태양 복사를 전류로 변환합니다. 계획, 설명

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XNUMX세기 말까지 인류는 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 여러 가지 원리를 개발하고 숙달했습니다. 조건부로 기계와 기계가 없는 방법으로 나눌 수 있습니다. 후자는 열 에너지를 기계 작업으로 변환하는 단계가 없기 때문에 종종 직접 에너지 변환 방법이라고 합니다.

태양 에너지를 전기로 기계 변환 기계 변환기 중에서 가장 유명한 것은 증기 및 가스 터빈 플랜트로 모든 지상 화력 및 원자력 발전소에서 한 세기 동안 운영되었습니다. 그들은 또한 우주에서의 작업에도 적합하지만 이 경우에는 증기 응축기 역할을 하는 방출기인 특수 열 교환기가 필요합니다. 동시에 지상 기반 증기 터빈 설비에서 순환수에 의해 응축 열이 제거되면 우주 조건에서 터빈에서 배출되는 증기 또는 가스(가스터빈인 경우)에서 열 제거가 가능합니다. 방사선에 의해서만. 따라서 발전소를 폐쇄해야 합니다.

폐쇄형 가스 터빈 플랜트(CGTU)의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 1, 아. 여기에서 태양광 보일러 2의 표면에 있는 집광기 1200에 의해 수집된 태양 복사는 작동 유체(불활성 가스)를 1500-3K 정도의 온도로 가열하고 압축기 4에 의해 생성된 압력 하에서 블레이드에 뜨거운 가스를 공급합니다. 교류 발전기(5)를 구동하는 가스 터빈(6)의 터빈에서 배출된 가스는 먼저 재생기(7)로 들어가 압축기 후 작동 가스를 가열하여 메인 히터인 태양열 보일러의 작동을 용이하게 한 다음 냉각합니다. 냉각기에서 - 이미 터 1977. 우즈베키스탄 과학 아카데미 물리 기술 연구소의 36000m 패싯 포물선 집중 장치에서 1 년에 수행 된 11 킬로와트 가스 터빈 플랜트의 지상 테스트에서 알 수 있듯이 이러한 유형의 설치 공칭 속도(XNUMXrpm)에 도달하는 데는 흑점이 원통형 보일러의 구멍을 가리키는 순간부터 XNUMX분도 걸리지 않았습니다. 이 설치의 효율성은 XNUMX%였습니다.

자유 에너지를 사용하는 태양열 발전소의 경우 효율이 유기 연료로 작동하는 기존 열 엔진만큼 중요하지 않은 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 태양광 우주 발전소의 가장 부피가 크고 무거운 부분(집광 장치 및 냉각기 방출 장치)의 크기와 무게는 주로 설치 효율성에 달려 있기 때문에 그렇지 않습니다.

증기 터빈 변환기로 발전소를 만드는 것이 가능합니다(그림 1b).

태양 복사를 전류로 변환
그림 1. 태양열 가스 터빈(a) 및 증기 터빈(b) 전기 설비의 개략도

여기서, 농축기(1)에 의해 수집된 태양 에너지는 태양열 보일러(2)의 작동 유체를 가열하여 포화된 다음 과열된 증기로 변하고, 발전기(4)에 연결된 터빈(5)에서 팽창합니다. 냉각기에서 응축 후- 터빈에서 배출되는 증기의 라디에이터 7, 펌프 8에 의해 압축된 응축수가 다시 보일러로 들어갑니다. 이 설비의 열 공급 및 제거는 등온으로 수행되기 때문에 평균 공급 및 제거 온도는 가스 터빈 플랜트보다 (동일한 열 공급 온도에서) 높으며 라디에이터의 특정 영역과 집광기는 CCGT보다 적을 수 있습니다.

목적이 비슷한 미국의 태양열 증기 터빈 공장 "해바라기"는 12kW/m1 정도의 쿨러 이미 터의 특정 영역에서 2%의 효율성을 가졌습니다. 10GW SCES의 이러한 특성(오늘날 세계 최대 메가시티에서 요구되는 전력)으로 인해 10km2 면적의 냉장고 방출기가 필요합니다. 실험적으로 상대적으로 덜 개발된 것은 폐쇄 사이클의 왕복 기계가 있는 발전소입니다.

모든 기계 변환기의 일반적인 단점은 회전 부품이 있어 스테이션의 일정한 방향을 유지하는 데 문제가 있다는 것입니다.

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