Blog

Enerji Bandı – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları
Enerji Bandı Atomlar (d) arasında belirli bir mesafede, iki üst bant, değerlik bandı ve iletim bandı arasında elektronların bulunamayacağı bir enerji aralığı olduğu açıktır. Enerji aralığı, bir yarı iletkenin bant aralığı, örneğin, olarak adlandırılır. Ayrıca, T = 0K olduğunda, hiçbir bağ kırılmadığından, dış iletim bandındaki enerji seviyelerinin hiçbiri işgal edilmeyecektir. Ancak valans bandında, mevcut tüm enerji seviyeleri doludur. Bu, harici bir elektrik alanından hiçbir enerjinin emilemeyeceği, yani elektrik akımının akamayacağı anlamına gelir. Yarı iletken daha sonra bir yalıtkandır. Sadece daha yüksek sıcaklıklarda iletkenlik gösterir, çünkü o zaman bazı elektronlar iletim bandındaki enerji seviyelerini işgal eder. İki dış enerji bandı arasında bir enerji aralığı olan bu bant yapısı yalıtkanlarda da oluşur. Yarı iletkenler ve yalıtkanlar yalnızca bant aralığının boyutunda farklılık gösterir. Bir yarı iletkende, "normal sıcaklıklarda" bile (örneğin, oda sıcaklığında) bazı elektronlar bant aralığını atlayarak elektriksel iletkenliğe yol açabilir. Yalıtkanlarda, bant mesafesi o kadar büyüktür ki, normal sıcaklıklarda hiçbir elektron boşluğu atlayamaz. Yarı iletkenler için bu bant aralığının enerjisi için normal değerler, elektron voltun birkaç onda biri ila yaklaşık 2 eV aralığında yer alırken, yalıtkanlar için bu enerjiler önemli ölçüde daha yüksektir. İletim, bir yarı iletkende şu şekilde meydana gelebilir: "Normal" sıcaklıkların geniş sıcaklık aralığında, iletim bandı "neredeyse boştur" ve valans bandı elektronlarla "neredeyse doludur". İletim bandında "neredeyse boş", yalnızca birkaç elektronun izin verilen enerji durumlarında olduğu anlamına gelir. Tüm bu durumlar bandın kenarına yakın olmasına rağmen, dolu seviyelere yakın çok sayıda boş durum vardır, bu nedenle bu elektronlar neredeyse sürekli bir işlemle daha yüksek bir seviyeye ulaşma yeteneğine sahiptir. Bu, bir elektrik alanına bağlandığında enerjinin sürekli olarak alınabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, elektronlar bir elektrik alanı yönünde hareket edebilir. O zaman iletken elektronları metallerdeki elektronların klasik fizikte ele alındığı gibi ele almak mümkündür. Seyreltme seviyesi nedeniyle birbirlerini çok az etkilerler, ancak kristalin kafesi ile sürekli yakın etkileşim halindedirler. Bu etkileşim oldukça karmaşıktır ve yalnızca istatistiksel olarak değerlendirilebilir. Buna benzer bir şekilde “neredeyse dolu” valans bandındaki davranıştır. Bu banttaki bazı enerji seviyeleri elektronlar tarafından işgal edilmez ve bu enerji seviyeleri de değerlik bandının kenarına yakındır. İletim bandında olduğu gibi, bu boş durumlar çok sayıda işgal altındaki durumlarla çevrilidir. Bu, böyle bir boş durumun değerlik bandı içinde dolaşabileceği anlamına gelir. Bu boş durum, boşluk veya kusurlu elektron olarak bilinir. Bu deliği bir birey olarak, yani bir yük taşıyıcı olarak ele almanın mantıklı olduğu kanıtlanmıştır. Bu yük taşıyıcının pozitif bir yükü olduğu açıktır. Kusurlu elektron veya boşluk, elektron gibi, ikinci tip bir yük taşıyıcıdır. Bu, yarı iletkenlerdeki iletkenlik olgusunu ele almak için son derece yararlı bir biçimciliktir. T = 300 K'de saf silikonun özdirenci son derece yüksektir, yaklaşık 300.000 Ωcm. Ayrıca sıcaklıkla çok önemli ölçüde değişir. Bununla birlikte, sıcaklığı artırmanın yanı sıra, bir yarı iletkendeki yük taşıyıcılarının konsantrasyonunu ve dolayısıyla iletkenliğini değiştirmenin oldukça etkili başka bir yöntemi, yani belirli safsızlık atomlarının kristale amaçlı olarak sokulması vardır. Yenilenemez enerji kaynakları enerji kaynakları nelerdir Yenilenemez enerji kaynakları petrol YENİLENEBİLİR ve yenilenemez enerji kaynakları Enerji kaynakları Nelerdir Doğal enerji kaynakları Nelerdir Yapay enerji kaynakları Dünyada kullanılan enerji kaynakları Kristal yapıdaki silikon atomunu periyodik tablonun beşinci grubundan bir elementle, örneğin fosforla değiştirirsek, bu atom beraberinde beş valans elektronu “getirir”. Kristal yapıya bağlanmak için bu elektronlardan sadece dördü gerekir. Bu nedenle, beşinci elektronun nispeten gevşek bir şekilde bağlı olması ve bu nedenle düşük sıcaklıklarda bile "iyonize olabilmesi" olasıdır. Periyodik tablonun beşinci grubunda yer alan bu elementlere elektronları kolaylıkla “bağışlayabildikleri” için “verici” diyoruz. Fosforun yanı sıra arsenik ve antimon elementleri de yarı iletken teknolojisinde verici olarak kullanılmaktadır. Ekstra elektronların düşük aktivasyon enerjileri nedeniyle düşük sıcaklıklarda bile iyonlaşırlar. Periyodik tablonun üçüncü grubundaki elementleri de katkı maddesi olarak kullanabiliriz. Bor, alüminyum, galyum ve indiyum elementleri yarı iletken teknolojisinde kullanılmaktadır. Üç değerlikli bir katkı atomunun eksik bağ elektronu, bir delik oluşmasına ve dolayısıyla yarı iletkenin pozitif iletkenliğinde bir artışa yol açar. Bu nedenle buna p-tipi iletken denir ve bu tür katkı maddeleri alıcılar olarak bilinir. Delikler artık baskındır, yani çoğunluk yük taşıyıcıları ve elektronlar azınlık yük taşıyıcılarıdır. Aynı düzenlilik, beş değerli atomlarla katkılama durumunda olduğu gibi geçerlidir, yani düşük sıcaklıklarda bile tüm delikler aktiftir. Enerji boşluğunda bir dizi kimyasal elementin enerji seviyeleri görülebilir. Verici seviyeleri iletim bandına yakındır ve alıcı seviyeleri valans bandına yakındır. Görüldüğü gibi bazı elemanlar boşluğun merkezine yakın seviyelere neden olmaktadır. Bu seviyelere rekombinasyon merkezleri denir çünkü fazla serbest elektronların ve deliklerin boşluk boyunca yeniden birleşmesine neden olurlar. Bu yeniden birleştirme, güneş pillerinin (ve diğer yarı iletken cihazların çoğunun) çalışmasına müdahale eder ve bundan kaçınılmalıdır. Bazı safsızlıkların eser miktarları bile çok zararlı olduğundan, yarı iletkenler son derece saf olmalıdır. Daha sonra, yarı iletkenlerde ışığın soğurulmasıyla yük taşıyıcıların oluşumuna bakacağız. Opak metallerin aksine, yarı iletkenler kendileri için karakteristik olan soğurma davranışını sergilerler. En önemli özelliği soğurma kenarı olarak adlandırılan varlığıdır. Foton enerjisinin (E = hc/λ, burada c ışığın boşluktaki hızı ve h Plank sabitidir) yasak bandın enerjisinden daha büyük olduğu λ dalga boyları için ışık, kalınlığa bağlıdır. malzemenin neredeyse tamamı emilir. Uzun dalga boylu ışık durumunda, düşük enerjisi nedeniyle neredeyse hiç soğurma gerçekleşmez. Bu spektral bölgede yarı iletken şeffaftır. Silikon durumunda, bant kenarı λ ∼ 1,11μm'de kızılötesi içinde yer alır. Bu nedenle silikon, kızılötesi optikler için bir temel malzeme olarak mükemmel bir şekilde uygundur, ancak daha sonra göreceğimiz gibi, güneş spektrumunun soğurulması için ideal değildir.

 Enerji Santralleri – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

 Enerji Santralleri

Bir güneş yukarı çekişli kule elektrik santrali için cam çatı toplayıcı, baca ve türbinden oluşan üç bileşen birleştirilir. Bu kombinasyonun enerji üretimi için kullanımı 70 yılı aşkın bir süre önce tarif edilmişti.

Bir güneş yukarı çekişli kule elektrik santralinin dayandığı prensip gösterilmektedir. Gelen doğrudan ve dağınık güneş radyasyonu, çevresi açık olan ve alttaki tabanla birlikte bir hava toplayıcı oluşturan düz, dairesel bir cam çatının altındaki havayı ısıtır. Çatının ortası, hava beslemesi için büyük açıklıklara sahip dikey bir baca ile donatılmıştır.

Çatı baca tabanına hava sızdırmaz şekilde bağlanmıştır. Sıcak hava, soğuk havaya göre daha düşük yoğunluğa sahip olduğu için baca borusunun üst kısmına yükselir. Aynı zamanda bacanın çekmesi baca içindeki kollektörden sıcak hava akışını sağlar, böylece soğuk ortam havası kollektör içerisine akar.

Böylece güneş radyasyonu baca içinde sürekli yukarı çekiş sağlar. Hava akışında bulunan enerji, bacanın dibinde bulunan basınç kademeli türbinler kullanılarak mekanik enerjiye dönüştürülebilir. Sonunda enerji, jeneratörler vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür.

Bir güneş enerjisi kulesi elektrik santralinin elde edilebilir elektrik çıkış gücü Pel, Denklem (5.6)’ya göre, yani sağlanan güneş enerjisi G. ve elektrik santrali verimliliği η temelinde hesaplanabilir. İkincisi, toplayıcı ηColl, baca borusu ηKule ve türbin(ler) ηTürbin bileşenlerinin verimliliği g,abs PP’den oluşur.

Çarpan küresel radyasyon, güneş yukarı çekişli kule güç santralinin kapasite döngüsü üzerinde de etkisi olan net bir günlük rota ile karakterize edilir. Bir elektrik tedarik sistemi içinde daha kolay bir entegrasyona izin vermek için gerekli olabilecek böyle bir elektrik santralinin elektrik gücü çıkışının dengelenmesi, güneş enerjisinin bir ara depolaması ile mümkündür.

Bu teknik olarak, bir güneş yukarı çekişli kule elektrik santralinin altına yerleştirilen ve bir ara depolama görevi gören suyla dolu siyah hortumlar veya torbalarla mümkündür. Gün boyunca bu depolama elemanlarının içindeki su ısıtılır ve depolanan enerji gece boyunca tekrar serbest bırakılır.

Bu önlem, gün boyunca dalgalanan güneş radyasyonuna rağmen kulenin içinde sürekli bir yukarı çekişe izin verir ve böylece sürekli bir güç kaynağını garanti eder.

Kollektör verimliliği ηColl, birincil olarak kollektör tarafından radyasyon absorpsiyonu ve termal kayıplar tarafından belirlenir. Türbin verimliliği ηTürbin, diğer parametrelerin yanı sıra türbin kanatlarının tasarımı ve hızları ile belirlenir. Profil ve uç kayıpları en aza indirilmelidir. Giriş kılavuz kanatlarına (toplamdan statik basınca) sahip çok kanatçıklı türbinler kullanılarak yaklaşık %80’lik verimliliklere ulaşılabilir.

Kule verimliliği ηKule’nin ana parametrelerinin belirlenmesi, aksine, çok daha karmaşıktır. Bu amaçla, kulenin kolektör tarafından sağlanan ısı enerjisini kinetik enerjiye (konveksiyon akışı) ve potansiyel enerjiye (türbindeki basınç düşüşü) dönüştürdüğü varsayılmaktadır.

Kule içindeki hava yoğunluğu ρAir,Tower ve ortam havası ρAir,amb arasındaki fark itici güç görevi görür. hT yüksekliğindeki bir kulenin içindeki sıcak havadan oluşan daha hafif hava sütunu, kule tabanında (toplayıcı çıkışı ve dolayısıyla kule girişi) komşu atmosfere bağlanır ve sonuç olarak kaldırma kuvveti kazanır.

türkiye’deki enerji santralleri
türkiye’deki jeotermal enerji santralleri
türkiye’deki enerji santralleri ve yerleri
Enerji santralleri Nedir
Yenilenebilir enerji santralleri
Güneş enerji santralleri
Türkiye de hidrojen enerji santralleri
Elektrik üreten Santraller

Dolayısıyla kule tabanı ile ortam arasında Denklem ile tanımlanan bir basınç farkı ∆p vardır; basınç farkı kule yüksekliği ile orantılı olarak artar. g yerçekimi ivmesi anlamına gelir.

Basınç farkı ∆p, statik bir ∆ps ve dinamik bir ∆pd bileşeninden oluşur. Basınç farkının statik kısmı türbinde düşerken, dinamik bileşen akışın kinetik enerjisini tanımlar. Basınç farkının dağılımı, türbinin akıştan çektiği enerji miktarına bağlıdır.

PFlow akışının içerdiği güç, Denklem’e göre hesaplanan basınç farkı ∆p, kule içindeki havanın akış hızı vAir ve kule çapı dT ile Denklem’e göre tanımlanabilir.

Bu temelde, kule verimliliği ηTower, P akışında bulunan gücün (Denklem (5.9)) ve tesise sağlanan güneş enerjisi tarafından hesaplanan kollektör PAbs tarafından sağlanan gücün oranı olarak hesaplanır Gg,abs , toplayıcı verimliliği ηColl tarafından azaltılır.

Kollektörün içinde akan hava, m.Hava kütle akışına ve havanın özgül ısı kapasitesine cp,Hava’ya bağlı olarak belirli bir ∆θHava sıcaklığı kadar ısıtılır. Buna dayanarak, kollektör PAbs’nin ısıl güç çıkışına göre hesaplanabilir.

Türbinlerin enerji çıkışı olmadan, akan hava kütlelerinin maksimum hava akışı vAir,max m.Hava oluşturulur. Bu koşullar altında tüm basınç farkı ∆p kinetik enerjiye dönüştürülür, yani hava akışı hızlanır. PFlow hava akışında bulunan güç Denklem’e göre hesaplanır.

Kulenin ve ortamın içindeki sıcaklık profillerinin aşağı yukarı paralel olduğu basitleştirici varsayım altında, serbest konveksiyonda oluşturulan akış hızı, Torricelli’nin sıcaklığı değiştirilmiş denklemi g ile yerçekimi ivmesini temsil eder, θAir, havanın ortam sıcaklığını ifade eder. ve ∆θAir, kollektör çıkışındaki veya kule girişindeki sıcaklıktan kaynaklanan sıcaklık artışı için.

Denklem’e göre basitleştirilmiş sunum, kule verimliliğinin esas olarak kule yüksekliğine bağlı olduğunu ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, güneş yukarı çekişli kule enerji santralinin güç çıkışı bu nedenle kollektör yüzeyi ve kule yüksekliği ile orantılıdır.

Bir güneş yukarı çekişli kule enerji santralinin elektrik çıkışı, kule yüksekliği ve kollektör yüzeyi tarafından oluşturulan silindirin hacmi ile orantılı olduğundan, belirli bir kapasite ya küçük bir kollektör ile birlikte yüksek bir kule ile elde edilebilir ya da büyük bir toplayıcı ve daha küçük bir kule tarafından. Dolayısıyla çözülmesi gereken “klasik” bir teknik/ekonomik optimizasyon sorunu vardır.

Teknik Açıklama

Aşağıda, ilgili tüm bileşenler dahil olmak üzere güneş enerjili kule enerji santrallerinin teknolojisi açıklanmaktadır.

Sistem bileşenleri

Aşağıda, böyle bir enerji santralinin bireysel bileşenleri sunulmakta ve tartışılmaktadır.

Kolektör

Bir güneş yukarı çekişli kule enerji santralinin çalışması için gereken sıcak hava, basit bir hava toplayıcı tarafından oluşturulur. İkincisi, yerden yaklaşık 2 ila 6 m yüksekliğe yerleştirilmiş yatay yarı saydam cam veya plastik bir çatıdan oluşur.

Yarı saydam çatı, güneş radyasyonu ile geçirgendir, ancak güneş tarafından ısıtılan kollektör tabanı tarafından yayılan uzun dalgalı ısı radyasyonu ile geçirimsizdir. Bu nedenle çatının altındaki taban güçlü bir şekilde ısıtılır ve ısıyı havaya iletir, dışarıdan kuleye radyal olarak akar ve böylece havayı ısıtır.

Etiketler: , , , , , , ,

Bir yanıt yazın