Сонячні водонагрівальні установки. Термодинамічний перетворювач сонячної енергії. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Різке зростання цін та тарифів на електро- та теплову енергію, прагнення споживачів до підвищення надійності та використання власних автономних джерел енергопостачання, а також підвищення інтересу до використання екологічно чистих відновлюваних джерел енергії ведуть до швидкого розвитку вітчизняного ринку сонячних водонагрівальних установок (СВП), за своїми техніко-економічним показниками і технологічної опрацьованості найбільш підготовлених до широкого комерційного використання у південних регіонах Росії, а й у її середній смузі і навіть у північних регіонах.

Разом про те розвиток цього ринку Росії стримується низкою чинників, серед яких висока вартість СВУ, їх недостатня надійність і довговічність є суттєвими. Багаторічні спостереження за експлуатаційною надійністю сонячних колекторів показали, що більшість конструкцій не забезпечують встановленого російським стандартом мінімального терміну служби – 10 років.

Вартість сонячних колекторів російських виробників сьогодні лежить у діапазоні від 100 до 200 доларів у розрахунку на 1м2 їхньої теплосприймаючої поверхні. З урахуванням вартості монтажу та необхідного додаткового обладнання та комплектуючих виробів споживачеві сонячні водонагрівальні установки обходяться в 200 - 500 $ / м . Зарубіжні аналоги СВУ, запропоновані російському ринку, виявляються ще дорожчими.

Таким чином, завдання вдосконалення конструкції сонячних колекторів, зниження їхньої вартості при одночасному збільшенні терміну надійної експлуатації є надзвичайно актуальним.

Термодинамічний перетворювач сонячної енергії повинен містити такі компоненти:

а) систему уловлювання падаючої радіації;
б) приймальну систему, що перетворює енергію сонячного випромінювання на тепло, що передається теплоносію;
в) систему перенесення теплоносія від приймача до акумулятора або одного або кількох теплообмінників, в яких нагрівається робоче тіло;
г) тепловий акумулятор;
д) теплообмінники, що утворюють гаряче та холодне джерела теплової машини.

Системи уловлювання сонячного випромінювання та конструкції термоперетворювачів

Системи уловлювання сонячної радіації забезпечують різні ступені концентрації (рис.3.1).

Рис.3.1. Системи уловлювання сонячної енергії

Мала ступінь концентрації (порядку 100) виходить при використанні поверхонь, що відбивають, концентрують енергію при будь-якому напрямку приходу сонячних променів. Спостереження за Сонцем здійснюється у цьому випадку за допомогою спрощеної системи керування. До пристроїв такого типу відносяться параболоциліндричні відбивачі, вісь яких або горизонтальна або перпендикулярна площині руху Сонця. Керується така установка лише відповідно до зміни положення Сонця на небосхилі протягом дня. Зміна становища Сонця протягом року у своїй не враховується, і вживаються заходи лише до того що, щоб фокальне зображення виходило межі поверхні приймача концентрованого випромінювання.

Середній ступінь концентрації (порядку 1000) виходить при використанні фокусуючих геліостатів, керованих за двома обертовими ступенями свободи. Таким геліостатом може бути дзеркало у формі параболоїда обертання, вісь якого орієнтується на Сонце.

Високий ступінь концентрації здійснюється одиничною оптичною системою (плоскі геліостати та параболоїдний відбивач). Вона дозволяє досягти дуже високих температур.

Сконцентроване сонячне випромінювання поглинається поверхнею приймача і перетворюється на тепло. Щоб знизити втрати тепла, пов'язані з випромінюванням нагрітим приймачем в тепловій області спектру, поверхню приймача покривають тонкою плівкою із матеріалів, що селективно поглинають. Це дозволяє значно підвищити ККД системи.

Конструкції термоперетворювачів. Можливі дві важливі схеми. У першій (рис.3.2А) у приймачі нагрівається теплоносій, у зв'язку з чим забезпечується теплове завантаження акумулятора. При цьому робоче тіло нагрівається від акумулятора, що згладжує зміни у надходженні сонячної радіації. Таким чином, акумулятор постійно грає роль буфера, а зв'язок системи "приймач-акумулятор" з тепловою машиною здійснюється за допомогою щонайменше одного теплообмінника.

У другій схемі (рис. 3.2б) у приймачі безпосередньо нагрівається робоче тіло. Заряджання акумулятора здійснюється шляхом відведення частини нагрітого тіла, а зв'язок із тепловою машиною відбувається без проміжних пристроїв.

У першій схемі порівняно з другою має місце у середньому більшу зниження температурного напору, тобто. різниця температур між нагрівачем та холодильником теплової машини. У другій схемі тепло втрачається лише при акумулюванні та поверненні. Однак у першому випадку теплова машина та її допоміжні пристрої не схильні до випадкових коливань температури навіть за відсутності системи регулювання. З іншого боку, у часто теплоносій сам грає роль теплового акумулятора.

Рис.3.2. Схема термодинамічного перетворення сонячної енергії: А – схема з теплообмінником; Б - схема без теплообмінника

Акумулятори тепла

В даний час накопичення енергії здійснюється за рахунок акумулювання тепла.

Тепловий акумулятор – дорогий елемент. Залежно від температури системи акумулювання енергії зазвичай поділяють на низькотемпературні (до 100°C), середньотемпературні (від 100 до 550°C) та високотемпературні (>550°C).

Низькотемпературні акумулятори, зокрема водяні, знайшли широке застосування в геліотехніці для опалення будівель та гарячого водопостачання. Для низькотемпературного акумулювання використовують також оборотні реакції гідратації та сольватації солей та кислот, а також процеси фазового переходу. Для цих цілей як теплоакумулюючі речовини використовують парафіни та емульсії, що складаються з парафіну і води. Прихована теплота плавлення парафіну 44 кал/г, а температура плавлення 35 - 50°C.

Новий тип систем термохімічного акумулювання "Тепідус" розробляється у Швеції. У цій установці використовується процес виділення тепла при гідратації натрію сульфіду.

Для середньотемпературного акумулювання, а також як теплоносій використовують солі та їх евтектики, що характеризуються температурою плавлення в кілька сотень градусів і великою величиною прихованої теплоти фазового переходу.

Дуже перспективні для середньотемпературного акумулювання гідрати оксидів лужноземельних металів. Використання процесів акумулювання реакцій гідратації оксидів відрізняється цілою низкою переваг. Це висока щільність енергії, що запасається, просте довгострокове акумулювання при температурі навколишнього середовища, компактність твердої енергоакумулюючої речовини, низька його вартість, отримання досить високопотенційного тепла на стадії гідратації.

Високотемпературне акумулювання здійснюється за допомогою оборотних екзоендотермічних реакцій. При цьому реакції можна розділити на дві групи: реакції каталітичного розкладання, продукти яких можна не розділяти і зберігати разом, і реакції, що протікають без каталізаторів, продукти яких повинні бути розділені за температури сонячного приймача, щоб запобігти зворотній реакції.

Вибір типу термодинамічного циклу та природи робочого тіла визначається областю робочих температур теплового двигуна, тобто характеристики системи концентрації, акумулятора та параметрів циклу тісно взаємопов'язані. У сонячних установках з концентрацією перевага надається пароводяним циклам.

Автор: Магомедов А.М.

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 Ген-допінг 18.06.2013 Генна терапія потенційно може перетворити старе серце на серце молодого атлета. Дослідники із Західного резервного університету Кейза виявили ген, який одночасно пригнічує ріст пухлини при раку молочної залози, і зміцнює серце. Більшість ліків від раку, навпаки, негативно впливає на серце. Вчені сподіваються, що їх відкриття зробить прорив у лікуванні раку. Але можна припустити, що прорив буде навіть у методиці підготовки спортсменів. Про те, що ген HEXIM1 пригнічує розвиток раку молочної залози у мишей, вчені дізналися ще минулого року. Цього року вони дізналися, що цей ген збільшує кількість і щільність кровоносних судин у клітинах. Це означає, що серце починає працювати краще, підвищується витривалість при виконанні фізичних вправ - саме те, що потрібно спортсменам практично у всіх видах спорту. Під час експерименту вчені пересадили ген HEXIM1 у серце дорослої миші, і виявили, що серце виросло та поважчало – і це без будь-яких тренувань. У стані спокою у тварини зменшилася частота серцевих скорочень, а знижений пульс у разі вказує більш ефективну роботу серця - за одиницю часу нове серце прокачує більше крові. Насправді це дозволило модифікованої миші пробігти удвічі більше, ніж мишам без генетичних мутацій. Вчені приємно вражені тим, що ген HEXIM1 виявився корисним для серця. Вони сподіваються, що його застосування дозволить одночасно вирішити дві проблеми – вилікувати від небезпечного різновиду раку та врятувати від проблем із серцем. Ген змушує звичайне серце функціонувати як серце спортсмена – при цьому без будь-яких тренувань. Зазвичай ліки від раку негативно позначаються на серці, а тут можна не просто зберегти його функції, а й навіть покращити роботу. Однак поки що вчені не задалися етичним питанням: чи не буде їх відкриття використано для махінацій у спорті? Спортсмени за допомогою гена HEXIM1 можуть покращувати свої здібності без тренувань та отримати завдяки цьому перевагу перед суперниками. Свого роду натуральний допінг зробить спортсмена витривалішим, дозволить йому без утоми долати великі дистанції, витримувати виснажливі тренування - словом, залишатися у формі тоді, коли суперники вже відчуватимуть втому. Можливо, ще рано бити на сполох, адже новий метод лікування не пройшов потрібної кількості випробувань і невідомо, чи взагалі буде в майбутньому застосовуватися для лікування серцевих захворювань. Тим не менш, нечесні спортсмени приймали і набагато небезпечніші препарати, аби здобути перемогу. Не слід забувати, що основне призначення HEXIM1 - пригнічення росту ракових клітин. Такі випробування вчені мають намір розпочати вже найближчим часом - потужні ліки випробовуватиму на хворих на рак людей.

Інші цікаві новини:

▪ Драйвер жорсткого диска діаметром 0,85 дюйми з ємністю до 4 Гбайт

▪ Інтернету для роботів передбачили вибухове зростання

▪ Ремонт дзьоба за допомогою комп'ютера

▪ Слуховий апарат ReSound LiNX Quattro

▪ Кроки робочого дня

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ І тут з'явився винахідник (ТРВЗ). Добірка статей

▪ стаття Роберт Пенн Уоррен. Знамениті афоризми

▪ стаття Якого персонажа фільму Хрещений батько зіграв справжній гангстер? Детальна відповідь

▪ стаття Машиніст вакуум-формуючої машини. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Туалетне мило. Прості рецепти та поради

▪ стаття Електроустановки у вибухонебезпечних зонах. Електропроводки, струмопроводи та кабельні лінії. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

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

www.diagram.com.ua
2000-2024