Blog

Tünel Elektronları
Tünel Elektronları Teorik bir bakış açısından, bir tünel elektronu, örneğin bir taramalı tünelleme mikroskobu ölçümünde, iki sonsuz metal ucu ve bir vakum bariyerinden ve isteğe bağlı olarak bir molekül veya bir kümeden oluşan bir arayüzden oluşan bir sistemin parçasıdır. Sonsuz kurşunlardan farklı özelliklere sahip atomlar içerir. Sistemin açık olduğu söylenebilir, yük taşıyıcıların sayısı sabit değildir ve denge dışında, uygulanan potansiyel ve yük taşımanın kendileri sistem içinde kutuplaşmalar ve uyarımlar getirir. Böyle bir sistemin teorik tanımı son yıllarda önemli ölçüde ilerlemiştir; bugüne kadarki en kapsamlı açıklama, Lippman-Schwinger denkleminin kendi kendine tutarlı bir çözümüne veya dengesiz fonksiyon yaklaşımına dayanmaktadır. Örneğin bir molekül-yüzey arayüzü içindeki elastik olmayan etkiler, vakumdan yüzey substratına giden çoklu elektron yolları dikkate alınarak dahil edilebilir. Vakum bariyerinin kendi içinde, elastik olmayan etkiler önemsiz bir rol oynar. Burada, taramalı tünelleme mikroskobundaki çoğu deneyde olduğu gibi, problem, termal dengede olduğu düşünülen iki uç (S yüzeyi ve T ucu) arasındaki tünelleme akımının açıklamasına indirgenebilir. Devrenin öngerilim potansiyeli bu durumda, μS ve μT ile sembolize edilen yüzey ve uç sisteminin kimyasal potansiyellerinin bir modifikasyonu ile tanımlanır. Bu, tünel açma problemini Landauer–Bütiker formülasyonuna indirger. Burada f, Fermi dağılım fonksiyonunu, GR(A)(E) bariyerin geciktirilmiş (gelişmiş) fonksiyonunu ve ΓS,ΓT sırasıyla yüzey ve uç temaslarını ifade eder. Gecikmiş ve gelişmiş kendi kendine enerji yüzey ve uç terimlerinin farkına karşılık gelirler; onları yüzeyin spektral fonksiyonu AS(T) ile olan ilişkilerine göre tanımlarız. Şu anda, bu denklemler yerel baz kümeleri içinde ve bir matris gösteriminde değerlendirilmektedir. Teorik bir bakış açısından bu, ya iki yüzeyin elektronik özelliklerini yerelleştirilmiş bir gösterimde temsil etmeyi ya da çoğu yoğunluk fonksiyonel yönteminin düzlem-dalga temel setini yerel bir temele dönüştürmeyi gerektirir. Yüzey dalga fonksiyonlarının vakum kuyrukları çok hızlı bozunduğundan, yerel temel setlerin kullanılması tünel açma bariyerindeki sayısal doğruluğu tehlikeye atar: bu durumda sabit akım konturları yüzeye çok yakındır. Aşağıdaki sunum, Dyson denkleminin akıllıca uygulanmasıyla bu sınırlamanın kaldırılabileceğini ve tünelleme akımının ve etkileşim enerjisinin daha sonra bir düzlem-dalga temel kümesi içinde ve genel sistem gibi kırık yanal simetriye sahip bir sistem için hesaplanabileceğini göstermektedir.  Vakum bariyerinin İşlevi Bu noktada, iki sistemin elektronik öz durumlarına dayanan bir gerçek uzay temsilinde verilen, iki yüzeyin işlevlerine dayanan problemin bir formülasyonunu sunuyoruz. Tanımlanan çoklu saçılma formalizminin gerçek uzayda nasıl değerlendirilebileceğini ve bunun tünel açma probleminin pertürbasyon genişlemesiyle nasıl ilişkili olduğunu gösteriyoruz. Yüzeyin bir özvektör açılımı ile başlıyoruz ve verilen Green fonksiyonlarının ucunu veriyoruz. Bu bölüm boyunca dalga fonksiyonları ψ ve χ yoğunluk fonksiyonel hesaplamasından kaynaklanan sırasıyla yüzey ve ucun Kohn-Sham durumlarını gösterir. Sistemin kurulumu gösterilmektedir. Green fonksiyonlarının enerji öz değerleri, uygulanan öngerilim voltajı nedeniyle kaydırılır, böylece Ei = Ei −eV/2, Ej = Ej +eV/2. AS spektral fonksiyonu, elde ettiğimiz yük yoğunluğu matrisini tanımlar. C bir sabit olduğunda, çift hacim entegrasyonunu gerçekleştiririz. Bu durumda, yüzey durumlarının ortogonalliği, ifadeyi kompakt bir forma indirger. Bariyerdeki fonksiyonun inşası için, yük yoğunluğunun yüzey ve ucun ayrı ayrı hesaplanmasından bilindiği gerçeğini kullanıyoruz. Zayıf bağlantı limitinde, arayüzün toplam yük yoğunluğu verilir. Tünel diyot Nedir Tünel diyot Tünel diyot çalışma Prensibi Kuantum tünelleme Tünel diyot sembolü Kuantum tünelleme pdf Varikap diyot sembolü Kuantum fiziği formülleri Bu, vakum bariyerinin Green fonksiyonu için sıfır dereceli bir yaklaşımın, yüzey ve uç fonksiyonlarının toplamı olarak oluşturulabileceğini gösterir. Bu Green fonksiyonunun köşegen elemanları r1 = r2 toplam yük yoğunluğuna eşittir. Köşegen dışı elemanlar r1 à= r2 için, bu seçimin haklı olduğunu iki ayrı tahminle gösteriyoruz. Yüzey bölgesinde,VT =0veGT ≈0.Tip bölgesinde,VS =0ve GS ≈ 0. Vakum bölgesinde her iki terim de vakum bariyerinin farklı taraflarında merkezli ve üstel olarak azalan fonksiyonların ürünleridir; sonuç olarak diğer terimlerle karşılaştırıldığında çok küçüktürler. Böylece yaklaşık olarak tüm sistem boyunca geçerlidir. İkinci olarak, fonksiyonun iyi bilinen özelliğini yazalım. Bu formülde yerine koymak aşağıdaki koşulla sonuçlanır: GS(z)GT(z) = 0. Bu, yüzey bölgesinde, GT ≈ 0 olduğundan, tüm sistemde yaklaşık olarak sağlanır; uç bölgesinde, GS ≈ 0 ve vakum bölgesinde, sistemin zıt uçlarında merkezlenmiş iki üstel fonksiyonun bir çarpımı elde ederiz. Sıfır Dereceli Akım Şimdi, denge dışı formalizmdeki izi hesaplamak için gerekli tüm bileşenler, gerçek uzay yüzey ve uç dalga fonksiyonları cinsinden verilmiştir. Trace için aşağıdaki ifadeyi elde ederiz. Aik matris elemanlarının hesaplanması, doğrudan gerçekleştirilemeyen sonsuz uzayda bir entegrasyonu içerir. Hacim integrallerini yüzey integrallerine dönüştürmek için, yüzey ve ucun vakum durumlarının, vakum dinger denklemine uyan, karakteristik bozunma sabitlerine sahip serbest elektron çözümleri olduğu gerçeğini kullanırız. Bazı önemsiz manipülasyonlardan sonra ve teoremden yararlanarak, bu, hacim integralini ayırma yüzeyi üzerinde bir integrale dönüştürmemizi sağlar. İlişki yalnızca κ2i à= κ2k ise geçerlidir. Uygulamada, yüzey ve uç iş fonksiyonları genellikle farklı olduğundan, yaklaşımın genelliğini sınırlamaz. Yüzey integrali iyi bilinmektedir; 2/2m evrensel sabitinden ayrı olarak pertürbasyon yaklaşımındaki tünel açma matrisi öğesini tanımlar. Enerji aralığı üzerinden integral alarak, sıfır mertebe yaklaşımında tünelleme akımından elde ederiz. Bu formülasyondan, elde edilen tünelleme spektrumunun veya dI/dV eğrilerinin, uygulanan öngerilim voltajıyla karesel olarak artacağı görülebilir. Bu aslında spektroskopi deneylerinde gözlenir. Parantez içindeki ikinci terim, sıfır dereceli saçılma yaklaşımındaki yanlılık bağımlılığını verir, standart Bardeen yaklaşımına yönelik bir düzeltmedir ve sıfır yanlılık sınırında geri kazanılabilir. Bu durumda, Bardeen yönteminin, tam bir saçılma işlemine sıfır yanlılık sınırında sadece sıfır dereceli bir yaklaşım olduğu sonucunu doğrularız. Bu sonuç ve saçılma teorisi açısından yorumlanması iyi bir şekilde kabul edilmektedir. Burada, arayüzün sıfır dereceli Green fonksiyonu seçiminin haklı olduğunu bir kez daha göstermektedir.

Fresnel Toplayıcılar – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

Santraller

Parabolik oluk ve lineer Fresnel toplayıcıların güneş alanlarını odaklayan hat, gelen radyasyonu yoğunlaştırıcının odak hattına yerleştirilmiş bir soğurucuya yansıtır. Kollektör güneşi tek eksende takip eder.

Bu “tek boyutlu konsantrasyon” nedeniyle, 15 ila 30 arasındaki geometrik konsantrasyon faktörleri, yukarıda tartışılan iki boyutlu toplayıcılarınkinden oldukça düşüktür.

Bu nedenle güneş enerjisi santrallerine göre daha düşük sıcaklıklar elde edilir. Bununla birlikte, bu dezavantaj, daha düşük spesifik maliyetlerin yanı sıra daha basit bir yapı ve bakım ile telafi edilir.

Hat odaklı güneş enerjisi santralleri modüler bir yapıya sahiptir. Bu özellik ve güneş alanının şekli nedeniyle, hat odaklı güneş enerjisi santralleri geçmişte “güneş tarlaları” olarak da anılırdı.

Teknik Açıklama

Aşağıda, parabolik oluk enerji santrallerinin teknolojisi ve Fresnel toplayıcı ve ilgili tüm bileşenler açıklanmaktadır.

Sistem bileşenleri

Parabolik oluk santrallerini oluşturan sistem elemanları kollektör, soğurucu, ısı transfer akışkanı devresi ve güç bloğundan oluşmaktadır.

Koleksiyonerler. Tipik olarak 100 m olan, ancak günümüzde 150 m uzunluğunda olabilen kollektörler, tek eksenli güneş takibi ile sağlanır. Parabolik olukların yıllık ortalama kosinüs kayıpları %10 ila 13 arasında değişirken, Fresnel konseptlerininkiler iki katıdır.

Kollektör içindeki optik ve termal kayıplar düşüldükten sonra, aynalara gelen radyasyonun %40 ila %70’i teknik olarak kullanılabilir. Yüzde, santralin tasarımına, saha büyüklüğüne ve coğrafi konumuna bağlıdır. Aşağıda, ana kollektör tipleri tartışılmaktadır.

Parabolik oluk toplayıcıları : Bu toplayıcı tipi, gelen radyasyonu odak hattında konumlandırılmış bir tüp üzerinde yoğunlaştıran bir parabolik reflektör ile karakterize edilir.

Reflektörün kendisi, bir yansıtıcı tabaka (metal folyo, ince cam aynalar) ile donatılmış bir yüzeyden veya kafes tipi bir yapıda düzenlenmiş birkaç kavisli ayna bölümünden oluşabilir; ikinci varyant ticari olarak uygulanmaktadır. Kollektörler bir montaj yapısına monte edilir ve boylamasına ekseni takip eden tek eksenli bir sistemle güneşin günlük rotasını takip eder.

Ayna bölümleri, güneş spektrumunda yüksek yansıtma değerleri elde etmek için tipik olarak geri gümüşlenmiş beyaz düşük demirli camdan oluşur. Ayna bölümleri temiz olduğunda, ortalama güneş yansıtma oranı yaklaşık %94’tür. Cam hava koşullarına dayanıklı olduğundan, temizlenen reflektörün yansıtıcılığı pratikte değişmeden kalır.

Bir kollektör (SCA = Solar Collector Assembly), her biri tipik olarak 12 m uzunluğunda olan bir dizi kollektör elemanından (SCE = Solar Collector Elements) oluşur. Bugüne kadar yapılmış en büyük toplayıcı (Skal-ET) 12 SCE’den (merkezi tahrik pilonunun her iki yanında 6 adet) oluşur. Toplam uzunluğu 150 m ve açıklık genişliği 5.77 m’dir.

Her bir kollektör ünitesi, kollektörün konumunu izlemek için bir açısal konum sensörü ve isteğe bağlı olarak ek olarak bir güneş sensörü ile donatılmıştır. Tahrik olarak dişli kutuları veya halatlı vinçlerle sağlanan ilk elektrik motorları kullanıldı. Daha yeni LS-3 ve EuroTrough toplayıcılar için uygun maliyetli hidrolik tahrikler uygulanmıştır.

Enerji Santralleri
Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri
Biyokütlenin Dezavantajları
Elektrik Enerji santralleri Ders Notları
Pv hücreler görevlerini yerine getirirken aşağıda verilenlerden kaç tanesini kullanabilirler
PV hücreler görevlerini yerine getirirken
Elektrik Enerjisi ÜRETİMİ dersi

Fresnel Toplayıcılar

Bu kollektör tipi için parabol profili, bireysel segmentlerle yaklaşık olarak hesaplanır. Yaklaşık 2 m’ye kadar genişliğe sahip bireysel uzun dikdörtgen ayna parçaları, gelen radyasyonu ortak bir odak hattına yansıtacak şekilde güneşi helyostat alanlarına benzer şekilde takip eder.

Tüm segmentler aynı seviyede monte edilmiştir (zemine yakın veya montaj yapılarında daha yüksek). Daha düşük genişliklerinden dolayı parabolik oluklu kollektörlere kıyasla daha düşük rüzgar yüklerine maruz kalırlar. Ancak farklı kesimler birbirini gölgeliyor.

Spesifik geometrileri nedeniyle, Fresnel toplayıcılar, parabolik oluk toplayıcılarla karşılaştırıldığında daha düşük konsantrasyonlar ve daha düşük optik verimlilik ile karakterize edilir. Bu tür kayıplar, değişen ayna konumları ile en azından kısmen telafi edilebilir.

Her bir yansıtıcı parça ağırlık merkezinin etrafında döner. Segmentler, bireysel veya grup olarak çalıştırılır. Fresnel toplayıcılar bu nedenle, özellikle daha fazla sayıda sürücünün kullanılması gerektiğinden, parabolik oluk toplayıcılardan daha karmaşık bir kontrol sistemi gerektirir.

Bu nedenle, Fresnel toplayıcıların bugüne kadar yalnızca küçük ölçekte test edilmiş olması ve yine küçük ölçekte, ilk kez 2004’ten beri Avustralya’nın Liddell kentinde ticari olarak uygulanması gerekiyor.

Absorber / Isı Toplama Elemanı (HCE)

Kolektörlerin odak çizgisinde soğurucu olarak bireysel yatay tüpler kullanılır; Fresnel toplayıcılar için ayrıca daha geniş odak çizgileri nedeniyle tüp gruplarının kullanılması gerekebilir. Günümüzün parabolik oluklu toplayıcıların (yani Isı Toplama Elemanı (HCE)) paslanmaz çelik emici boruları, ısı kayıplarını en aza indirmek için boşaltılmış bir cam boru içine kapatılmıştır.

Parabolik oluklu toplayıcılarda vakum aynı zamanda hassas, oldukça seçici kaplamayı korumaya da hizmet eder. Günümüzde, bu tür seçici kaplamalar 450 ila 500 °C sıcaklıklara kadar kararlı kalmaktadır; güneş absorpsiyonu %95’in üzerindedir ve 400 °C’lik bir sıcaklıkta emisivite altındadır.

Kanıtlanmış HCE tasarımına ek olarak b) ve c) ikincil bir yoğunlaştırıcı ve bir tüp demeti alıcısı kullanan iki ek varyantı göstermektedir. Her iki seçenek de Fresnel toplayıcılarının optiğine uyacak şekilde önerilmiştir.

Isı Transfer Ortamı

Bugüne kadar, emici tüplerde ısı transfer ortamı olarak yüksek kaynama noktalı, sentetik termal yağ uygulanmıştır. Yağın sınırlı termal kararlılığı nedeniyle, maksimum çalışma sıcaklığı hemen hemen 400 °C ile sınırlıdır. Bu sıcaklık, yağın basınçlı tutulmasını gerektirir (yaklaşık 12 ila 16 bar).

Bu nedenle kollektör boruları, genleşme depoları ve ısı eşanjörleri basınca dayanıklı tasarımda olmalıdır. Bu nedenle nispeten yüksek yatırımlar gereklidir.

Bu nedenle, alternatif olarak, ısı transfer ortamı olarak erimiş tuz önerilmiştir. Erimiş tuz, bir yandan daha düşük spesifik maliyetlerin, daha yüksek bir ısı kapasitesinin ve dolayısıyla potansiyel olarak daha yüksek çalışma sıcaklığının avantajları ve diğer yandan iz ısıtma gerektiren ortamın daha yüksek viskozitesi ve daha yüksek bir erime sıcaklığının avantajları ile karakterize edilir.

Daha yüksek ısı kapasitesi nedeniyle, termal yağa kıyasla pompalama gücü gereksinimlerinin hala daha düşük olması beklenmektedir. Bugüne kadar, bu varyantın yalnızca prototipleri üretildi.

Bu nedenle, büyük maliyet tasarrufu ve verimlilik potansiyelleri beklendiğinden, kollektör tüpleri içinde doğrudan buhar üretiminin araştırılması teşvik edilmektedir. Avantajları, bir çalışma ortamı olarak buharın mümkün olan daha yüksek çalışma sıcaklığı ve gerekli ısı eşanjörleri dahil ikincil bir ısı transfer sıvısı döngüsünün olmamasıdır.

Yatay borularda suyun buharlaşmasıyla ilgili beklenen sorunlar (iki fazlı akış ve dolayısıyla farklı ısı iletimi dahil) mevcut teknolojiyle (nispeten yüksek resirkülasyon oranına sahip cebri sirkülasyon kazanı ve su/buhar ayırıcı) çözülebilir. Bu nedenle hat odaklama toplayıcıları ile doğrudan doymuş buhar üretmek mümkündür.

Bununla birlikte, yüksek buhar basıncı (genellikle 50 ila 100 bar arasında) nispeten yüksek bir boru duvar kalınlığı gerektirir, bu nedenle çok geniş toplayıcılar için boru demetleri, kanıtlanmış tek bir borudan daha uygun olabilir.

Etiketler: , , , , , ,

Bir yanıt yazın