Güneş radyasyonu, geniş spektral dağılım ile karakterize edilir, yani çok farklı enerji miktarlarına sahip fotonlar içerir. Bu nedenle, bir güneş pili bir yandan mümkün olduğu kadar çok fotonu dönüştürmeli, böylece adsorbe etmeli ve mevcut foton enerjisini mümkün olduğunca iyi bir şekilde dönüştürmelidir.

Uygulanan yarı iletkenin değerlik ve iletim aralığı arasındaki enerji boşluğu ne kadar küçük olursa, ilk gereksinim o kadar iyi karşılanır. Örneğin, silikonun Eg enerji aralığı yaklaşık 1.1 eV’dir ve bu nedenle güneş spektrumunun büyük bir bölümünü emebilir. Fotoakım, zaman birimi başına soğurulan fotonların sayısı ile orantılı olduğundan, bir güneş pilinin fotoakımı azalan enerji aralığı ile artar.

Bununla birlikte, enerji aralığı, p-n-kavşağı içindeki potansiyel bariyerin üst sınırını da belirler. Bu nedenle, küçük bir enerji aralığı her zaman küçük bir açık devre voltajıyla ilişkilendirilir.

Güç, akım ve voltajın ürünü olduğundan, çok küçük enerji boşlukları yalnızca küçük verimliliklere sahiptir. Büyük enerji boşlukları, yüksek açık devre voltajı oluşturur, ancak güneş spektrumunun yalnızca çok sınırlı bir kısmının soğurulmasına izin verir. Dolayısıyla fotoakım yalnızca küçük değerlere sahiptir ve son olarak akım ve voltajın çarpımı da küçüktür.

Aşırı durumların bu analizi, fotovoltaik uygulama için yarı iletken malzeme seçimi ile ilgili olarak optimum bir enerji boşluğu olduğunu ortaya koymaktadır. Ortalama bir güneş spektrumu için yarı iletken malzemenin Eg enerji aralığına ilişkin teorik güneş pili veriminin karşılık gelen hesaplamasını gösterir.

Uygulanan ilgili malzemeye bağlı olarak, basit güneş pilleri (yani tandem güneş pili veya başka bir kombine hücre türü olmadan) yaklaşık %30’luk maksimum teorik verimlilik sağlayabilir.

Diğer etkiler nedeniyle, gerçek güneş pillerinin verimleri, belirtilen teorik verimlerden çok daha düşüktür. Bu, diğer faktörlerin yanı sıra, temel olarak aşağıdaki mekanizmalara atfedilir.

− Gelen ışığın bir kısmı parmak tipi kontak sistemi veya ön tarafa monte edilmiş iletken ızgara tarafından yansıtılır. Yansıma kayıpları arasında maksimum boşluk bulunan küçük ızgara temasları seçilerek minimumda tutulur. Yine de, yarı iletken tabaka ile şebeke teması arasında düşük empedanslı bir geçiş direnci için maksimum temas alanları gereklidir. Ayrıca, yarı iletken boyunca ilerleyen yük taşıyıcıların direnç kayıplarını en aza indirmek için ızgara kontakları arasındaki boşluk kabul edilemez sınırları aşmamalıdır.
− Farklı kırılma indisleri nedeniyle, radyasyon havadan yarı iletken malzemeye iletildiğinde yansıma kayıpları meydana gelir. Yansıma önleyici kaplamalar ve yapılandırılmış hücre yüzeyleri bu kayıpları önemli ölçüde azaltır.
− Kısa dalga boylu ışık genellikle yarı iletken malzemenin içine uzun dalga boylu ışık kadar derinlemesine nüfuz etmez. Kısa dalga boylu ışığı kullanmak için üst yarı iletken tabaka özelliklerinin yapılanması büyük önem taşır. Katman katkısı ne kadar yüksek olursa, katman o kadar ince olmalıdır, çünkü yük taşıyıcılar bu tür katmanlarda çok hızlı bir şekilde yeniden birleşme eğilimindedir. Dolayısıyla adsorbe edilen ışık, güneş pilinin fotoakımına çok az katkıda bulunur.
− Yüksek kısa devre akımları, açık devre gerilimleri ve doldurma faktörleri, maksimum difüzyon uzunlukları anlamına gelir. Bununla birlikte, yük taşıyıcılar, kristal kafesin kusurlarında ve safsızlıklarında yeniden birleşme eğilimindedir. Bu nedenle, dökme malzeme iyi kristalografik kalitede olmalı ve maksimum saflık gereksinimlerini karşılamalıdır.
− Ayrıca yarı iletken malzemenin yüzeyi (yani fotovoltaik hücre), kristal kafesin geniş yüzey kusurudur. Bu tür yüzey kusurlarını pasifleştirmek ve sonuçta ortaya çıkan verimlilik kayıplarını azaltmak için çeşitli teknikler mevcuttur.
− Güneş pilinden enerji aktarılırken daha fazla kayıp meydana gelir. Direnç kayıpları, yük taşıyıcılar kontaklara doğru hareket ettikçe ve bağlantı kabloları aracılığıyla aktarıldıkça meydana gelir. Üretim kusurları, güneş pilinin ön ve arka tarafı arasında yerel kısa devreye neden olabilir.

Yüksek verimli laboratuvar silikon güneş pilleri için bu kayıplar yaklaşık %10’dur. Optimum koşullar altında, bir güneş pilinin %28’lik teorik maksimum verimliliği böylece %25’lik gerçek verime düşürülür.

Güneş radyasyonu nedir
Güneş radyasyonu ölçümü
Güneş radyasyonu zararları
Güneş radyasyonu Haritası
Güneş radyasyonu hesaplama
Radyasyon haritası canlı
Solar radyasyon
Türkiye Radyasyon haritası

Bir güneş pilinin güç çıkışı spektral ışık bileşimine, sıcaklığa ve ışınlama yoğunluğuna bağlı olduğundan, fotovoltaik hücreler için belirtilen verimlilikler genellikle yalnızca belirlenmiş standartlaştırılmış ölçüm koşulları için geçerlidir.

Yukarıda belirtilen standartlaştırılmış koşullar genellikle “Standart Test Koşulları” (STC) olarak adlandırılır: radyasyon 1.000 W/m2, güneş pili sıcaklığı 25 °C, AM (hava kütlesi) = 1,5’e göre ışınımın spektral dağılımı ( AM = 1.5, dikey ışık penetrasyonunun 1.5 katı etkili atmosfer kalınlığını ifade eder; güneş ışınımının spektral dağılımı bu nedenle esas olarak atmosferdeki belirli frekanslarda fotonların soğurulmasından dolayı karakteristik bir şekilde değişir; AM 1.5 spektrumu standardize edilmiştir ve güneş pili veya modül kalibrasyonu için kullanılan ışığın bu spektruma uyması gerekir.

Bu koşullar altında güneş pilleri tarafından üretilen güç, tepe gücü olarak adlandırılır. Bununla birlikte, standart test koşulları (STC) pratikte çok nadiren ortaya çıkar, tam olarak konuşulursa, neredeyse hiç olmaz. Örneğin Avrupa’da, 1.000 W/m2’lik bir radyasyonda, modül montajı veya bina ortamına entegrasyon konseptine bağlı olarak, modüller ortam sıcaklığının 20 ila 50 K üzerinde ısınır.

Bu nedenle STC sıcaklığı ve radyasyonu, yalnızca ortam sıcaklığının 0 °C veya altında olduğu kış aylarında ideal koşullar altında gerçekleşir. Ancak güneşin düşük açısı nedeniyle kışın AM değerleri artar ve güneş spektrumunun kaymasına neden olur. Bununla birlikte, en yüksek güneş enerjisi modülü verimlilikleri, kışın açık ve soğuk günlerde elde edilir.

Sahaya özgü meteorolojik koşullar altında bir fotovoltaik modülün güç çıkışını değerlendirmek için yıllık verimlilik kavramı geliştirilmiştir.

Gerçek modül sıcaklıkları, güneş ışınımı ve güneş spektrumları, oluşma sıklıklarına göre ve sıcaklık, radyasyon ve spektruma bağlı verimlilik bağımlılığının ürüne özgü parametrelerine göre değerlendirilir.

Bu yaklaşıma dayanarak, çeşitli güneş modüllerinin güç çıkışının değerlendirilmesi, STC koşulları altında belirlenen verimliliklerden farklı olabilir. Bununla birlikte, enerji verimini belirlediğinden, sonuçta tesis operatörü için sadece yıllık verimlilik önemlidir.

The post Güneş Radyasyonu – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).

Yenilenebilir enerji kaynakları, tipik olarak, enerjinin “yenilenebilir” bir modda çıkarılabileceği teorik bir maksimum hız, yani yeni enerjinin birçok yenilenebilir enerji akışıyla ilişkili rezervuarlara gelme veya akma hızı ile karakterize edilir.

Bazı durumlarda, belirli bir yenilenebilir enerji döngüsünde, insanın kaynağı kullanmasının neden olduğu ek döngü, yeni enerjinin geliş hızını kendi başına değiştirecektir.

Dünyanın iç kısmından gelen jeotermal enerji akışı, yenilenebilir bir kaynak değildir, çünkü akışın ana kısmı, iç kısmın soğumasıyla ilişkilendirilir. Öte yandan, yılda kaybedilen ısının çok küçük bir kısmıdır, bu nedenle pratik amaçlar için jeotermal enerji yenilenebilir bir kaynak gibi davranır. Sadece bazı jeotermal buhar projelerini karakterize eden aşırı kullanım durumunda yenilenebilirlik garanti edilmez.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının doğası ve kökeni, astrofizik, atmosfer fiziği ve kimya, oşinografi ve jeofizik bilimleri aracılığıyla bir Odysseia’ya benzeyebilecek şekilde tartışılıyor. İnsanlığın hizmetinde yenilenebilir enerji kaynaklarının uzun süreli kullanımının olası çevresel etkisi araştırıldığında, tüm parçaları birbirine kenetlemenin önemi ortaya çıkıyor.

Her bir yenilenebilir enerji kaynağı için, bilinen cihazlarla bu tür enerjinin çıkarılmasının mümkün olup olmadığından bağımsız olarak yıllık ortalama olarak yenilenecek maksimum enerji çıkarma oranı olarak tanımlanan kaynağın boyutunun bir tahminini sağlar. Ayrıca güç yoğunluğu ve değişkenliği konuları tartışılmaktadır.

Enerji dönüştürme cihazlarının bazı genel özellikleriyle açılır ve ardından belirli yenilenebilir enerji kaynaklarına uygun bir dizi enerji dönüştürme ekipmanı örneği açıklanır.

Enerji dönüştürme cihazlarıyla birlikte ele alınan toplam enerji tedarik sistemlerinin bileşenlerini oluşturacak olan çeşitli enerji taşıma ve depolama yöntemlerine genel bir bakış sunar.

Bireysel yenilenebilir enerji cihazlarının performansının modellenmesini ve tüm sistemleri tartışır ve son olarak yenilenebilir enerjinin küresel kullanımına yönelik senaryoları, talep ve arzı eşleştirmede hem mekansal hem de zamansal kısıtlamaları dikkate alarak tartışır.

Yenilenebilir enerji kaynakları, uygulanabilir bir enerji tedarik sistemi inşa etmede yapılması gereken bazı hususları ölçmek için bir ön çaba olarak, ilk olarak mevcut ekonomik düşünce çerçevesine yerleştirilir.

Bunu, senaryo tekniğiyle birlikte güncel bir ekonomik analiz için paket oluşturan yaşam döngüsü analizi metodolojisinin açıklamasına götüren, dikkate alınması gereken dolaylı ekonomik faktörlerin bir araştırması izler. Daha sonra sistem değerlendirmesi için bir araç olarak somut örneklerde kullanılır.

Özellikle yakın gelecek için en önemli olan yenilenebilir enerji araştırma ve geliştirme alanları hakkında bazı son açıklamalar sunar.

YENİLENEBİLİR ENERJİ AKIŞLARININ KÖKENİ

Bu bölümde, yenilenebilir enerjinin başta Güneş olmak üzere yaratıldığı kaynaklardan, farklı formlara dönüştürüldüğü Dünya’ya kadar takip edilmektedir; güneş radyasyonu rüzgar veya dalga enerjisine dönüşür ve bir dizi karmaşık süreçle Dünya-atmosfer sistemi üzerinde dağıtılır.

Bu süreçler için esas olan, atmosferdeki ve okyanuslardaki genel sirkülasyon mekanizmalarıdır. Aynı mekanizmalar, fosil yakıtların yakılması gibi enerjiyle ilgili faaliyetlerden veya diğer insan faaliyetlerinden çevreye salınan kirleticilerin dağıtılmasında da rol oynar.

Çevresel etkilerin değerlendirilmesi, toplumları yenilenebilir enerjiyi kullanmaya motive etmede önemli bir rol oynadığından, insanın iklime müdahalesi de doğal olarak uygun olduğu bu bölümde ele alınmaktadır.

Güneş radyasyonu nedir
Güneş radyasyonu ölçümü
Solar radyasyon nedir
Güneş radyasyonu zararları
Güneş radyasyonu Haritası
Güneş radyasyonu hesaplama
Yeryüzüne gelen ortalama solar radyasyon miktarı
Atmosfer dünyayı yüksek radyasyondan korur mu

Güneş Radyasyonu

Şu anda Güneş 3,9×1026 W oranında enerji yaymaktadır. Dünya atmosferinin tepesinde, Güneş yönüne dik bir düzlemden ortalama 1353 Wm-2 güç geçmektedir. Gösterildiği gibi, bu şeklin etrafındaki düzenli salınımlar, Dünya Güneş etrafındaki eliptik yörüngesinde ilerlerken Dünya-Güneş mesafesindeki değişiklikler tarafından üretilir.

Ortalama mesafe 1,5×1011 m ve sapma ±%1,7’dir. Atmosferin tepesinde alınan güneş radyasyonu miktarındaki diğer değişiklikler, Güneş’in dönüşü (ayda yaklaşık bir devir) ile birlikte güneş yüzeyindeki hafif düzensizliklerden ve yüzey parlaklığında olası zaman değişimlerinden kaynaklanır. 

Güneş Gibi Yıldızların İçlerinde Enerji Üretimi

Güneş’in içindeki nükleer reaksiyonlar tarafından üretilen enerji, yüzeyden yayılan enerji miktarına eşit olmalıdır, çünkü aksi takdirde Güneş yapısal olarak uzun süreler boyunca kararlı olamazdı. Güneş’in kararlılığına dair kanıtlar birkaç kaynaktan gelmektedir.

Yaklaşık 3×109 yıllık bir süre boyunca kararlılık, Dünya yüzeyindeki sıcaklığın göreli kararlılığı ile ifade edilir (oksitlenmiş çökeltiler ve fosil kalıntıları, suyun bu dönemler boyunca sıvı fazında mevcut olduğunu gösterir). Daha da uzun bir süre boyunca kararlılık, Güneş’in ve diğer benzer yıldızların evrimi hakkındaki anlayışımızda örtük olarak bulunur.

Bu kararlılığın bir göstergesi olarak, Güneş’in toz ve gaz bulutlarından oluştuğu varsayıldığından bu yana gerçekleştiğine inanılan yarıçapındaki değişimleri gösterir.

Güneş gibi anakol yıldızlarının atomik bileşenlerinde bulunan enerjinin (hidrojeni helyuma dönüştüren) nükleer reaksiyonların ısısından yüzeyden kaçan radyasyona dönüşümü büyük ölçüde anlaşılmıştır.

Bu bölümün sonundaki ileri düzey konu A, yıldızların evrimi hakkında daha fazla ayrıntı ve Güneş içindeki enerji aktarımı için özel bir model verir. Bu tür bir radyasyonun yenilenebilir bir kaynak olarak kabul edilmesinin temeli, esasen değişmeden milyarlarca yıl devam edebilmesidir. Yine de, güneş enerjisi üretiminde onu çevreleyen gezegenlerdeki yaşam için derin etkileri olabilecek küçük farklılıklar olasılığı da vardır.

Güneş Radyasyonunun Spektral Bileşimi

Pratik olarak, Dünya’da alınan Güneş’ten gelen radyasyonun tamamı, yüksek opaklığa sahip konvektif mantoyu çevreleyen ince bir tabaka olan fotosferden kaynaklanır. Karasal bir gözlemcinin Güneş’i görebileceği derinlik, fotosferde bulunur. Emme bölgesindeki daha uzun yol uzunluğu nedeniyle, Güneş’in görünen parlaklığı kenarlara doğru azalır.

Fotosfer, değişen derecelerde iyonizasyona sahip atomlardan ve serbest elektronlardan oluşur. T ≈ 6000 K sıcaklıkta denge halindeki siyah bir cisim için Planck radyasyonuna benzer bir spektruma yol açan çok sayıda saçılma işlemi gerçekleşir.

Bununla birlikte, kısmen mevcut atomlardaki farklı elektron konfigürasyonları arasındaki geçişlere karşılık gelen keskin soğurma çizgileri nedeniyle (güneş spektrumunda 60’tan fazla elementin soğurma çizgileri tanımlanmıştır), kısmen de konvektif bölgenin yakınında yaklaşık 8000 K’den kromosfere geçişte minimum 4300 K’ye kadar fotosfer boyunca sıcaklık değişimi söz konusudur.

Yine de genel tablo, bu şekilde spektrumdaki dar soğurma çizgilerini göz ardı ederek, varsayılan etkin sıcaklık Teff ≈ 5762 K için Planck yasasıyla oldukça uyumludur.

The post Güneş Radyasyonu – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).