6-Mavzu: Noananaviy va tiklanuvchi energiya manbalari. Alternativ va tabiiy energiya manbalari. Quyosh energiyasi

6-Mavzu: Noananaviy va tiklanuvchi energiya manbalari. Alternativ va tabiiy energiya manbalari. Quyosh energiyasi
Energetika jamiyat hayotida muhim o’rin tutadi. U turli-tuman ehtiyojlarni qondirish imkoniyatlarini bir necha barobar orttirishga imkon beradi. Insoniyat sivilizatsiyasining rivoji doimo ishlatilayotgan energiyaning hajmi va turlari bilan chambarchas bog’liqdir. Biroq, milliy va jahon iqtisodiyotining bugungi kundagi rivoji tabora energiya resurslarining haddan ortiq ko’p ishlatilishi va unga bog’liq holda ular hajmining kamayib borishiga sabab bo’lmoqda. Bu o’z navbatida resurslar taqchilligi va ekologiya muommolarini keltirib chiqarmoqda. Bunday sharoitda insonlarda, jumladan maktab o’quvchilarida energiyadan oqilona foydalanish haqidagi tushunchalarni hosil qilish dolzarb ahamiyatga ega. Ushbu jarayonda umumta’lim fanlari orasida fizika fani alohida o’rin tutadi. Shuningdek o’qituvchi tamonidan O’zbekistonda barqaror rivojlanish konsepsiyasi va unda keltirilgan quyidagi muommolariga e’tibor qaratilishi lozim. - Respublika hududlaridagi ekologik vaziyatni yaxshilash; - atrof-muhitni muhofaza qilish va uni yaxshilash; - kelgusi avlodlarga saqlab qolish maqsadida Yer va suv resurslaridan oqilona foydalanish; - noan’anaviy va qayta tiklanuvchi energiya manbalarini o’zlashtirish. Hozirgi vaqtda biz energiyani asosan elektr energiyasi ko’rinishida iste’mol qilamiz va elektr energiyasi olishning turli usullaridan keng foydalanamiz. Quyidagi diagrammada elektr energiyasi olishning hozirgi kundagi an’anaviy, noan’anaviy va kelajakda ishlatilishi ko’zda tutilgan usullari keltirilgan: Deagrammada keltirilgan usullarning har biri o’ziga xos afzalliklar va kamchiliklarga ega bo’lib u yoki bu usulning ishlatilishi tabiiy resurslarning joylashuvi, energiyaga bo’lgan ehtiyoj va boshqa sabablarga ko’ra aniqlanadi.

Energiya olishning an’anaviy usullarini o’quvchilarga tushuntirishda eng ko’p ishlatilayotgani issiqlik elektr stansiyalaridir (I.E.S.). Issiqlik elektr stansiyalari o’z tarkibiga ko’ra gaz, ko’mir va neft mahsulotlari bilan ishlovchi elektr stansiyalarini hamda uran yadrosi bo’lishida ajraladigan issiqlik hisobiga ishlovchi atom elektr stansiyalari (AES)ni o’z ichiga oladi. Birinchi tur elektr stansiyalarining ishlashi yoqilg’i zahiralarining kamayishi va yonish mahsulotlarining ekologiyaga ta’siri bilan chegaralangan. Atom elektr stansiyalarining ishlashida xomashyo resursi deyarli chegaralanmagan. Lekin AESlari ishlatilishi bilan bog’liq quyidagi muammolar mavjud:
1. Radiatsiya ta’sirida reaktor materiallarining tez ishdan chiqishi va radioaktiv moddalarning tashqariga chiqib ketishi.
2. Radioaktiv chiqindilarni saqlash muammosi.
3. Yadro reaktorlarida mukammal xavfsizlik tizimini yaratish qiyinligi.
4. Hozirgi kunda ko’p ishlatilayotgan tez neytronlarda ishlovchi briderlarda ko’p miqdorda plutoniy yig’ilishi va atom bombasi uchun asosiy xomoshyo bo’lgan plutonning yomon niyatli kishilar qo’liga tushish ehtimoli mavjudligi.
Bugungi kunda AQSHning Texas universitetida Mayk Kotschenreyter boshchiligidagi tadqiqotchilar guruhi gibrid ko’rinishidagi sintez – parchalanish qurilmasini yaratdilar. Markazida neytron manbai mavjud bo’lgan va sintez reaksiyasiga asoslanib ishlovchi CFNC(Compakt Fusion Neutron Source) reaktori yengil suv bilan faoliyat yurituvchi odatiy AES lardan ajralib chiqadigan transuran chiqindilar yordamida ishlaydi. Elektr energiyasi olishning noan’anaviy usullarini o’quvchilarga tushuntirganda energiya resurslari uchun xomoshyoning chegaralanmaganligi, ekologik tozaligi va qayta tiklanishi bilan an’anaviy usullardan farq qiladi. Bu usullar ichida oxirgi yillarda eng yaxshi o’rganilganligi va keng qo’llanilayotgani Quyosh panellari va shamol generatorlari yordamida elektr energiyalarini olish yo’lga quyildi. Bu sohada O’zbekistonda ham ancha ishlar amalga oshirilgan. Masalan Quyosh fizikasi ilmiy ishlab chiqarish birlashmasida Quyosh batariyalarini ishlab chiqarish yo’lga qo’yilmoqda. O’zbekiston energitika vazirligi tashabbusi bilan Danyadan shamol generatorlari Farg’ona viloyatining Bekobod tumaniga keltirib o’rnatilmoqda. Bizning Respublikamiz uchun istiqbolli noan’anaviy usullardan biri bioenergetikadir. Hozirgi kunda biogaz olish uchun mo’ljallangan qurilmalarning juda ko’p loyihalari ishlab chiqilgan. Bu qurilmalar birdaniga ikki vazifani, biogaz yoqilg’isini olish va sifatli chirindi o’g’it ishlab chiqarishni amalga oshiradi. Geotermal, vulqon energiyasidan foydalanishda turli xildagi gazlar ajralishi bilan bog’liq bo’lgan ayrim ekologik masalalarni ham hal etish lozim bo’ladi. Dengiz suvini ko’tarilishi va to’lqinlar energiyasidan foydalanishning effektiv qurilmalari ishlab chiqilgan va kichik quvvatli iste’molchilarni ta’minlash uchun muvaffaqiyatli ishlatilmoqda. Noan’anavuy energiya olish usullari qanchalik tabiiy va ekologik jihatdan maqsadga muvofiq bo’lmasin ular energiyaga bo’lgan ehtiyojni to’la qanoatlantirmasligi mumkin. Shuning uchun ham kelajakning asosiy energiyasi sifatida atom energiyasi qaralmoqda. Atom energiyasidan foydalanishning birinchi usuli uran yadrosi bo’linishi energiyasi va uning muammolari haqida yuqorida aytib o’tildi.
Yadro energiyasidan foydalanishning ikkinchi usuli – termoyadro sintezi energiyasidir. Bu borada salkam 70 yildan buyon ishlar olib borilayotgan bo’lsada boshqariladigan termoyadro sintezi haligacha amalga oshmadi. Bu yerdagi asosiy muammolarga issiqlikka chidamli yangi materiallar yaratish, kuchli bir jinsli magnit maydonlar va yuqori haroratli o’ta otkazuvchan materiallar hosil qilish masalalarini keltirish mumkin. Ushbu ma’lumotlarni yuqorida zikr etilgan mavzularda tushuntirib o’tilganda o’quchilarda fanga qiziqishi ortishi bilan birga tabiatga nisbatan ehtiyotkorona munosabatda bo’lish, kologik hafni oldini olish tushunchalari shakllantirdi. Kelajakdagi ilmiy tadqiqot yo’nalishlaridan biri sifatida kimyoviy energiyani to’g’ridan- to’g’ri elektr energiyasiga aylantirish masalasi qaralmoqda. Bu holda galvanik elementlardan farqli holda yoqilg’ining oksidlanish energiyasini elektr energiyasiga aylantirish ko’zda tutilmoqda. Masalan AQSH astronavtlarini Oyga yetkazgan “Apollon” kosmik kemasida vodorod yonilg’i elementida vodorod parchalanib elektr energiyasi va toza suv olishga imkon bergan edi. Lekin bu yerda kimyoviy jarayonlar sust ketganligidan katalizator sifatida platina ishlatilgan. Bu esa yonilg’i qurilmasi tannarxi juda baland bo’lishiga olib keladi. Hozirgi kunda nanotexnologiyalar yordamida bunday katalizatorlar laboratoriyalarda ishlab chiqarilgan. Bu ishni sanoat miqyosida yo’lga qo’yish vodorod energetikasidan keng miqyosda foydalanish imkoniyatlarini yaratadi. Kimyoviy energiyani to’g’ridan- to’g’ri mexanik energiyaga aylantirish bo’yicha inson tabiatdan ancha orqada qolmoqda. Bunga misol tariqasida muskul energiyasini keltirish mumkin. Tahlillar muskul dvigateli hozirgacha yaratilgan mashinalardan ancha katta foydali ish koeffitsiyentiga ega ekan. Lekin hozirgacha olimlar tomonidan muskul tolalarining qisqarish mexanizmi to’liq o’rganilmagan. Ushbu tushunchalarni fizika fanini o’qitishda o’quvchilarda ekologik bilimlarni shakllantirishdan kuzlangan maqsad. Yuqoridagi tahlillar asosida hozirgi kunda insoniyat oldidagi energetika muammosini hal etish uchun o’z navbatida quyidagi vazifalarni amalga oshirish zarurligi kelib chiqadi.
1. Energiya olishning an’anaviy usullarida ishlatiladigan yoqilg’i resurslarini tejab ishlatish.
2. Energiya olish bilan bog’liq ekologik va xavfsizlik muammolarini hal etish. –
3. Energiya olishning noan`anaviy usullarini rivojlantirish va effektiv texnologiyalarini yaratish
4. Kelajakda asosiy energiya manbai hisoblanadigan boshqariladigan termoyadro sintezi texnologiyasini yaratish
5.Kimyoviy energiyani to`g`ridan to`g`ri elektr yoki mexanik energiyaga aylantirish usullari bo`yicha ilmiy tadqiqotlar olib borish. Yuqorida keltirilgan energetika muommolarini o’quvchilarga tushuntirish nafaqat ularning fizika faniga bo’lgan qiziqishlarini oshiradi, balki, ularni atrof muhitga nisbatan ongli munosabatlarini tarbiyalaydi, energiya resurslaridan oqilona foydalanishga oid bilim, kunikma va malakalarini shakllantiradi.
Kelgusida energiyani iste’mol qilishning oshishi XXI-asrning oxirlarida
zaxiralari tamom bo‘lishi kutilayotgan ko‘pgina an’anaviy yoqilg’i mahsulotlari
defisiti bilan bevosita duch keladi. Bu vaqtda katta masshtablarda energiya ishlab
chiqarish uchun yadrolarni bo‘linishi va termoyadro sintezidan, quyosh va shamol
energiyalaridan foydalanish kerak bo‘ladi.
Mamlakatimizda ishlab chiqarilayotgan elektr energiyasining qariyb 85-90 foizi ko‘mir, tabiiy gaz va boshqa neft mahsulotlari hissasiga to‘g‘ri keladi. Bunda “Yashil energiya”ning ulushi 10-14 foizdir.
O‘zbekiston Respublikasi Prezidentining 2019-yil 22-avgustdagi “Iqtisodiyot tarmoqlari va ijtimoiy sohaning energiya samaradorligini oshirish, energiya tejovchi texnologiyalarni joriy etish va qayta tiklanuvchi energiya manbalarini rivojlantirishning tezkor chora-tadbirlari to‘g‘risida”gi qarori mamlakatimizda mazkur yo‘nalishni rivojlantirishda muhim huquqiy asos bo‘lib xizmat qilmoqda. Ushbu talablar asosida O‘zbekiston Respublikasi Energetika vazirligi tomonidan ishlab chiqilgan qayta tiklanuvchi energiya manbalari salmog‘ini 2030-yilgacha 25–30 foizgacha oshirishi strategik rejasi ishlab chiqildi. Prezidentimizning 2019-yil 22-avgustdagi qarori bilan qayta tiklanuvchi energiya manbalarining qurilmalarini ishlab chiqaruvchilar davlat ro‘yxatidan o‘tkazilgan sanadan e’tiboran besh yil muddatga soliqning barcha turlarini to‘lashdan, qayta tiklanuvchi energiya manbalari qurilmalarini o‘rnatganlik uchun ular foydalanishga topshirilgan paytdan e’tiboran 10 yil muddatga mol-mulk solig‘ini hamda ushbu qurilmalar bilan band bo‘lgan uchastkalar bo‘yicha yer solig‘ini to‘lashdan ozod etilishi nazarda tutilgan. Shu bilan birga, bu borada bir qator kompensatsiya va imtiyozlar berilgan.
Internet manbalariga ko‘ra, 2050-yilda jahon aholisi soni 9,8 milliardga yetadi. Bunday demografik o‘sish barcha tizim, jumladan, energetika sohasida ham yechim izlash masalasini qo‘yadi. Qazilma energiya manbalari cheklangan davlatlarda qayta tiklanuvchi energiyadan foydalanish ana shunday muammolar yechimi bo‘lib xizmat qiladi.
2020-yilda mamlakatimiz elektr stansiyalarida 66,4 milliard kvt/soat elektr energiyasi ishlab chiqilgan boʻlib, bu 2019-yildagi koʻrsatkichga nisbatan 5% ga, 2016-yilga nisbatan 12,6% ga koʻp.
Inson ta’siri natijasida dunyo o‘zgarmoqda. Insoniyatning organik energetik resurslarni o‘ylamasdan energetikada, transportda, katta zavod va fabrikalarda qo‘llashi, atom energetikasi va katta shaharlar chiqindilarini dunyo okeaniga tashlanishi natijasida atrof-muhit o‘zgarmoqda. Yer yuzida iqlimning o'zgarishi kuzatilmoqda, muzliklar erimoqda, shaharlar suv ostida qolmoqda, o‘rmonlar yonmoqda. Yer yuzining juda ko'p mamlakatlarida insonlarni ichimlik suvining yetishmasligi, qurg‘oqchilik va ocharchilik qiynamoqda, yangi-yangi kasalliklar paydo boimoqda. Yuz berayotgan falokatlarni to'xtatish uchun nima qilish kerak? Birinchi navbatda insonning ichki dunyosini tabiatga nisbatan ijobiy o‘zgartirish, so‘ngra organik energetik resurslardan foydalanishni butunlay to'xtatish lozim.
Atrof-muhitga zarar keltirmay insoniyat xizmatini bajaradigan energiya tabiatda mavjud boigan ekologik toza tabiiy energiyalardir. Bu energiya turlariga suv, quyosh, shamol, geotermal suvlar, geyzerlar, toiqinlar, suv sathining ko‘tarilib-tushishi, vulqonlar, chaqmoqlar, okean va dengizlardagi har xil oqimlar, biomassa, vodorod yoqilg'isi, shahar chiqindilari, fotosintez; fotoelektrik o‘zgartiruvchilar, kimyoviy (galvanik) elementlar va boshqalar kirishi mumkin. Mana shu energiya turlari noana'naviy va qaytalanuvchi energiya manbalari deyiladi. Faqatgina yuqorida ko‘rsatilgan energiya manbalaridan toza ekologik energiya ishlab chiqarish mumkin.
ikipediya, ochiq ensiklopediya
Quyosh nurlari har yili yerga 62×1016  kvt soatga teng energiya olib keladi. Bu energiyaning 60% yer atmosferasi, 25,5% okean va dengiz, 14,5% quruqlikni isitishga sarf boʻladi. Bundan 2,5% shamolning mexanik energiyasiga, 0,14% daryolar harakatining mexanik energiyasiga, 0,12% turli xil yoqilgʻi torf, oʻtin, neft, toshkoʻmir va yonuvchi slanetsning kimyoviy energiyasiga aylanadi. Yerning koʻndalang qismi yuzasi 127,6×106��2  ekanligini eʼtiborga olsak, yerga tushadigan quyosh nurining energiyasi 176,6×1012  kVt, demak bir yilda yerga 1,56×1018  kVt soat quyosh energiyasi tushadi^[1].
Bino tomiga oʻrnatilgan quyosh panellari
Quyoshning nurlari yerga yiliga 15 milliard MVt soat shamol energiyasini, 33 milliard MVt soat suv energiyasini olib keladi. Oʻrmonlarda esa quyosh nurlari tufayli yiliga 220 milliard MVt soat energiya toʻplanadi. Bundan tashqari, quyosh energiyasi tufayli ming-ming yillar mobaynida yer bagʻrida ulkan energiya zahiralari jamgʻarilgan. Yer ostida yotgan toshkoʻmirda 3580 milliard MVt soat, torfda 480 milliard MVt soat, yonuvchi slanetslarda 700 milliard MVt soat, tabiiy gazda 80 milliard MVt soat energiya zahirasi mavjud. Bugungi kunda quyosh ulkan yadro reaktoriga oʻxshashligi maʼlum, unda yuqori bosim va haroratda yadro reaksiyasi sodir boʻladi. Bu reaksiya tufayli vodorod geliy yadrosiga aylanishi jarayonida esa quyosh reaktorining aktiv zonasidagi harorat 10 million darajadan ham ortib ketadi. Quyoshdagi bu reaksiya sekundiga 560 million tonna geliy ishlab chiqarib, 4 million tonna vodorod energiyasiga aylantiradi. Quyosh energiyasidan foydalanishga olis oʻtmishda ham urinib koʻrishgan. Qadimgi yunon olimi Arximed quyoshning nurini koʻzgular sistemasi orqali tushirib, rimliklarning kemalarini yondirib yuborgani toʻgʻrisida tarixda yozib qoldirgan^[2].
XIX-XX asrlarda quyosh energiyasi
Quyosh energiyasidan chet mamlakatlarda keng miqyosda foydalaniladi. Shu jumladan Shimoliy Fransiyaning Odeys shahrida fizik-kimyogar Feleks Tremba boshchiligida quyosh elektrostansiyasi qurilgan boʻlib, uning quvvati 1100 kVt, hosil qiladigan harorat esa 3 800∘ C darajaga yetadi. 1816-yil islandiyalik Robert Stirling gelioqurilmadan foydalanib ishlaydigan quyosh dvigatelini yaratgan^[3].
Quyosh va shamol energiyasidan xalq xoʻjaligida samarali foydalanish maqsadida 1954-yil YUNESKO Hindiston hamkorligida Dehlida xalqaro simpozium oʻtkazilgan. 1961-yil BMT Rimda quyosh, shamol va geotermal qurilmalar energetika qurilmalarini takomillashtirish va undan xalq xoʻjaligida foydalanishni yanada kuchaytirish boʻyicha navbatdagi xalqaro simpoziumni oʻtkazgan. 1972-yil Nigeriyada, 1973-yil Parijda „Quyosh inson xizmatida“ mavzusida xalqaro kongresslar oʻtkazilgan. Bu anjumanlarda quyosh energiyasidan uylarni qish faslida isitish va yozda mikroiqlim hosil qilish, quyosh energiyasini elektr energiyasiga va uni issiqlik va elektr energiyaga aylantirish, shamol energiyasini elektr va issiqlik energiyasiga aylantirish, quyosh energiyasini organik xomashyo energiyalariga aylantirish muammolarini yechish, ularning qurilmalarini ishlab chiqish masalalari koʻrib chiqildi.
1977-yil quyosh energiyasidan qishloq xoʻjalik mahsulotlarini quritishda samarali foydalanish boʻyicha YUNESKO-Ashxabad („Quyosh IICHB“) da, 1981-yil „Noanʼanaviy va qayta tiklanadigan energiya manbalaridan xalq xoʻjaligida foydalanish“ mavzusida Toshkent (FTI) da, 1988-yil Dushanbe (FTI) da xalqaro konferensiyalar oʻtkazilgan^[4]. Erikson quyosh motori
Quyosh energiyasidan foydalanishdagi jahon tajribasi[
Rossiya, AQSh, Fransiya, Angliya, Avstraliya, Argentina, Niderlandiya, Hindiston, Germaniya, Isroil, Kanada, Italiya, Yaponiya va boshqa koʻpgina rivojlangan mamlakatlarda noanʼanaviy energiya manbalaridan foydalanish boʻyicha olimlar olib borgan tadqiqotlar yaxshi natijalar bermoqda. Jumladan, Germaniya, Isroil va AQSh da quyosh energiyasidan foydalanib, 30-35% uylar qish faslida isitilib, yoz oylari sovitilmoqda^[5]. 1878-yilda Parijdagi universal koʻrgazmada Avgustin Mouchot quyosh bugʻ dvigatelini muvaffaqiyatli namoyish etdi, ammo arzon koʻmir va boshqa omillar tufayli rivojlanishni davom ettira olmadi.1897-yilda amerikalik ixtirochi, muhandis Frank Shuman quyosh energiyasini efir bilan toʻldirilgan kvadrat qutilarga aks ettirish orqali ishlaydigan kichik koʻrgazmali quyosh dvigatelini qurdi, qaynash nuqtasi suvga qaraganda pastroq va ichkarida qora quvurlar oʻrnatilgan. 1908-yilda Shuman yirik quyosh elektr stantsiyalarini qurish niyatida Sun Power kompaniyasini tuzdi. U texnik maslahatchisi Ackermann va britaniyalik fizik Charlz Vernon Boys bilan birga quyosh energiyasini kollektor qutilarida aks ettirish uchun nometall yordamida takomillashtirilgan tizimni ishlab chiqdi, bu esa isitish quvvatini endi efir oʻrniga suvdan foydalanish mumkin boʻlgan darajada oshirdi. Shuman keyin past bosimli suv bilan ishlaydigan toʻliq hajmli bug 'dvigatelini qurdi va bu unga 1912-yilga kelib butun quyosh dvigatellari tizimini patentlash imkonini berdi^[6].
Shuman 1912-1913-yillarda Misrning Maadi shahrida dunyodagi birinchi quyosh issiqlik elektr stantsiyasini qurdi. Uning zavodi 45-52 kilovatt elektr energiyasini berardi. Birinchi jahon urushining boshlanishi va 1930-yillarda arzon neftning topilishi quyosh energiyasining rivojlanishini toʻxtatgan boʻlsa-da, Shumanning qarashlari va asosiy dizayni 1970-yillarda quyosh issiqlik energiyasiga qiziqishning yangi toʻlqini bilan qayta tiklandi. 1916-yilda Shuman ommaviy axborot vositalarida quyosh energiyasidan foydalanishni targʻib qilib, shunday degan edi:
Biz tropiklarda quyosh energiyasining tijorat foydasini isbotladik va neft va koʻmir zahiralarimiz tugagandan soʻng, insoniyat quyosh nurlaridan cheksiz quvvat olishi mumkinligini koʻproq isbotladik. Fransiyadagi quyosh sandoni
O‘zbekistonda quyosh energiyasidan foydalanish
2000—2002 va 2003-yillarda Toshkentda, Buxoroda „Innovatsiya“ yoʻnalishida „Noanʼanaviy energiya manbalaridan xalq xoʻjaligida samarali foydalanish istiqbollari: muammolar va yechimlar“ mavzularida xalqaro ilmiy-amaliy anjumanlar oʻtkazildi. Bu konferensiyalarda ham noanʼanaviy energiya manbalaridan foydalanish darajasini koʻtarish, ayniqsa, qishloq xoʻjaligida yangi zamonaviy quyosh qurilmalari yaratish va joriy etish, chorvachilik, parrandachilik xonalarini isitishda quyosh energiyasidan foydalanish, quyosh vannalari, quyosh suv isitgichlari, gelioissiqxonalar, meva quritish qurilmalarining samarali konstruksiyalarini ishlab chiqish, quyosh stirling dvigatellarini takomillashtirish yoʻllari koʻrib chiqildi^[7].
Quyosh energiyasiga Oʻzbekistonda tobora salohiyatli muqobil energiya manbai deya qaralmoqda.
Bundan foydalanib qolishni istayotgan xorijiy shirkatlar oʻz texnologiyalarini taklif qilib, Oʻzbekistonga kela boshlaganlar.
Jumladan Fransiyaning yirik Alstom shirkati oʻtgan hafta Toshkentda quyosh energiyasini olish yoʻlidagi innovatsion gʻoyalar borasida taqdimot marosimini oʻtkazgan.
Serquyosh Oʻzbekiston quyosh energiyasi uchun ajoyib maskan boʻlishiga qaramay, bu kabi energiyadan foydalanish boʻyicha oqsamoqda.