Преобразование солнечной радиации в электрический ток. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

К концу XX столетия человечество разработало и освоило ряд принципов преобразования тепловой энергии в электрическую. Их можно условно разделить на машинные и безмашинные методы. Последние часто называют методами прямого преобразования энергии, поскольку в них отсутствует стадия преобразования тепловой энергии в механическую работу.

Машинное преобразование солнечной энергии в электричество среди машинных преобразователей наиболее известны паро- и газотурбинные установки, в течение столетия работающие на всех наземных тепловых и атомных электростанциях. Пригодны они и для работы в космосе, но в этом случае необходим специальный теплообменник - излучатель, выполняющий роль конденсатора пара. При этом если в наземной паротурбинной установке теплота конденсации отводится циркулирующей водой, то в условиях космоса отвод тепла отработавшего в турбине пара или газа (если это газовая турбина) возможен только излучением. Поэтому энергоустановка должна быть замкнутой.

Принципиальная схема замкнутой газотурбинной установки (ЗГТУ) показана на рис. 1, а. Здесь солнечная радиация, собранная концентратором 1 на поверхности солнечного котла 2, нагревает рабочее тело - инертный газ до температур порядка 1200-1500 К и под давлением, создаваемым компрессором 3, подает горячий газ на лопатки газовой турбины 4, приводящей в действие электрогенератор переменного тока 5. Отработавший в турбине газ поступает сначала в регенератор 6, где подогревает рабочий газ после компрессора, облегчая тем самым работу основного нагревателя - солнечного котла, а затем охлаждается в холодильнике - излучателе 7. Как показали наземные испытания трехкиловаттной газотурбинной установки, проведенные в 1977 году на пятиметровом фацетном параболическом концентраторе в Физико-техническом институте АН Узбекистана, установки такого типа весьма маневренны, выход на номинальные обороты (36000 об/мин) занимал не более 1 мин с момента наведения солнечного пятна на полость цилиндрического котла. КПД этой установки составил 11%.

Может показаться, что для солнечных энергоустановок, использующих бесплатную энергию, величина КПД не столь существенна, как для традиционных тепловых машин на органическом топливе. Однако это не так, ибо размеры и вес наиболее громоздких и тяжелых частей солнечных космических энергоустановок - концентратора и холодильника - излучателя - зависят прежде всего от КПД установки.

Возможно создание энергоустановки с паротурбинным преобразователем (рис. 1,б).

Рис.1. Принципиальные схемы солнечной газотурбинной (а) и паротурбинной (б) электроустановок

Здесь собранная концентратором 1 солнечная энергия нагревает в солнечном котле 2 рабочую жидкость, переходящую в насыщенный, а затем и в перегретый пар, который расширяется в турбине 4, соединяющей с электрогенератором 5. После конденсации в холодильнике-излучателе 7 отработавшего в турбине пара его конденсат, сжимаемый насосом 8, вновь поступает в котел. Поскольку подвод и отвод тепла в этой установке осуществляются изотермически, средние температуры подвода и отвода оказываются выше, чем в газотурбинной установке (при одинаковых температурах подвода тепла), а удельные площади излучателя и концентратора могут оказаться меньше, чем в ЗГТУ.

Аналогичная по назначению американская солнечная паротурбинная установка "Sunflower" имела КПД 12% при удельной площади холодильника-излучателя порядка 1кВт/м2. При таких характеристиках СКЭС на 10 ГВт (именно такая мощность требуется сегодня крупнейшим мегаполисам мира) потребовался бы холодильник-излучатель с площадью 10 км2. Сравнительно менее проработаны экспериментально энергоустановки с поршневыми машинами замкнутого цикла.

Общим недостатком всех машинных преобразователей является наличие в них вращающихся частей, что создает проблемы с поддержанием неизменной ориентации станции.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Первые гонки на молекулярных машинах 10.04.2017 В Тулузе (Франция) состоится первая международная гонка наномашин, в которой примут участие команды из шести стран - Австрии, Германии, Франции, Швейцарии, Японии и США. Молекулярными машинами называют конструкции из молекул, способные выполнять простейшие механические операции под контролем человека. В качестве средств управления наномашинами обычно используют электрический ток, тепло и свет. К примеру, для предстоящих гонок будут использоваться молекулы, способные перемещаться по поверхности круглой золотой подложки под действием электрического тока. Каждая из команд получит по отдельному сектору для своей машины, а управление будет осуществляться с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Перемещение наномашин по поверхности будет происходить благодаря энергии электронов, переносимых на молекулу с острия иглы под напряжением. Воздействовать на молекулы механическим способом запрещено. Победителем станет команда, преодолевшая максимальное расстояние. Гоночная трасса получит довольно незатейливую конфигурацию: прямая длиной 20 нанометров, затем 45-градусный поворот, прямая длиной 50 нанометров, снова 45-градусный поворот и финишная прямая длиной 20 нанометров. Продолжительность соревнований - 38 часов. Что интересно, в случае наноаварии молекулярную машину можно заменить, но иглу сканирующего туннельного микроскопа менять запрещено. Конструкции наномашин у разных команд отличаются. К примеру, французы разработали плоский удлиненный болид с четырьмя "колесами", швейцарская команда сделала транспортное средство "на воздушной подушке", а немцы соорудили целый наномеханизм из четырех молекул с водородными связями. Гонки состоятся в лаборатории Центра разработки материалов и структурных исследований (CNRS). Следить за соревнованиями молекулярных машин можно будет на сайте CNRS или на официальном канале в Youtube. Гонки стартуют 28 апреля ровно в полдень.

Другие интересные новости:

▪ Компактная версия электрозаправки Supercharger для города

▪ Выращивание кур из яиц без скорлупы

▪ Электронный аналог кошачьих усов

▪ 3LCD-проекторы Epson Home Cinema 1040 и 1440

▪ Сон напрямую связан с лишним весом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гражданская радиосвязь. Подборка статей

▪ статья Подпольный миллионер. Крылатое выражение

▪ статья В каком театре зрителей поощряли спать? Подробный ответ

▪ статья Лимонник китайский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Индикатор уровня воды в помещении. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Волшебная ваза. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025