Instalacje solarne do podgrzewania wody. Termodynamiczny konwerter energii słonecznej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

Gwałtowny wzrost cen i taryf za energię elektryczną i ciepło, dążenie konsumentów do poprawy niezawodności i wykorzystania własnych autonomicznych źródeł energii, a także wzrost zainteresowania wykorzystaniem przyjaznych dla środowiska odnawialnych źródeł energii prowadzą do szybkiego rozwoju krajowego rynku instalacji solarnych do podgrzewania wody (SWH), na swój własny sposób, wskaźniki techniczne i ekonomiczne oraz zaawansowanie technologiczne najlepiej przygotowanych do szerokiego zastosowania komercyjnego nie tylko w południowych regionach Rosji, ale także w jej środkowej strefie, a nawet w regionach północnych.

Jednocześnie rozwój tego rynku w Rosji ogranicza szereg czynników, wśród których największe znaczenie mają wysokie koszty IED, ich niewystarczająca niezawodność i trwałość. Wieloletnie obserwacje niezawodności działania kolektorów słonecznych wykazały, że większość konstrukcji nie zapewnia minimalnej żywotności ustalonej przez normę rosyjską - 10 lat.

Koszt kolektorów słonecznych rosyjskich producentów mieści się dziś w przedziale od 100 do 200 dolarów za 1 m2 ich powierzchni odbierającej ciepło. Biorąc pod uwagę koszt instalacji oraz niezbędne dodatkowe wyposażenie i komponenty, instalacje solarnego podgrzewania wody kosztują konsumenta 200 - 500 zł/m. Zagraniczne analogi IED oferowane na rynku rosyjskim okazują się jeszcze droższe.

Dlatego niezwykle istotne jest zadanie udoskonalenia konstrukcji kolektorów słonecznych, obniżenia ich kosztów przy jednoczesnym wydłużeniu okresu niezawodnej pracy.

Termodynamiczny konwerter energii słonecznej musi zawierać następujące elementy:

a) system do przechwytywania promieniowania padającego;
b) układ odbiorczy przetwarzający energię promieniowania słonecznego na ciepło, które jest przekazywane do chłodziwa;
c) układ do przenoszenia chłodziwa z odbiornika do akumulatora lub do jednego lub więcej wymienników ciepła, w których podgrzewany jest płyn roboczy;
d) akumulator termiczny;
e) wymienniki ciepła stanowiące źródło ciepła i zimna silnika cieplnego.

Systemy do przechwytywania promieniowania słonecznego i projekty przetworników termicznych

Systemy wychwytywania promieniowania słonecznego zapewniają różne stopnie koncentracji (rys. 3.1).

Rys.3.1. Systemy przechwytywania energii słonecznej

Niewielki stopień koncentracji (rzędu 100) uzyskuje się stosując powierzchnie odbijające, które skupiają energię w dowolnym kierunku padania światła słonecznego. Obserwacja Słońca odbywa się w tym przypadku za pomocą uproszczonego systemu sterowania. Urządzenia tego typu obejmują paraboliczne reflektory rynnowe, których oś jest pozioma lub prostopadła do płaszczyzny ruchu Słońca. Taka instalacja jest sterowana tylko zgodnie ze zmianą pozycji Słońca na niebie w ciągu dnia. Zmiana położenia Słońca w ciągu roku nie jest brana pod uwagę, a podejmowane są jedynie działania, aby obraz ogniskowy nie wychodził poza powierzchnię odbiornika skoncentrowanego promieniowania.

Średni stopień koncentracji (rzędu 1000) uzyskuje się za pomocą skupiających heliostatów sterowanych dwoma obrotowymi stopniami swobody. Taki heliostat może być zwierciadłem w postaci paraboloidy obrotowej, której oś jest skierowana w stronę Słońca.

Wysoki stopień koncentracji realizowany jest przez pojedynczy układ optyczny (płaskie heliostaty i reflektor paraboloidalny). Pozwala osiągnąć bardzo wysokie temperatury.

Skoncentrowane promieniowanie słoneczne jest pochłaniane przez powierzchnię odbiornika i zamieniane na ciepło. Aby zmniejszyć straty ciepła związane z promieniowaniem z ogrzewanego odbiornika w obszarze termicznym widma, powierzchnia odbiornika jest pokryta cienką warstwą materiałów selektywnie absorbujących. Pozwala to znacznie zwiększyć wydajność systemu.

Konstrukcje przetwornic termicznych. Możliwe są dwa główne schematy. W pierwszym (rys. 3.2A) chłodziwo jest podgrzewane w odbiorniku, w związku z czym zapewnione jest obciążenie termiczne akumulatora. Jednocześnie płyn roboczy jest podgrzewany przez akumulator, co niweluje zmiany w poborze promieniowania słonecznego. Tym samym bateria stale pełni rolę bufora, a połączenie układu „odbiornik-akumulator” z silnikiem cieplnym odbywa się za pomocą co najmniej jednego wymiennika ciepła.

Na drugim schemacie (ryc. 3.2B) płyn roboczy jest podgrzewany bezpośrednio w odbiorniku. Akumulator ładuje się poprzez wyjęcie części nagrzanego korpusu, a połączenie z silnikiem cieplnym następuje bez urządzeń pośrednich.

Na pierwszym schemacie, w porównaniu z drugim, następuje średnio większy spadek różnicy temperatur, tj. różnica temperatur między nagrzewnicą a chłodnicą silnika cieplnego. W drugim schemacie ciepło jest tracone tylko podczas akumulacji i powrotu. Jednak w pierwszym przypadku silnik cieplny i jego urządzenia pomocnicze nie podlegają przypadkowym wahaniom temperatury, nawet przy braku układu sterowania. Ponadto w wielu przypadkach sam płyn chłodzący pełni rolę akumulatora ciepła.

Ryc.3.2. Schemat termodynamicznej konwersji energii słonecznej: A - schemat z wymiennikiem ciepła; B - schemat bez wymiennika ciepła

akumulatory ciepła

Obecnie magazynowanie energii odbywa się poprzez magazynowanie ciepła.

Akumulator ciepła jest kosztownym elementem. W zależności od temperatury systemu magazynowanie energii dzieli się zwykle na niskotemperaturowe (do 100°C), średniotemperaturowe (od 100 do 550°C) i wysokotemperaturowe (>550°C).

Akumulatory niskotemperaturowe, w szczególności akumulatory wodne, są szeroko stosowane w technice słonecznej do ogrzewania budynków i zaopatrzenia w ciepłą wodę. Do akumulacji niskotemperaturowej wykorzystuje się również odwracalne reakcje hydratacji i solwatacji soli i kwasów oraz procesy przemian fazowych. Do tych celów jako substancje magazynujące ciepło stosuje się parafiny i emulsje składające się z parafiny i wody. Ciepło utajone topnienia parafiny wynosi około 44 cal/g, a temperatura topnienia 35 - 50°C.

W Szwecji opracowywany jest nowy typ termochemicznych systemów magazynowania „Tepidus”. Roślina ta wykorzystuje proces wydzielania ciepła podczas hydratacji siarczku sodu.

Do akumulacji średniotemperaturowej, oprócz chłodziwa, stosuje się sole i ich eutektyki, charakteryzujące się temperaturą topnienia rzędu kilkuset stopni i dużym utajonym ciepłem przemiany fazowej.

Hydraty tlenków metali ziem alkalicznych są bardzo obiecujące dla akumulacji w średniej temperaturze. Wykorzystanie procesów akumulacji reakcji hydratacji tlenków ma szereg zalet. Są to: duża gęstość zmagazynowanej energii, prosta długookresowa akumulacja w temperaturze otoczenia, zwartość stałej substancji magazynującej energię, jej niski koszt oraz uzyskanie odpowiednio wysokiego potencjału ciepła na etapie hydratacji.

Akumulacja wysokotemperaturowa odbywa się za pomocą odwracalnych reakcji egzo-endotermicznych. W tym przypadku reakcje można podzielić na dwie grupy: reakcje katalitycznego rozkładu, których produktów nie można rozdzielić i przechowywać razem oraz reakcje przebiegające bez katalizatorów, których produkty muszą zostać rozdzielone w temperaturze odbiornika słonecznego w aby zapobiec reakcji odwrotnej.

Wybór rodzaju obiegu termodynamicznego oraz charakteru czynnika roboczego determinowany jest zakresem temperatur pracy silnika cieplnego, tzn. charakterystyka układu zagęszczającego, parametry akumulatora i cyklu są ze sobą ściśle powiązane. W instalacjach solarnych z koncentracją preferowane są obiegi para-woda.

Autor: Magomedov A.M.

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 Bioreaktor dla żołnierzy 19.03.2007 Amerykańscy inżynierowie zabili dwa ptaki jednym kamieniem: nauczyli się ukrywać ślady jednostki wojskowej i wyposażyć ją w źródło prądu. Dostawa paliwa, a tym bardziej energii elektrycznej, bez której np. żołnierz amerykański wyposażony w elektronikę nie może zrobić kroku, od dawna jest przeszkodą dla współczesnej armii. Ale źródło paliwa znajduje się bardzo blisko konsumenta - są to resztki, jednorazowa zastawa stołowa, szmaty i inne śmieci, które powstają w znacznych ilościach w miejscu, w którym znajduje się kontyngent wojskowy. Co więcej, śmieci nadal muszą być niszczone, aby pozbawić wrogie wywiady cennych danych. Śmieciarnia została stworzona przez inżynierów z Purdue University (USA), kierowana przez profesora Michaela Ladischa, a w przypadku pomyślnych testów stanie się częścią uzbrojenia armii amerykańskiej. Śmieci są najpierw dzielone na części jadalne i niejadalne. Pierwszy trafia do bioreaktora, a drożdże wytwarzają z niego alkohol. Drugi jest zgazowany przy niskiej zawartości tlenu, zamieniając się w gazy palne – metan i propan. Następnie te gazy i alkohol są spalane, a generator wytwarza prąd. Potem z góry śmieci pozostała kupa popiołu. „Myślę, że ta instalacja znajdzie zastosowanie nie tylko w wojsku", mówi profesor Ladish. „Restauracje, fabryki i inne przedsiębiorstwa, które produkują dużo odpadów organicznych, mogą z powodzeniem wykorzystać je jako dodatkowe źródło energii elektrycznej".

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Poprawa wydajności pamięci MRAM

▪ Samolot napędzany energią słoneczną latający po całym świecie

▪ Zestaw słuchawkowy Logitech G Pro X

▪ Nowa metoda chłodzenia w lodówkach

▪ Łódź na autopilocie

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Alternatywne źródła energii. Wybór artykułów

▪ artykuł Epiktet. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Skąd wiemy, jak wyglądały dinozaury? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł mandżurski dziki ryż. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Dlaczego niektóre mikrokontrolery są bardziej niezawodne niż inne. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Nadajnik na MC2833. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

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

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

www.diagram.com.ua
2000-2024