Պերմի պոլիտեխնիկական համալսարանի գիտնականները խոսել են արևային մարտկոցների արդյունավետության մասին

Արևի օրը՝ մայիսի 3-ին, Պերմի պոլիտեխնիկական համալսարանի գիտնականները պատմել են, թե ինչպե՞ս կարելի է էլեկտրաէներգիա ստանալ արևի ճառագայթներից, ի՞նչ է թաքնված արևային մարտկոցների ներսում, ինչո՞ւ են դրանք ավելի արդյունավետ ձմռանը, քան ամռանը, ինչպես է էլեկտրական մեքենայի մարտկոցը և ո՞ւմ է ձեռնտու արևային մարտկոցների տեղադրումը, քան ՋԷԿ-ից էլեկտրալար քաշելը, գրում է naked-science.ru-ն:

Սիլիցիումն է օգտագործվում որպես արևային մարտկոցների հիմնական շինանյութ, դրա պաշարներն ավազի տեսքով բավականին շատ են: Կիսահաղորդչային արևային բջիջներ արտադրելու համար, որոնցից այնուհետև հավաքվում են արևային մարտկոցները, այդ բնական էլեմենտն անցնում է մաքրման և մշակման որոշակի փուլեր, որից հետո այն վերածվում է բարակ բյուրեղային թիթեղների:

«Արևային մարտկոցի ֆոտոբջիջը երկու սիլիկոնային վաֆլիի «շերտային թխվածք» է: Նրանցից յուրաքանչյուրի մակերեսն ունի պղնձե հաղորդիչներ, որոնք հավաքում են լիցքավորված մասնիկները։ Ֆոսֆորի ատոմներ են ավելացվում դեպի արևի կողմն ուղղված վերին շերտին: Նրանք բյուրեղային շերտի մեջ փոխարինում են սիլիցիումի ատոմների մի մասին և ավելացնում բացասական էլեկտրոնների քանակը։ Ստորին շերտը պարունակում է բորի ատոմներ, որոնք մեծացնում են դրական քվազիմասնիկների քանակը։ Երբ կիսահաղորդիչները շփվում են դրական և բացասական լիցքերի հետ, ձևավորվում է բարակ շերտ, որը կոչվում է p-n (դրական-բացասական) անցում: Այդ բարակ շերտում հայտնվում է էլեկտրական դաշտ, որի շնորհիվ առաջանում է էլեկտրական հոսանք,- ասել է ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր, ընդհանուր ֆիզիկայի ամբիոնի վարիչ Անատոլի Պերմինովը,- Ֆոտոբջջի վերին շերտը սովորաբար ավելի բարակ է լինում, քան ստորինը: Լույսի ճառագայթները (պարտադիր չէ, որ արևային) պետք է ազատ և նվազագույն կորուստներով անցնեն վերին շերտով և հասնեն p-n անցմանը։ Բյուրեղի որոշ էլեկտրոններ կլանում են արեգակնային էներգիան և անջատվում ատոմներից դառնալով ազատ։ Առանձնացված էլեկտրոնի տեղում հայտնվում է դրական լիցքի շրջան («անցք»), որը կարելի է համարել ազատ քվազիմասնիկ։ Բջջում լույսի ազդեցության տակ մեծ թվով ազատ էլեկտրոնների և անցքերի ստեղծման գործընթացը կոչվում է ռեկոմբինացիա։ Էլեկտրական դաշտի պայմաններում անցումում էլեկտրոնները և դրական լիցք ունեցող տարածքները սկսում են կանոնավոր կերպով շարժվել դեպի ֆոտոբջիջի վերին և ստորին սահմանները, որտեղ էլ նրանք ընկնում են պղնձի հաղորդիչների վրա։ Արդյունքում ֆոտոբջիջը վերածվում է էլեկտրական հոսանքի աղբյուրի՝ վերևում բացասական բևեռով, իսկ ներքևում՝ դրական բևեռով։ Նման հոսանքի աղբյուրը կարող է միացված լինել արտաքին էլեկտրական միացմանը և սնուցել տարբեր էլեկտրական սարքեր և գործիքներ»:

Իսկ ո՞ր վահանակներն են ավելի արդյունավետ և ինչո՞ւ:

«Արևային մարտկոցները հավաքվում են ֆոտովոլտային բջիջներից՝ միացնելով դրանք այնպես, որ արտադրեն անհրաժեշտ լարումը և հզորությունը։ Հաճախ արևային մարտկոցի կողմից մատակարարվող լարումը 12 վոլտի բազմապատիկն է, իսկ մեկ արևային մարտկոցի հզորությունը կարող է տատանվել 30-ից մինչև 350 Վտ: Արդյունավետության գործակիցը տատանվում է 17-ից 24 տոկոսի սահմաններում, այսինքն բավականին փոքր է։ Այդ արժեքը մեծապես կախված է նրանից, թե ինչ հիմքով են պատրաստվում արևային մարտկոցները: Եթե ​​ֆոտոգալվանային բջիջները պատրաստված են սիլիցիումի միաբյուրեղներից (մեկ բջիջը մեկ բյուրեղ է), ապա նման վահանակների արդյունավետությունն ավելի քան 20 տոկոս է։ Եթե ​​պանելների նախագծման մեջ օգտագործվում են պոլիբյուրեղներից պատրաստված արևային մարտկոցներ, ապա արդյունավետությունը զգալիորեն նվազում է»,- բացատրել է Անատոլի Պերմինովը։

Մոնոբյուրեղային վահանակները շատ ավելի թանկ են, քան պոլիբյուրեղային անալոգները:  Սիլիցիումի վրա հիմնված ժամանակակից արևային մարտկոցների նորմալ ծառայության ժամկետն ավելի քան 30 տարի է, սակայն պետք է հաշվի առնել այն, որ սիլիցիումային ֆոտոգալվանային բջիջները ժամանակի ընթացքում քայքայվում են, նման սարքերի արտադրած էլեկտրական հզորությունը նվազում է մոտ 10 տոկոսով յուրաքանչյուր 10 տարվա ակտիվ աշխատանքի ընթացքում:

Ինչպե՞ս ավելացնել էներգիայի արտադրությունը:

Արեգակնային մարտկոցի չափերը և դրանում գտնվող ֆոտոբջիջների միացման տեսակը որոշվում են հզորությամբ և լարմամբ: Սովորաբար արևային մարտկոցները համեմատաբար փոքր չափսեր ունեն, բայց դրանք կարող են փոխկապակցվել դրանով իսկ ավելացնելով արտադրվող լարումն ու հզորությունը: Որքան մեծ է արևային մարտկոցի ընդհանուր մակերեսը, այնքան շատ էներգիա է արտդրվում:

«Մի քանի միացված արևային մարտկոցներով ստեղծվում է արևային էլեկտրակայան։ Պետք է հիշել, որ արևային մարտկոցը կայուն լարում է արտադրում, և հոսանքը, որը մենք ուղղակիորեն մատակարարում ենք սպառողին, նույնպես կայուն ​​կլինի։ Ուղղակի լարումը փոխվում է փոփոխականի հատուկ սարքերի՝ ինվերտերների, օգնությամբ, քանի որ կենցաղային և արդյունաբերական տեխնիկայի մեծ մասին պետք է փոփոխական հոսանք»,- ասում է Անատոլի Պերմինովը։

Եթե ​​արև չլինի, արևային մարտկոցները որևէ օգուտ կտա՞ն:

Արևային մարտկոցներն աշխատում են ցանկացած լույսի և ցանկացած եղանակի դեպքում։ Բնականաբար, պարզ արևոտ եղանակին դրանց արդյունավետությունը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան երբ ամպամած է, անձրև է գալիս կամ ձյուն է գալիս: Գիշերն արևային մարտկոցներից էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը գործնականում դադարում է։ Ուստի ցանկացած արևային էլեկտրակայանի սարքավորումները, բացի արևային մարտկոցների և ինվերտորների հավաքածուից, պետք է ներառեն նաև մեծ հզորությամբ հոսանքի կուտակման մարտկոցներ: Նրանք կկուտակեն ավելորդ էլեկտրական էներգիան, որն առաջանում է արևային մարտկոցների կողմից օրվա ընթացքում պարզ եղանակին կամ սպառողների բացակայության դեպքում, ապա   կուտակված էներգիան գիշերը, կամ էլեկտրաէներգիայի առավելագույն սպառման ժամերին կարող է օգտագործվել:

«Կարևոր է նաև նշել, որ արևային էներգիայի ստացման ծախսերի մոտ 30-35 տոկոսը գնում է այդ մարտկոցներին: Բացի այդ, եթե արևային մարտկոցը կարող է աշխատել 25-30 տարի, ապա կուտակման մարտկոցները միայն 7-8 տարի են աշխատում, ապա դրանք պետք է փոխվեն և նորից կլինի արևային էներգիայի տեղադրման ընդհանուր արժեքի մինչև 30 տոկոսով ծախս»,-ավելացրել է տեխնիկական գիտությունների թեկնածու, դոցենտ Շրջակա միջավայրի պահպանության բաժնի վարիչ Ալեքսանդր Սուրկովը:

Որո՞նք են արևային մարտկոցների առավելություններն ու թերությունները:

Նախ, էլեկտրական էներգիայի արտադրության ժամանակ մթնոլորտ արտանետումներ չկան, ինչը պայմանավորված է հենց վահանակների տեխնոլոգիայով: Նրանք նաև ապահովում են ցանցից ինքնավարություն: Դա կարող է օգտակար լինել, օրինակ, բնական աղետների դեպքում, երբ ուժեղ քամիները խախտում են էլեկտրահաղորդման գծերը: Սեփական էլեկտրակայանի սեփականատերերը ստիպված չեն լինի սպասել վերանորոգման ծառայություններին, որպեսզի տունը էլեկտրաէներգիա ունենա։

Թերությունների թվում հարկ է նշել, որ նախկինում արևային մարտկոցները արտադրության և վերամշակման առումով այնքան էլ էկոլոգիապես մաքուր չէին: Միայն վերջերս են գիտնականները ներկայացրել դրանց վերամշակման տեխնոլոգիան։ Կա վերամշակման միայն երկու եղանակ՝ «լավ», երբ գրեթե բոլոր տարրերը հանվում են հին պանելներից և «կոպիտ», որի դեպքում հանվում են միայն ապակին, ալյումինն ու պլաստմասսան։ Եվրոպական ստանդարտների համաձայն՝ արևային վահանակների նյութերի 70 տոկոսը պետք է նորից օգտագործվի։

Ի՞նչ պետք է հաշվի առնել արևային մարտկոցներ ընտրելիս:

«Արևային էլեկտրակայանի արդյունավետությունը որոշվում է արևային օրերի քանակով և պահանջվող էներգիայի սպառմամբ։ Ցանկացած կենցաղային էլեկտրական սարքի անձնագրում (հեռուստացույց, սառնարան, միկրոալիքային վառարան և այլն) նշվում է աշխատանքային լարումը (220 Վ) և էներգիայի սպառումը: Օգտագործելով այդ տվյալները կարելի է հաշվարկել պահանջվող էներգիայի քանակը, որը պետք է արտադրի ձեր մասնավոր էլեկտրակայանը: Այս հաշվարկից որոշվում են արևային մարտկոցների, կուտակման մարտկոցների և ինվերտերի բնութագրերը»,- նշել է Անատոլի Պերմինովը։

Ո՞ր տարածաշրջաններում արևային մարտկոցները կլինեն առավել արդյունավետ և էժան:

«Կիսահաղորդչային նյութերը կորցնում են իրենց կատարողական հատկությունները շատ բարձր կամ շատ ցածր ջերմաստիճաններում: Վահանակին դիպչող արևային էներգիայի մեծ մասը վերածվում է ոչ թե էլեկտրականության, այլ ջերմության։ Դրա շնորհիվ արևային մարտկոցը տաքանում է։ Պարզ ամառային օրը դրա մակերեսը կարող է տաքանալ մինչև 50° C-ից բարձր ջերմաստիճան, նման գերտաքացումը զգալիորեն նվազեցնում է արդյունավետությունը: Հետևաբար, ձմռան արևոտ օրը մարտկոցի արդյունավետությունը զգալիորեն ավելի բարձր է: Բացի այդ, պանելների մակերեսի տաքացումը հանգեցնում է ձյան հալման և անձրևի կաթիլների չորացմանը, ինչը միանշանակ առավելություն է բարեխառն և հյուսիսային լայնություններում դրանք օգտագործելիս»,- ասել է Անատոլի Պերմինովը։

Որոշ շրջաններում արևային մարտկոցները խոստումնալից կլինեն, օրինակ բնակեցված տարածքների հեռավորության պատճառով։

Հայաստանում արևային պանելներ արտադրող առաջին և միակ ընկերությունը Սոլարոնն է։ Տեղադրե՛ք SolarOn արևային կայան և զրոյացրեք էլեկտրաէներգիայի ծախսը:

Գրե՛ք կամ զանգահարեք և ստացեք անվճար հաշվարկ Ձեզ անհրաժեշտ արևային կայանի հզորությանն ու արժեքի վերաբերյալ։

Զանգահարեք 8757, 010 440055

էլ. փոստ ֊ [email protected]