Zamiana promieniowania słonecznego na prąd elektryczny. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Przetwarzanie promieniowania słonecznego na prąd elektryczny. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

Komentarze do artykułu

Do końca XX wieku ludzkość opracowała i opanowała szereg zasad przekształcania energii cieplnej w energię elektryczną. Warunkowo można je podzielić na metody maszynowe i bezmaszynowe. Te ostatnie są często określane jako metody bezpośredniej konwersji energii, ponieważ brakuje im etapu zamiany energii cieplnej na pracę mechaniczną.

Maszynowa konwersja energii słonecznej na elektryczną Wśród przetwornic maszynowych najbardziej znane są turbiny parowe i gazowe, które od stulecia pracują we wszystkich naziemnych elektrowniach cieplnych i jądrowych. Nadają się również do pracy w kosmosie, ale w tym przypadku potrzebny jest specjalny wymiennik ciepła - emiter pełniący rolę skraplacza pary. Jednocześnie, jeżeli w naziemnej instalacji turbiny parowej ciepło skraplania jest odbierane przez krążącą wodę, to w warunkach przestrzennych możliwe jest odprowadzanie ciepła z pary lub gazu (jeśli jest to turbina gazowa) odprowadzanych w turbinie tylko przez promieniowanie. Dlatego elektrownia musi zostać zamknięta.

Schemat ideowy zamkniętej turbiny gazowej (CGTU) pokazano na ryc. 1, za. Tutaj promieniowanie słoneczne, zebrane przez koncentrator 1 na powierzchni kotła słonecznego 2, podgrzewa czynnik roboczy - gaz obojętny do temperatur rzędu 1200-1500 K i pod ciśnieniem wytwarzanym przez sprężarkę 3 dostarcza gorący gaz do łopatek turbiny gazowej 4, która napędza generator prądu przemiennego 5. Gaz odlatujący z turbiny trafia najpierw do regeneratora 6, gdzie podgrzewa gaz roboczy za sprężarką, ułatwiając w ten sposób pracę głównego podgrzewacza – kolektora słonecznego. kocioł, a następnie ochładza się w chłodnicy - emiterze 7. Jak wykazały próby naziemne trzykilowatowej instalacji turbiny gazowej przeprowadzone w 1977 roku na pięciometrowym fasetowanym koncentratorze parabolicznym w Instytucie Fizyko-Technicznym Akademii Nauk Uzbekistanu , instalacje tego typu są bardzo zwrotne, osiągnięcie nominalnej prędkości obrotowej (36000 obr./min) zajęło nie więcej niż 1 minutę od momentu skierowania plamy słonecznej na wnękę cylindrycznego kotła. Sprawność tej instalacji wyniosła 11%.

Mogłoby się wydawać, że w przypadku elektrowni słonecznych wykorzystujących darmową energię sprawność nie jest tak znacząca, jak w przypadku tradycyjnych silników cieplnych zasilanych paliwem organicznym. Tak jednak nie jest, ponieważ wymiary i waga najbardziej nieporęcznych i ciężkich części kosmicznych elektrowni słonecznych - koncentratora i lodówki - emitera - zależą przede wszystkim od wydajności instalacji.

Możliwe jest stworzenie elektrowni z konwertorem turbiny parowej (rys. 1b).

Zamiana promieniowania słonecznego na prąd elektryczny
Ryc.1. Schematy ideowe instalacji elektrycznej turbiny słonecznej (a) i turbiny parowej (b).

Tutaj energia słoneczna zebrana przez koncentrator 1 podgrzewa płyn roboczy w kotle solarnym 2, który zamienia się w parę nasyconą, a następnie w parę przegrzaną, która rozpręża się w turbinie 4, która łączy się z generatorem elektrycznym 5. Po skropleniu w chłodnicy - grzejnik 7 pary odprowadzanej z turbiny, jej kondensat, sprężony przez pompę 8, ponownie wchodzi do kotła. Ponieważ dostarczanie i odbieranie ciepła w tej instalacji odbywa się izotermicznie, średnie temperatury dostarczania i odbierania okazują się wyższe niż w turbinie gazowej (przy tych samych temperaturach dostarczania ciepła), a poszczególne obszary chłodnicy i koncentratora może okazać się mniejsza niż w CCGT.

Amerykańska słoneczna turbina parowa „Słonecznik”, o podobnym przeznaczeniu, miała sprawność 12% przy określonej powierzchni chłodnicy-emitera rzędu 1 kW/m2. Przy takiej charakterystyce 10 GW SCES (jest to moc wymagana dziś przez największe megamiasta świata) wymagana byłaby lodówka-emiter o powierzchni 10 km2. Stosunkowo mniej rozwinięte eksperymentalnie są elektrownie z maszynami tłokowymi o obiegu zamkniętym.

Wspólną wadą wszystkich przetwornic maszynowych jest obecność w nich obracających się części, co stwarza problemy w utrzymaniu stałej orientacji stanowiska.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Nvidia Parker - system jednoukładowy nowej generacji dla segmentu motoryzacyjnego 24.08.2016

Nvidia zaprezentowała system jednoukładowy nowej generacji, który stał się podstawą superkomputera samochodowego Drive PX 2.

Tak więc nowy SoC nazywa się Parker. Teraz Tegra nie ma w nazwie, co wygląda trochę dziwnie. Najwyraźniej Nvidia zdecydowała się porzucić znaną markę tylko dlatego, że nowość nie jest ukierunkowana na rynek konsumencki, ale rynek motoryzacyjny nie dba o to, ponieważ istnieją inne kryteria wyboru.

Parker charakteryzuje się wydajnością 1,5 TFLOPS. Rozwiązanie jest skonfigurowane z dwoma zastrzeżonymi przez Nvidię rdzeniami procesora Denver 2, czterema rdzeniami Cortex-A57 oraz procesorem graficznym generacji Pascal z 256 rdzeniami CUDA. Co więcej, dwa klastry procesorów są połączone ze sobą specjalnym interfejsem, co umożliwia nazwanie procesora systemu jednoukładowego spójnym, heterogenicznym wieloprocesorem.

System jednoukładowy obsługuje pamięć RAM LPDDR4. Przepustowość podsystemu pamięci podwoiła się i osiągnęła 50 GB/s. Parker obsługuje również do 12 kamer, co po raz kolejny wskazuje na główny rynek dla nowości - motoryzacyjny. Oczywiście zasób ma również możliwość kodowania i dekodowania wideo w formacie 4K przy 60 fps.

Parker obsługuje wirtualizację sprzętu z możliwością jednoczesnego uruchamiania ośmiu maszyn wirtualnych. Umożliwi to producentom samochodów wykorzystanie jednego systemu Drive PX 2 do obsługi różnych zadań, w tym systemu multimedialnego, systemu wspomagania kierowcy i innych.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Tablety Microsoft Surface 2 i Microsoft Surface Pro 2

▪ Oscyloskop cyfrowy TDS5000B

▪ Bateria zewnętrzna ZMI 20 Power Bank z ładowarką 120W

▪ Sztuczny demon Maxwella

▪ Inteligentny zegarek z żywym organizmem w środku

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Technologie radioamatorskie. Wybór artykułów

▪ artykuł Warsztaty montażowe dla początkujących. sztuka wideo

▪ Artykuł Kto według Alberta Einsteina dokonuje wielkich odkryć? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kulturowe orzeszki ziemne. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Prosty stroboskop z dwoma emiterami. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Sztuczki z węzłami na sznurku. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn