurlarning tushish burchagiga va to‘g‘ri quyosh radiatsiyasining
intensivligiga bog‘liq. To‘g‘ri quyosh radiatsiyasining quyosh nurlariga tik sirtdagi
intensivligini S xarfi bilan, Quyosh zenitda bo‘lmaganda to‘g‘ri quyosh
radiatsiyasining gorizontal sirtdagi intensivligini xarfi bilan belgilaymiz.
Endi S va orasidagi bog‘lanishni chiqaramiz.Faraz qilaylik, quyosh nurlari
gorizontal sirtning kesimi AS ga teng qismiga tushayotgan bo‘lsin. (1-rasm).
Quyoshning gorizont bilan xosil qilgan burchak masofasini quyosh balandligi deb
yuritiladi va bilan belgilanadi. 1-rasmdan foydalanib ayta olamizki, quyosh
nurlariga tik AV sirtga muayyan vaqtda qancha nuriy energiya tushsa, AS sirtga
xam o‘shancha energiya tushadi.\](https://docx.uz/documents/5d5131be-8786-4eb6-9b4e-0917b88c7ea3/page_6.png?v=1)
![1-rasm. Gorizontal sirtdagi insolyatsiyani hisoblash.
Agar xar qaysi sirtga muayyan vaqtda tushuvchi energiyani orqali
belgilasak, 1 sm 2
sirtga nisbatan quyidagilarni yoza olamiz:
bundanS⋅AB = S⋅AC ёки S= S⋅AB
AC = S⋅sin
Demak,
S= S⋅sin
Bu formuladan Quyoshning gorizontdan balandligi oshgan sari insolyatsiya
kattaligining orta borishini ko‘ramiz.
Gorizontga nisbatan og‘ma sirtlardagi insolyatsini xam yuqoridagi singari
aniqlash mumkin. Masalan, quyosh nurlari gorizont bilan burchak tashkil qilgan
sharqqa tomon og‘ma sirtga tushayotgan bo‘lsin. Quyosh nurlari va og‘ma sirtga
o‘tkazilgan normal orasidagi burchakni,
2-rasm. Og‘ma sirtdagi quyosh radiatsiyasi intensivligini aniqlash.
ya’ni quyosh nurlarining tushish burchagini bilan belgilaylik (rasm). Agar AS
sirtdagi insolyatsiyani deb belgilasak, quyidagini yozish mumkin:
(3)
formuladan ko‘rinadiki, og‘ma sirtdagi insolyatsiya kattaligi to‘g‘ri quyosh
radiatsiyasining intensivligiga va quyosh nurlarining tushish burchagi ga bog‘liq.
Ixtiyoriy tomonga qaratilgan va istalgancha og‘ma sirtga tushadigan to‘g‘ri quyosh
radiatsiyasini quyidagi formula bo‘yicha aniqlash mumkin:
S1=S[sin hΘ⋅cos α hΘ⋅sin α cos (A−a)]
bunda:
-quyosh balandligi,
-og‘ma sirtning gorizont bilan xosil qilgan burchagi,
A - Quyosh azimuti,
A - og‘ma sirtga normal bo‘yicha o‘tkazilgan vertikal tekislik va
meridian tekisligi orasidagi burchak.](https://docx.uz/documents/5d5131be-8786-4eb6-9b4e-0917b88c7ea3/page_7.png?v=1)
![joylarni, issiqlikni kam talab qiladigan o‘simliklarga esa shimolga qaragan qiya
joylarni mo‘ljallash kerak.
Shunday qilib, ixtiyoriy tomonga qaragan va og‘ma sirtlarga tushadigan
quyosh radiatsiyasining kattaligini qishloq xo‘jaligi xodimlari o‘zlarining amaliy
ishlarida hisobga olishlari kerak.
To‘g‘ri quyosh radiatsiyasining intensivligi va insolyatsiyani odatda
sistemadan tashqi birlik da, SI sistemasida esa da o‘lchanadi. Bu ikki
birlik orasidagi munosabat quyidagicha bo‘ladi.
Yer sathidan hisoblangan balandlik ortgan sari to‘g‘ri quyosh
radiatsiyasining intensivligi xam osha boradi, chunki balandlik oshgan sari quyosh
nurlarining atmosferada o‘tadigan yo‘li qisqarib, atmosferaning quyosh
radiatsiyasini yutishdagi va sochishdagi roli kamaya boradi.
Atmosferadan tashqaridagi istalgan nuqtada quyosh radiatsiyasining
intensivligi bir xil bo‘ladi. Shuning uchun atmosferadan tashqarida quyosh
radiatsiyasining intensivligini quyosh doimiysi deb yuritiladi.
Termayadro reaksiyasi quyoshning ichida temperatura t 0
= 20 mln. 0
C ga
yetganda boshlanadi. Shuning uchun termayadro energiyasi yer yuzidagi barcha
energetik resurslarning birinchi manbai hisoblanadi; ko‘mir, neft, gaz;
gidroenergiya; shamol va okeanlar energiyasi.
Quyosh yer yuzida barcha energiya turlarining manbai hisoblanadi. Quyosh
har sekundda o‘rtacha 88 x 10 24
kaloriya issiqlik yoki 368 x 10 12
TVt energiya
tarqatadi. Ammo bu energiya miqdorining atigi 2 x10 -6
%, ya’ni 180x 10 6
TVt
miqdorigina yer yuzasiga yetib keladi. Shu miqdor ham yer yuzidagi barcha
doimiy energiya ishlab chiqaruvchi qurilmalarning energiyasidan taxminan 5000
barobar ko‘pdir [37].
Quyosh radiatsiyasi oqimi hamda tushayotgan energiya yig‘indisi
to‘g‘risidagi ma’lumotlar quyosh kadastri hisoblanadi. Quyosh kadastri
to‘g‘risidagi ma’lumotlar quyidagi ko‘rsatgichlarga asosan yig‘iladi:
-quyosh radiatsiyasining gorizontal tekislikka tushayotgan oylik va yillik
yig‘indilari;
-gorizontal tekislikka to‘g‘ri normal-urinma holatida tushayotgan quyosh nurlari;
-quyoshning nur sochish vaqti.
Umuman quyosh radiatsiyasi oqimi hamda tushayotgan energiya yig‘indisi
to‘g‘risidagi ma’lumotlarni quyidagi usullar bilan olish mumkin:
-aniq geografik nuqtadagi ma’lumotlarni hisoblash yo‘li-analitik usul bilan;](https://docx.uz/documents/5d5131be-8786-4eb6-9b4e-0917b88c7ea3/page_9.png?v=1)
![Quyosh fotoenergetikasining rivojlanishi texnolo gik jih atdan о‘ n g‘ ay b о‘ lib
ba h osi juda arzon va foy dali ish koeffitsiyenti katta b о‘ lgan yarim о‘ tkazgichli
quyosh batareyalar ishlab chi q arish bilan bo g‘ li q dir.
Hozir gi va q tda foydali ish koeffitsiyenti 10—12 fo iz b о‘ lgan P — p о‘ tishli
kremniyli fotoelementlar kо‘plab ishlab chi q arilmo q da. Bunday fotoelementlar
yorda mida q uyosh nurini elektr energiyasiga aylanti ruvchi s amarali q urilmalar
tayyorlanib, ulardan turli m a qs adlarda foydalanilmo q da. Q uyosh batareyalarda
kremniy dan yasalgan fotoelementlar alo h ida о‘ rin tutadi. Q uyosh
fotoelementlarining foydali ish koeff itsiyenti mamlakatimiz va Ame r i ka olimlari
tomoni dan 15- 26 foizgacha k о‘ tarildi. Arsenid Galliy, fosf id galliy, sulfid va
tellurid kadmiy asosida q uyosh energiyasi dan t о‘g‘ ridan-t о‘g‘ ri elektr energiyasiga
ay lantiradigan yangi foto elementlari joriy q ilindi.
Hozi rgi kunda R— A
x ClO
1-x — PCaAS — n — CaAS ti zi mi asosida olingan getero
fotoelementlar yuqori haroratda (100—200)°C va 2000 karra yoritilganlikda ham
s amarali ishlaydi[44]. Bunday fotoelementlarning b ir kva drat santimetr yuzasidan
2500 karra yi g‘ ilgan q u yos h n urida 20—30 Vt elektr q uvvati olish mumkin. Yarim
о‘t kazgichlar asosida yoru g‘ lik energiyasini rivoj lantirishda yoru g‘ likni nisbatan
kichik yuzaga t о‘ plovchi botiq k о‘ zguli (konstruktor) moslamalar mu h im a h am iyat
kasb etadi.
Quyosh nurlanishi oqim zichligi.
Quyosh Yer sharini yorug’lik va issiqlik bilan ta’minlab turuvchi birdan-bir
manbaidir. U Yerga nisbatan diametri 109marta, sirti 11,9 ming, xajmi 1,3 mln. va
massasi 332,5 ming marta katta bо‘lgan gazsimon shardir. Quyosh Yer sharidan
qariyb 150 mln. km uzoqlikda joylashgan bо‘lib, bu har sekundda koinotga 3,83 •
10 26
jo ul miqdorida issiqlik energiyasini sochadi. Bu Sirdaryo GRESining
quvvatidan 1,3 • 10 17
marta kattadir.
Quyosh atrofidagi har bir planeta о‘z kesim yuzining kattaligiga va
Quyoshga nisbatan uzoqligiga qarab tegishli miqdordagi energiyani oladi.
Jumladan, Yer shariga har sekundda tushayotgan energiya miqdori Quyosh
sochayotgan barcha energiyadan 2,2 mlrd. marta kam bо‘lib, 17,4 - 10 17
joulni
tashkil etadi. Bu energiyaning 36 %ini atmosfera qatlami qaytaradi, 17%ini yutib
qoladi, qolgan qismigina Yer sirtiga yetib keladi. Yetib kelgan energiyaning yarmi
dengiz va okean suvlarini bug‘latish uchun sarf etiladi, 1% ini о‘simliklar dunyosi
iste’mol etishini hisobga olgan taqdirda ham, qolgan energiya miqdori yiliga 35-
10 17
kVt. soatni tashkil etadi. Bu esa bir kecha-kunduzda butun insoniyat iste’mol
qilayotgan jami energiyadan qariyib 39 ming marta kо‘pdir. Bunday katta ener -
giyadan tо‘liq foydalanish imkoniyati yо‘q, albatta. Shunday bo’lsa ham, 200x100
km 2
maydonga tushayotgan Quyosh nuri, gelioqurilmalar foydali ish koeffitsiyenti](https://docx.uz/documents/5d5131be-8786-4eb6-9b4e-0917b88c7ea3/page_12.png?v=1)
![xarakteristikasini aniqlash uchun ishlatiladi. x(λ,l) kattalikka susayish ko‘rsatkichi
deb ataladi, uning kattaligi
τ(λ)=∫ χ(λ,l)dl ,
-muhitning optik qalinligi. Demak, susayish ko‘rsatkichi optik qalinlikka teng.
Ko‘p hollarda
χ(l) ko‘rsatkichni hisoblashda, birlik uzunlik bo‘yicha
xisoblanmasdan, massa yoki modda hajmi bo‘yicha(birlik yuzaga) hisoblanadi.
Xususiy holda “o‘nli susayish koeffsenti”dan ham foydalaniladi.
χ10(λ,l)=0.4343 x(λ,l),
“Susayish ko‘rsatkichi” va “optik qalinlik”tushunchasidan foydalanishda
yer atmosferasini “yorug‘likni susaytiruvchi muhit deb qaraladi. Optik
qalinlik atmosferadan tik yo‘nalishi uchun ishlatiladi:
τ(λ,o)=∫ h0
Hχ(λ,h)gh ,
va z zenit masofasi uchun:
τ(λ,z)=M (z)∫h0
Hχ(λ,h)dh ,
Integrallash balandlik bo‘yicha olinadi, h
0 - kuzatuvchining balandligi, N-
atmosferaning tashqi chegarasi.
M (z)= τ(λ1z)
τ(λ1o),
kattalikka atmosfera yoki havoning tik yo‘nalishdagi massasi deb ataladi. Agar
atmosferani yassi parallel qatlamlardan iborat deb qaralsa va refraksiya hisobga
olinsa unda:
M (z)=sec Z,
ga teng deb qarash mumkin, atmosferaning massasi birinchi yaqinlashishda faqat
to‘lqin uzunlikka bog‘liq bo‘ladi.
YOrug‘lik nurini susaytiruvchi muhitning yana bir asosiy xarakteristikasi
ρ(λ)
tozalik koeffitsentidir. U muhitdan o‘tgan nurning, dastlabki nurga nisbatiga
teng: (3.19) va (3.20) formuladan:
ρ(λ)= J(λ)
J0(λ)=l−τ(λ),
Boshqa zenit masofasi uchun
J(λ1t)=J0(λ)ρ(λ)M(t)= J0(λ)e−e(λ)M(z),
(3.18), (3.19), (3.20) tenglamalar faqat monoxramatik nurlar uchun o‘rinli.
λ1 va λ
2 pektral oraliq uchun (6) intergal qiymat orqali yozamiz:
∫ λ1
φλ2
J(λ1t)dλ =∫ λ1
λ2J0(λ)e−[λ]M(z)dλ =∫ λ1
λ2J0ρ(λ)M[z]dz ,](https://docx.uz/documents/5d5131be-8786-4eb6-9b4e-0917b88c7ea3/page_25.png?v=1)
Quyosh energiyasi. Quyosh nurlanishining elektromagnit tarkibi