Хүйтэн бүс нутагт нарны энергийг ашиглах боломжтой юу?

Хэрхэн хүйтэн температур нарны самбарын үр дүнтэй ажиллагааг сайжруулдаг вэ

Температурын коэффициент ба нарны самбарын ажиллагааны шинжлэх ухаан

Гадаа хүйтэн болох тусам нарны самбарууд илүү сайн ажилладаг. Энэ нь сөрөг температурын коэффициент гэж нэрлэгддэг зүйлийн дүнд тохиолддог. Энэ нь температур нэг градусаар буурах бүрт хэдэн хувийн чадал өөрчлөгдөж байгааг харуулдаг. Ихэнх энгийн нарны самбаруудын коэффициент -0.3%-с -0.5% хооронд байдаг тул стандарт шалгах цэг болох 25°C (өөрөөр 77°F) температураас доош унах үед илүү сайн ажилладаг. Энэ үзэгдлийн шинжлэх ухаан ч маш сонирхолтой. Температур багасахад самбарын доторх хагас дамжуулагч материалаар электронууд илүү бага эсэргүүцэлтэйгоор хөдөлдөг. Энэ нь фотожуухны эсүүд нарны гэрлийг энерги болгон илүү үр дүнтэй хувиргаж, энергийн алдагдалгүйгээр цахилгаан үүсгэх боломжийг олгодог.

Хүйтэн цаг агаар фотожуухны системд хүчдэлийг яагаад нэмэгдүүлдэг вэ

Цахилгаан үүсгэгч нарны хавтангууд жинхэнэдээ хүйтэн цаг агаарт илүү сайн ажилладаг, учир нь тэдгээрийн доторх материалууд илүү их халдаггүй бөгөөд иймд илүү их хүчдэл үүсгэдэг. Цахилгаан дамжуулдаг утаснууд ч мөн хүйтэн цаг агаарт бага эсэргүүцэлтэй байдаг. Температур 25 градусаас доош унах үед температурын коэффициент гэж нэрлэгддэг зүйлд суурилж, температурын нэг градусын бууралт бүр нарны хавтангийн алдагдсан үр ашгийг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь хойд хагаст -20 хэм болон түүнээс доош температуртай байдаг газруудад бодит ялгааг үзүүлдэг. Хүйтэн цаг агаарт нарны хавтангийн ажиллагааг судалсан судалгаанууд нь нарны гэрэлтэй ижил хэмжээтэй байдалд байгаа бусад халуун газруудынхаас 12-15 хувийн хооронд энерги үүсгэх чадварыг нэмэгдүүлдэг гэж зааж байна.

N-Төрлийн нарны хавтангийн бага температуртай орчин дахь үр ашгийн сайжрал

Хүйтэн цаг агаарт ажиллах үед N төрлийн монокристаллаг байрлага бүхий цахилгаан хялгасан самбарууд нь илүү сайн температурын коэффициенттой байдгаараа ердийн самбаруудаас давуу талтай. Ердийн самбарууд нэг Кельвин градусаар дулаан болж байх тутамдаа 0.35%-иар үр дүнтэй ажиллах чадвараа алддаг бол эдгээр дэвшилтэт самбарууд зөвхөн ойролцоогоор 0.25% үр дүнтэй ажиллах чадвараа алддаг. Энэ нь электронуудын дахин нэгдэх үзэгдлийг багасгадаг арын холболтын загвартаа нуугдмал юм. Энэ практик хувьд юу гэсэн үг вэ гэвэл температур хэвийн хэмээс доош унахад ч эдгээр самбарууд 8-10%-иар илүү үр дүнтэй ажиллаж байдаг. Ийм учраас Арктикийн бүс нутагт олон нарны энерги суурилуулагчид тэдгээрийг илүүд үздэг. Эдгээр самбарууд хүйтний үед ч гадаргуугийнхаа гарцыг хадгалж чаддаг нь их л давуу тал болж өгдөг, учир нь өвлийн үеийн өдөр бол хангалттай нарны гэрэл байдаггүй. Туйлын бүсийн цаг агаарт амьдардаг хамгийн их хүн амын хувьд энэ тогтвортой байдал нь найдвартай цахилгаан хангамжтой эсвэл түгжилтээр дутагдсан байдлын ялгааг тодорхойлж өгч чадна.

Цасны хучилт нь нарны энергийн үйлдвэрлэлд үзүүлэх нөлөө: Хойд Европоос гарсан мэдээлэл

Цахилгаан хялгасан дээр цас борооны давхаржих үед тэдгээрийн цахилгаан үйлдвэрлэх чадвар ихэд буурдаг. Цас шууд наран туяаг бөглөж, гадаргуу дээрх гэрлийн ойлтын байдлыг албедо гэж нэрлэдэг зүйлээс болон өөрчилдөг. Скандинави дахь том цахилгаан станцууд дээр хийсэн судалгаа нь цахилгаан хялгасыг бага зэрэг л ч бүрхэх цас нь хүйтэн үеийн идэвхтэй саруудад энергийн үйлдвэрлэлийг ойролцоогоор 40-60 хувь хүртэл бууруулдаг гэж харуулсан. Харин зузаан давхар цас байвал зарим тохиолдолд бүх нарангийн гэрлийн 90%-иас дээш нь бүрэн бөглөгддөг. Мөн цас маш их ойлгодог учраас гэрлийг цахилгаан хялгасны эсүүд рүү орохын орондоо буцааж салгаж байгаа тул цахилгаан үүсгэх боломжийг алдагдуулдаг. Иймд цахилгаан хялгасан тоглоомнуудыг цаснаас цэвэрлэх энэ нь цас бороо ихээр ордог хүйтэн бүс нутгуудад өвлийн улиралд тогтмол хийх шаардлагатай.

Хүйтэн саруудад цас борооны улмаас гарах цахилгааны алдагдлыг хэмжих

Цас ордог бүс нутгийн энерги үйлдвэрлэлийн загвар нь цасны өндөртэй холбоотойгоор урьдчилан хэлж болох алдагдалыг харуулдаг:

• Хөнгөн цас бага хурдас (<1") нь өдөрт 15–25% цахилгааны хүчийг бууруулдаг
• Дунд зэргийн цасны хурдас (1–3") гарцыг 45–60% бууруулдаг
• Хүнд цасны давхарга (>6") хэд хоногийн турш генераторын ажиллагааг бүрэн зогсоож болзошгүй

Уулархаг бүсэд суурилуулсан системүүд далайн түвшнээс дээш орших хаваршуу бүсэд байрласан системүүдтэй харьцуулахад цасны улмаас 35% илүү их энергийн алдагдалд өртдөг.

Нарны модны дээр цас буухаас сэргийлэх пассив ба идэвхтэй арга хэмжээ

Хичнээн ч хүйтэн улиралд тогтвортой ажиллахын тулд цасаас цэвэрлэх технологи болон автоматжуулсан цас цэвэрлэх систем

Эдгээр өдөртөө зимийн үеийн үйл ажиллагаа нь температурт хамааран зохицуулагдах халаалтын элементүүд болон механик арга замаар гладарсан цас наалдахаас сэргийлж, самбарыг хэт их хөлдөхөөс сэргийлж хангалттай дулаан байлгаж ажиллуулдаг. Харин Мичиганы Их Сургуурийн боловсруулсан онцгой давхарга нь шинэ цасыг бараг л бүх гадаргуугаас гулсаж унах боломжийг олгодог. Нарны гэрэл тусмагц шинэ цасны тухай бол 10-ийн 9 тохиолдолд зөвхөн хоёр цагийн дотор бүрэн арилчихдаг. Скандинав улсуудад хийсэн бодит туршилтууд ч гэсэн итгэл үнэмшилтэй үр дүн гаргасан байна. Эдгээр арга хэрэгслүүд хамтран ажиллах үед цасны улмаас энергийн алдагдал жилд 5%-иас бага болж, хүйтэн климатын бүсэд ажиллаж буй үйлдвэрлэлд томоохон ялгааг гаргадаг.

Хүйтэн бүс нутагт нарны самбарын тохиромжтой налалт, чиглэл болон загвар

Өндөр өргөрт бүс нутагт нарны гэрэл хүртэлтийг тактикийн налуу, чиглэлээр хамгийн их байлгах

Ойролцоогоор 45 градусаас дээш өргөртөд байрлах эдгээр хүйтэн хойд бүс нутгийн нарны хавтангууд нь өвлийн улиралд тэдгээрийн байршил болох өргөртөөсөө ойролцоогоор 15-25 градусаар илүү налуутайгаар суурилуулахад хамгийн сайн ажилладаг. Энэ нь ерөнхийдөө тэдгээрийг 60-75 градусын налалттайгаар суурилуулахыг шаарддаг. Ийм өөрчлөлт хэвийн тохируулгатай харьцуулахад өвлийн улиралд электрик энергийн үйлдвэрлэлийг 18-23 хувийн хооронд нэмэгдүүлж чадна. Нарны хавтанг өмнөт зүг рүү чиглүүлэх нь мөн хамгийн чухал бөгөөд Энгийн Хагас бөмбөлгийн хувьд боломжит нарны гэрлийн бараг бүхнийг хүртэж авдаг - өдрийн гэрлийн бараг 97%-ийг хүртэж авч чадна гэсэн үг юм. 2023 онд Moserbaer Solar-ын хийсэн сүүлийн үеийн судалгаа эдгээр тохируулгууд үнэхээр ажиллагаанд ямар нэгэн ялгааг гаргаж ирдэг болохыг баталгаажуулсан.

Илүү хэвтээ налуу нь пассив цасны шингэлтийг сайжруулж, энгийн байгууламжуудтай харьцуулахад цасны уналтаас үүдэлтэй алдагдлыг 11%-иар бууруулдаг.

Хүйтэн орчинд нарны цацрагийг илүү сайн ашиглах зориулалтаар инженерчлэлийн тохируулга

Хүйтэнд тохируулсан нарны системүүд дараах гурван чухал загварын сайжруулалтыг агуулдаг:

1. Бүтцийн бат бөхжүүлэлт : -40°C хүртэлх температурт тохирсон хөнгөн цагаан хүрээний хэмжээсүүд экстремаль дулааны агшилтыг тэсвэрлэдэг
2. Бага температурт ажилладаг ФВ эсүүд : N-төрлийн TOPCon самбарууд -25°C (-13°F) дээр 94% үр дүнтэй ажиллаж, стандарт PERC модуль (88%) -аас илүү ажилладаг
3. Хоёр талт байгууламж : Хоёр талт самбарууд цаснаас ойсон гэрлийг шингээж, өвлийн улиралд гарцыг 19–27% -иар нэмэгдүүлдэг

Дэвшилтэт суурилуулах системүүд холоос улирлын налууг тохируулах боломжийг олгох бөгөөд усны саармаг шилний давхарга нь мөсний наалдацыг 53% -иар бууруулж, хөлдөөх-хайлах үеийн үед найдвартай ажиллах боломжийг хангана. Эдгээр тохируулгууд нийлж хүйтнийг дамжуулан үүсэх хүчдэлийн давуу талаа ашиглаж, орчны байдалд хамаарах дутагдлыг хамгийн бага болгодог.

Өвлийн саруудад нарны гэрэл багасах асуудлыг шийдвэрлэх

Хүйтэн бүс нутгийн өдрийн гэрэлтэй цаг, нарны хүч чадлын улирлын хувьсах хэлбэр

Хүйтэн өвөлд өдөр маш богино байдаг бөгөөд нарны туяа сулардаг. Тухайлбал, хойд бүс нутагт хүмүүс өдөрт дунджаар зөвхөн 4-5 цаг сул нарны гэрэлд нэрвэгддэг. Гэрлийн хэмжээ багасах нь нарны хавтангийн модулаас орж ирэх фотонуудын тоог багасгаж, тэдгээрийн цахилгаан үүсгэх чадварыг зунтай харьцуулахад 40%-60% хүртэл бууруулдаг. Одоогийн нарны хавтангууд гадаа хүйтэн байхад сайн ажилладаг ч бүрэн хэмжээний гэрэл хүрэхгүй байгаа тул цахилгаан үүсгэх хангалттай гэрэл орохгүй байна. Бодит асуудал температур биш, харин өдрийн турш хавтангийн модул руу хүрч очох гэрлийн хэмжээний хангалтгүй байдал юм.

Богино өвлийн өдөрт энергийн гарц багасах асуудал ба үүнийг шийдвэрлэх арга замууд

Өвлийн улиралд энергийн дутагдлыг бууруулах гурван баталгаат арга зам:

• Нэг кристаллаг хавтангууд салаалсан гэрэлд илүү сайн ажилладаг
• Хоёр тэнхлэгийн хяналтын системүүд богино өдрийн гэрлийн цонхыг хамгийн их ашиглах боломжийг олгодог
• Дулааны буфертэй батарейны банк өдөрт их хэмжээний эрчим хүчийг хадгалах

Эдгээр арга барилыг эрчим хүчний ухаалаг агуулах шийдэлтэй хослуулбал улирлын үйлдвэрлэлийн алдагдал 80 хүртэл хувийг нөхөн төлж болно. Тэдгээрийг өвлийн хувьд тохиромжтой, хатуу урсгалтай, ялангуяа өндөр хойд бүс нутгаар 60°-ийн ойролцоо орших өнцөгтэй хослуулбал нарны гэрэл, байгалийн цас бүрхэх байдлыг илүү сайжруулдаг.

Түгээмэл асуулт

Хүйтэн температур нарны панелийн үр ашгийг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

Хүйтэн температур нь нарны панелийн хагас дамжуулагч материалын эсэргүүцлийг бууруулж, электронуудыг илүү чөлөөтэй хөдөлгөж, үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

Цас хуримтлагдахад нарны панель муу нөлөөтэй юу?

Тийм ээ, цас нарны гэрлийг хааж, эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг ихээхэн багасгаж, заримдаа цэвэршүүлэхгүй бол 90% хүртэл багасдаг.

Нарны панелийн дээр цас хуримтлагдахаас урьдчилан сэргийлэх ямар арга хэмжээ авах вэ?

Аль алинд нь ч дутагдалгүй арга, тоног төхөөрөмжийн уянгын тохируулга, роботын цэвэрлэх систем зэрэг идэвхтэй арга нь цас хуримтлалыг үр дүнтэй бууруулж болно.

Нарны самбар нарны гэрэл багасах өвлийн улиралд яаж нөхөн туслах вэ?

Өндөр үр дүнтэй самбар, хоёр тэнхлэгтэй хяналтын систем, дулаан тэсвэртэй цэнэгийн банкнуудыг ашигласнаар өдрийн гэрэл багасах үеийн нөлөөг бууруулахад тусална.