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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Раскрыт секрет обучения во сне 03.11.2022 Хорошо известно, что для закрепления новой информации, полученной в течение дня, с ней нужно "переспать". За ночь все знания и впечатления улягутся и отложатся в памяти. Подобный процесс даже нашел свое отражение в народных пословицах и поговорках. Однако до сих пор для ученых оставалось загадкой, что именно происходит в мозге и как объяснить этот феномен. Чтобы раскрыть эту тайну, исследователи из Университета штата Пенсильвания (США) провели серию экспериментов, в ходе которых добровольцы спали в лаборатории, а ученые регистрировали изменения в активности их мозга. В результате, на основе этих данных, была построена компьютерная модель активизации нейронных сетей во сне. Ученые установили, что, когда мозг проходит через фазу медленного сна и фазу быстрого движения глаз (REM-фазу), что происходит примерно пять раз за ночь, один регион мозга, гиппокамп, "обучает" другой регион мозга, неокортекс, полученным во время бодрствования знаниям. Благодаря этому процессу новая эфемерная информация превращается в устойчивые воспоминания. Гиппокамп отвечает за эпизодическую память, а неокортекс - за речь, мышление и другие функции высшей нервной деятельности. Во время фазы медленного сна гиппокамп связывается с неокортексом и передает ему новые данные, а во время REM-фазы неокортекс закрепляет полученную информацию в долговременной памяти.

Другие интересные новости:

▪ Система уведомлений с помощью ветра, тени и стука

▪ Бумажный самолетик с лазерным двигателем

▪ Обнаружены следы столкновения двух суперземель

▪ Ультралегкий ноутбук Fujitsu UH-X/H1

▪ Измерение сверхмалой гравитации

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Светодиоды. Подборка статей

▪ статья Поливает мембрана. Советы домашнему мастеру

▪ статья Что такое протеин? Подробный ответ

▪ статья Управляющий отделением банка. Должностная инструкция

▪ статья Термостабилизатор с изолированным датчиком. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автомат периодического включения и выключения нагрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026