Возобновляемые источники энергии

Прямое преобразование
солнечной энергии в электрическую
УДК 621.383:621.362
Ю.Д. АРБУЗОВ, В.М. ЕВДОКИМОВ, О.В. ШЕПОВАЛОВА
КАСКАДНЫЕ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ
ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОСНОВЕ ГОМОГЕННЫХ ТУННЕЛЬНЫХ СТРУКТУР
Предложена и исследована новая фотоэлектрическая система, включающая каскадный фотопреобразователь (ФП) на основе туннельных структур гомогенного полупроводника типа n +-pp+(t)n+-p-p+(t) n+-p-p+ сквантовомеханическим эффектом туннелирования носителей заряда на
p+(t)n+ переходе, и концентратор излучения. Решена задача определения оптимальных параметров
структуры и предельного КПД идеализированного каскадного ФП в пренебрежении рекомбинацией
носителей заряда в тонких фотоактивных слоях. Оптимальные значения ширины ФП-элементов
каскада при различных спектрах излучения выражаются через функцию, которая представляет распределение интегрального потока квантов излучения по расстоянию от освещаемой поверхности
полупроводниковой структуры.Установлено преимущество каскадных ФП при концентрации освещения по сравнению с обычными планарными ФП в снижении внутренних потерь мощности ФП.
Определены предельные теоретические и реальные КПД исследованных систем в зависимости от
концентрации излучения и числа ФП в каскаде.
ROKEYA JAHAN MUKTI, ARIFUL ISLAM
MODELING AND PERFORMANCE ANALYSIS OF PV MODULE WITH MAXIMUM
POWER POINT TRACKING IN MATLAB/SIMULINK
This paper presents a detailed approach to develop and characterize generalized photovoltaic (PV) module in Matlab/Simulink environment, which can be a standard for designing PV module. Performance of PV
module with different irradiance, temperature and load conditions is briefly analyzed here. Simulation result
of the proposed model is verified and compared with an existing PV module datasheet which shows a close
similarity with the simulated model. To operate the total system at maximum power point, Maximum Power
Point Tracking (MPPT) following incremental conductance method is employed with proposed PV module.
Undesired output power variation with varying load is eliminated with this tracking technique. Maximum
power is delivered to the load via a DC-DC boost converter. A circuit based simulation model is essential for
a PV module for delivering the output power to the load interfaced with the converter. Our proposed system
shows that output voltage, current and power level exactly matches with the maximum power point of a well
designed PV module which is compatible with various PV modules.
УДК 629.7.064.53
Б.М. АБДУРАХМАНОВ, М.М. АДИЛОВ, М.Х. АШУРОВ, Х.Б. АШУРОВ,
Ш.К. КУЧКАНОВ, С.Е. МАКСИМОВ, Б.Л. ОКСЕНГЕНДЛЕР
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРАНУЛИРОВАННЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ С РЕЗОНАНСНЫМ ТУННЕЛИРОВАНИЕМ НОСИТЕЛЕЙ
ЗАРЯДА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Показано, что создание резонансного туннельного уровня в запрещенной зоне двуокиси кремния,
специально созданная или естественная наноразмерная пленка которой покрывает зёрна микрозернистого кремния, может существенно увеличить электропроводность этого гранулированного полупроводника. Это в сочетании с экспериментально определенными высоким значением коэффициента Зеебека и низкой теплопроводностью может привести к повышению эффективности преобразователей тепловой энергии и инфракрасной составляющей солнечного излучения, созданных на
кремниевой основе, а также других известных термоэлектрических материалов со специальным покрытием гранул.
УДК 621.315.592
М.К. БАХАДЫРХАНОВ, А.Ш. МАВЛЯНОВ, У.Х. СОДИКОВ, М.К. ХАККУЛОВ
КРЕМНИЙ С БИНАРНЫМИ ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ ЯЧЕЙКАМИ, КАК НОВЫЙ
КЛАСС МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ БУДУЩЕЙ ФОТОЭНЕРГЕТИКИ
Показана возможность расширения спектральной области чувствительности кремниевых фотоэлементов за счет формирования, как в объеме, так и на поверхности образцов наноразмерных
структур – квантовых точек на основе бинарных элементарных ячеек вида Si2AnB8-n, что позволит
создать и разработать фотоэлементы.
HAIYING WANG1, NINGHUI ZHU2, XIAOMIN BAI3
RELIABILITY MODEL ASSESSMENT OF GRID-CONNECTED SOLAR
PHOTOVOLTAIC SYSTEM BASED ON MONTE-CARLO
The rapid growth of photovoltaic PV energy utilization and the immense potential for future use dictate a
need to seriously consider the reliability of PV system. In this study, the comprehensive model to assess the
reliability of large-scale and grid-connected PV system was proposed, taking account of weather condition
as well as critical component failure probability. In addition, the sequential Monte-Carlo simulation was also established, combining with the developed model. And this analytical approach was successfully applied
to evaluate the practical PV system in western area of China. The result showed that the reliability increased
as the system capacity increased. And the simulated value become more accurate when the basic model was
modified by more factors, especially by weather condition. While for the fixed-capacity system, the reliability
decreased periodically as the operation time prolonged, which was mainly caused by the PV modules and inverters failure probability.
Гелиоустановки
и их применение
УДК 536.24, 662.997
С.Е. ФРИД1, М.А. КОЛОБАЕВ1, М.Ю. ОЩЕПКОВ2
МОДЕЛИРОВАНИЕ СОЛНЕЧНОГО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ
АККУМУЛЯЦИОННОГО ТИПА
Разработана двумерная численная модель солнечного водонагревателя аккумуляционного типа.
Модель верифицирована путем сравнения результатов моделирования с трехмерными расчетами и
экспериментом. Полученная картина течения позволила подтвердить правомерность использования
при моделировании течения жидкости в баке СВУ зонной модели и предложить упрощенную модель
установки, результаты расчета по которой хорошо согласуются с результатами численного моделирования.
M. NATARAJAN, T. SRINIVAS
STUDY ON SOLAR GEOMETRY WITH TRACKING OF COLLECTOR
In perfect tracking condition, the angle between normal to solar collector’s surface and sunbeam, known
as incident angle is zero to gain maximum energy collection and efficiency. The role of collector orientation
on solar geometry has been studied to increase the collection of solar radiation. In current work, the focused
surface orientations are (i) horizontal (ii) tilted (iii) zenith angle tracking (iv) azimuth angle tracking and (v)
dual axis tracking. Sun earth relations (solar geometry) have been solved for a day, seasons and year. Azimuth angle tracking has been suggested over a zenith angle rotation for single axis tracking developers. The
zenith angle rotation is favoring only in winter season. In perfect tracking, the tilt angle should be equal to
zenith angle and surface azimuth should be equal to solar azimuth angle.
УДК 620.98, 620.97, 620.92
А.В. ДЕСЯТОВ1, О.С. ПОПЕЛЬ2, А.Б. ТАРАСЕНКО2
CРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АВТОНОМНЫХ
ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Рассмотрены возможные схемы электропитания автономной обратноосмотической опреснительной установки, использующей фотоэлектрические преобразователи в качестве одного из первичных источников энергии. С использованием климатических данных ряда регионов, имеющих дефицит пресной воды для питьевых и технических нужд, выполнены технико-экономические оценки использования солнечной энергетики для нужд получения пресной воды в регионах с высоким уровнем
прихода солнечной радиации. Показана перспективность частичного или полного замещения дизельного топлива на энергию, получаемую от фотоэлектрических преобразователей в подобных установках для регионов с высокими уровнем инсоляции и стоимостью дизельного топлива.
Солнечное тепло – хладоснабжение,
аккумулирование
УДК 662.997:697.7
Н.Р. АВЕЗОВА1,2, Р.Р. АВЕЗОВ2, Д.У. АБДУХАМИДОВ1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРЯЖЕННОГО С ЧАСТИЧНО
ЛУЧЕПОГЛОЩАЮЩЕЙ ЛАМИНАТНОЙ ПЛЕНКОЙ СЛОЯ
ЭНЕРГОАКТИВНЫХ СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
ИНСОЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Приведены результаты исследований по определению влияния места сопряжения частично лучепоглощающей ламинатной пленки (ЛП) с поверхностями внутреннего и наружного слоев энергоактивных трехслойных светопрозрачных ограждений (СПО), инсоляционных систем отопления (ИСО)
на их оптические характеристики.
Концентраторы
солнечной энергии
УДК662.997:515.2
А. АБДУРАХМАНОВ, А.А. КУЧКАРОВ,
М.А. МАМАТКОСИМОВ, Ю.Б. СОБИРОВ
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОПТИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ЗЕРКАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРИРУЮЩИХ СИСТЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Проведен анализ структуры пятна рассеяния в фокальной зоне несимметричных зеркальных концентрирующих систем (ЗКС). Представлен обобщенный подход к расчету энергетических характеристик ЗКС технологического и энергетического назначения с учетом несимметричности миделя и
способов изготовления отражающих поверхностей ЗКС (фацет). На основе разработанного подхода проведен анализ энергетических характеристик Большой Солнечной Печи (БСП), определена
структура фокального пятна в БСП, а также вклад каждого гелиостата и полки в общую концентрацию БСП.
УДК 621.311.29:535.8
Д.С. СТРЕБКОВ, А.Е. ИРОДИОНОВ, Н.С. ФИЛИППЧЕНКОВА
НЕСЛЕДЯЩИЕ СОЛНЕЧНЫЕ КОНЦЕНТРАТОРЫ С ЖАЛЮЗИЙНЫМИ
ГЕЛИОСТАТАМИ: МЕЖЛАМЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ
Рассмотрены особенности использования жалюзийных гелиостатов, проанализированы условия
возникновения межламельных эффектов, снижающих оптическую эффективность этих устройств.
Получена функциональная зависимость, связывающая положение Солнца, шаг зеркальных ламелей
гелиостата и их ориентацию для устранения эффектов блокировки и самозатенения. Показано, что
достаточно управлять наклоном зеркальных ламелей, не изменяя расстояния между ними.
Гелиотехническое
материаловедение
УДК 621.315.592
К.М. КУЧКАРОВ1, T.М. РАЗЫКОВ1,3, КРИСФЕРЕКИДЕС4,
Б.А. ЭРГАШЕВ1, Р.Т. ЙУЛДОШОВ1, М.А. ЗУФАРОВ2
ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ
ПЛЕНОК CdTe, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКИ-МОЛЕКУЛЯРНОПУЧКОВОГО ОСАЖДЕНИЯ ДЛЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ
Получены пленки CdTe различного состава методом химически-молекулярно- пучкового осаждения (ХМПО). Исследованы их морфологические и структурные свойства до и после термической обработки. Изучение снимков сканирующего электронного микроскопа и анализ дифракции рентгеновских лучей показали, что пленки CdTe имеют хорошо ориентированную поликристаллическую
структуру с преимущественной ориентацией (111), размер зерен пленок составляет 3-5 мкм,
структура (зерен) пленок более плотная. Это обусловливает возможность выращивания пленок
CdTe различного состава, пригодных для изготовления фотовольтаических приборов.
УДК 621.383
М.А. АБДУКАДЫРОВ1, А.С. ГАНИЕВ1, Р.А. МУМИНОВ2
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА
GaAs /AlGaAs ГЕТЕРОФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ОГРАНИЧЕННЫМ
ПОГЛОЩАЮЩИМ СЛОЕМ
Изучены фотоэлектрические и тепловые свойства GaAs/AlGaAsгетерофотопреобразователей
(ГФП) с подложкой GaP в диапазоне концентраций солнечного излучения Кс =1÷100 в режиме пассивного теплоотвода. Выявлено, что ограничение суммарной толщины GaAs до 5 мкм в гетероструктуре и наличие широкозонногоGaP со сравнительно высокой теплопроводностью между р-n
переходом и теплоотводом, способствуют ослаблению роста температуры р-n перехода почти в 2
раза по сравнению с GaAs/AlGaAs ГФП традиционной конструкции.
Микро гелиоэнергетика
УДК 621.315.592.2
А.В. КАРИМОВ1, Д.М. ЁДГОРОВА1, Б.М. КАМАНОВ2, А.А. ТУРАЕВ3
ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ДИОДНОМ РЕЖИМЕ ВКЛЮЧЕНИЯ
ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА
Приведены результаты исследования полевого фототранзистора при диодном включении в качестве фотопреобразователя. Экспериментально показано, что при интенсивностях освещения до 200
лк наблюдается фотовольтаический эффект с характерной линейной зависимостью тока короткого замыкания и напряжения холостого хода, которые при больших интенсивностях освещения сменяются описываются суперлинейной зависимостью.
Возобновляемые
источники энергии
УДК 662.997:537.22:539.104:661.472
О.М. САЛАМОВ, А.А. ГАРИБОВ, К.Д. СУЛТАНОВА
ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ
ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ ГАЗОВ ИЗ БИОМАССЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
Рассматриваются возможности превращения солнечной энергии в химическую энергию водородосодержащих горючих газов путем пиролиза и газификации биомассы (БМ), в частности скорлупы
фундука и грецкого ореха. Рассматриваются также возможности повышения эффективности процесса. Даются экспериментальные данные о выходе отдельных компонентов полученной газовой
смеси (Н2 , СО, СН4) от температуры процесса. Рассматриваются также возможности снижения
температуры пиролизного процесса путем предварительного облучения БМ ионизирующими  - лучами.
УДК:662.997
Ж.З. АХАДОВ, А.М. СУЛТАНОВ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО
РАЗЛОЖЕНИЯ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ПОТОКА
СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Исследованы возможности увеличения выхода водорода непосредственно из воды фотокатолическим способом с помощью нагрева концентрированным потоком солнечного излучения в две стадии с использованием двух типов катализаторов. На первом этапе изучалась возможность получения протона из воды с помощью твердых водонерастворимых кислотных катализаторов. На втором этапе - с использованием кислотных катализаторов, в частности, разработанных авторами.
При использовании ксилотных катализаторов типа Н-каолинита, Al2O3-B2O3, Ti-SO3 для обработки
воды в проточном режиме, в воде было обнаружено от 6 до 8,5% протонов. Образовавшиеся протоны способны восстанавливаться на второй стадии в фотореакторе до образования водорода за
счет взаимодействия с электронами.
Экономика и экология гелиотехники
УДК: 620.92
Ш.А. АЗИЗОВ
О МЕРАХ ПОДДЕРЖКИ И ФОРМИРОВАНИЯ ЗАКОНОДАТЕЛЬНОНОРМАТИВНОЙ БАЗЫ РАЗВИТИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РЕСПУБЛИКЕ УЗБЕКИСТАН *)
Предложены экономические механизмы, которые позволят стимулировать процесс использования
возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Проведен анализ действующих законов Республики Узбекистан,
которые регулируют отдельные вопросы ВИЭ. Предложены меры по формированию целостной законодательно-нормативной базы по ВИЭ.
ЧАСТЬ I. О МЕРАХ ПОДДЕРЖКИ И МЕХАНИЗМАХ СТИМУЛИРОВАНИЯ
РАЗВИТИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Краткие
сообщения
УДК
621.311.24
Р.А. ЗАХИДОВ, М.В. КРЕМКОВ
ПОТЕНЦИАЛ ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ УЗБЕКИСТАНА
Рассмотрены вопросы оценки потенциала и возможного использования ветровой энергии в
Узбекистане, в том числе создание ветровых электростанций.