Перетворення сонячної радіації на електричний струм. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Перетворення сонячної радіації на електричний струм. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

Коментарі до статті

До кінця XX століття людство розробило та освоїло низку принципів перетворення теплової енергії в електричну. Їх можна умовно поділити на машинні та безмашинні методи. Останні часто називають методами прямого перетворення енергії, оскільки в них відсутня стадія перетворення теплової енергії на механічну роботу.

Машинне перетворення сонячної енергії в електрику серед машинних перетворювачів найбільш відомі паро- та газотурбінні установки, які протягом сторіччя працюють на всіх наземних теплових та атомних електростанціях. Придатні вони і для роботи в космосі, але в цьому випадку необхідний спеціальний теплообмінник - випромінювач, що виконує роль пари конденсатора. При цьому якщо в наземній паротурбінній установці теплота конденсації відводиться циркулюючою водою, то в умовах космосу відведення тепла пари або газу (якщо це газова турбіна) відпрацював у турбіні можливий тільки випромінюванням. Тому енергоустановка має бути замкненою.

Принципову схему замкнутої газотурбінної установки (ЗГТУ) показано на рис. 1, а. Тут сонячна радіація, зібрана концентратором 1 на поверхні сонячного котла 2, нагріває робоче тіло - інертний газ до температур порядку 1200-1500 До і під тиском, створюваним компресором 3, подає гарячий газ на лопатки газової турбіни 4, що приводить в дію електрогенератор змінного Відпрацьований у турбіні газ надходить спочатку в регенератор 5, де підігріває робочий газ після компресора, полегшуючи тим самим роботу основного нагрівача - сонячного котла, а потім охолоджується в холодильнику - випромінювачі 6. Як показали наземні випробування трикіловатної газотурбінної установки, проведені в 7 п'ятиметровому фацетному параболічному концентраторі у Фізико-технічному інституті АН Узбекистану, установки такого типу дуже маневрені, вихід на номінальні обороти (1977 об/хв) займав не більше 36000 хв з моменту наведення сонячної плями на порожнину циліндричного котла. ККД цієї установки становив 1%.

Може здатися, що для сонячних енергоустановок, що використовують безкоштовну енергію, величина ККД не така істотна, як для традиційних теплових машин на органічному паливі. Однак це не так, бо розміри та вага найбільш громіздких і важких частин сонячних космічних енергоустановок – концентратора та холодильника – випромінювача – залежать передусім від ККД установки.

Можливе створення енергоустановки з паротурбінним перетворювачем (рис. 1, б).

Перетворення сонячної радіації на електричний струм
Рис.1. Принципові схеми сонячної газотурбінної (а) та паротурбінної (б) електроустановок

Тут зібрана концентратором 1 сонячна енергія нагріває в сонячному котлі 2 робочу рідину, що переходить в насичений, а потім і в перегріту пару, який розширюється в турбіні 4, що з'єднує з електрогенератором 5. Після конденсації в холодильнику-випромінювачі 7 відпрацьованого в турбіні стискається насосом 8, знову надходить у котел. Оскільки підведення та відведення тепла в цій установці здійснюються ізотермічно, середні температури підведення та відведення виявляються вищими, ніж у газотурбінній установці (при однакових температурах підведення тепла), а питомі площі випромінювача та концентратора можуть виявитися меншими, ніж у ЗГТУ.

Аналогічна за призначенням американська сонячна паротурбінна установка Sunflower мала ККД 12% при питомій площі холодильника-випромінювача порядку 1кВт/м2. За таких характеристик СКЕС на 10 ГВт (саме така потужність потрібна сьогодні найбільшим мегаполісам світу) потрібен холодильник-випромінювач з площею 10 км2. Порівняно менш опрацьовано експериментально енергоустановку з поршневими машинами замкнутого циклу.

Загальним недоліком всіх машинних перетворювачів є наявність у них частин, що обертаються, що створює проблеми з підтриманням незмінної орієнтації станції.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Штучний інтелект відрізнить оригінал картини від підробки 19.12.2021

Дослідники з Університету Case Western Reserve навчили штучний інтелект вирізняти художників за стилем. Нейросеть може відрізнити справжню картину від фальшивої.

Вчені вперше використали штучний інтелект для вивчення 3D-топографії картини. До цього форми аналізу грунтувалися лише з видимих стилістичних відмінностях.

Штучний інтелект дозволить вивчити тривимірний рельєф поверхні та знайти всі відмінності у шарах фарби. Професор фізики в Case Western Reserve Кеннет Сінгер розповів:

"3D-топографія-це новий спосіб для штучного інтелекту "побачити" картину. Алгоритм штучного інтелекту зосереджений на найдрібніших структурах поверхні", - заявив професор фізики в Case Western Reserve Кеннет Сінгер.

Штучний інтелект був змодельований на основі мозку та нервової системи людини. У 95% випадків нейромережа зможе визначити художника, який написав ту чи іншу картину.

"Ми розбили картину на віртуальні ділянки розміром від декількох мм до см і окремою плямою змогли визначити автора", - наголосив Сінгер.

Інші цікаві новини:

▪ Відеокарта AMD Radeon Pro W6600X

▪ Нова технологія утилізації відходів на Міжнародній космічній станції

▪ Електромобіль Mini Electric

▪ РК-дисплеї серії HS

▪ Американський штурмовик на алкогольному паливі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Побутові електроприлади. Добірка статей

▪ стаття Фототранзистори. Довідник

▪ статья Які тварини були мешканцями авгієвих конюшень? Детальна відповідь

▪ стаття Забезпечення зі страхування

▪ стаття Управління освітленням з ПДК. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Повітряні лінії електропередач напругою до 1 кВ. Опори. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт