|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Güneş enerjisinin doğrudan elektriğe dönüştürülmesi. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Alternatif enerji kaynakları Güneş ışınımının enerjisini doğrudan elektrik akımına dönüştüren, makinesiz dönüştürücüler olarak adlandırılan termoelektrik, termiyonik ve fotoelektrik (güneş pilleri) olan enerji santralleri, bir dereceye kadar, makine dönüştürücülerin doğasında bulunan dezavantajlardan muaftır. Termoelektrik yöntem Termoelektrik jeneratörler (TEG'ler), 1821'de Alman fizikçi T.I. tarafından keşfedilenlere dayanmaktadır. Seebeck termoelektrik etkisi, bu iletkenlerin uçları farklı sıcaklıklarda ise, iki farklı iletkenin uçlarında termo-emf'nin ortaya çıkmasından oluşur. Açık etki ilk olarak termometrede sıcaklıkları ölçmek için kullanıldı. Yükte açığa çıkan elektrik gücünün sağlanan ısıya oranını ifade eden bu tür termokupl cihazlarının enerji verimliliği, yüzde birin kesirleri kadardı. Ancak Akademisyen A.F. Ioffe, termoelementlerin üretimi için metaller yerine yarı iletkenlerin kullanılmasını önerdi, termoelektrik etkinin enerji kullanımı mümkün hale geldi ve 1940-1941'de dünyanın ilk yarı iletken termoelektrik jeneratörü Leningrad Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nde yaratıldı. 40-50'li yıllarda yarı iletkenlerde termoelektrik etki teorisi geliştirildi ve çok etkili (bugüne kadar) termoelektrik malzemeler sentezlendi. Geliştirilen teoriye göre TEG veriminin ifadesi aşağıdaki formülle verilmektedir:
z, yarı iletken malzemenin kalite faktörüdür, 1/K; TГ - termoelementin sıcak bağlantı noktasının sıcaklığı, K; TХ - soğuk bağlantı sıcaklığı, K; TCP - termoelement ayağının ortalama sıcaklığı, K,
M - Ioffe kriteri, a - termoelement dallarının azaltılmış diferansiyel termo-EMF'si, μV/K; s, l - termoelement dallarının sırasıyla 1/(Ohm·m) ve W/(m•K) cinsinden azaltılmış elektriksel iletkenliği ve termal iletkenliği. Sadece termoelektrik jeneratörlerin değil aynı zamanda doğrudan enerji dönüşümü için diğer cihazların verimliliğini de karakterize ettiği için yukarıdaki verimlilik formülü üzerinde durmak mantıklıdır. Bir TEG'nin verimliliğinin herhangi bir ısı motorunun verimliliğiyle aynı faktörlere bağlı olduğu gerçeği dikkate değerdir: tersinir Carnot çevriminin termal verimliliği (formüldeki ilk faktör) ve geri dönüşü olmayan enerji kayıpları katsayısı (ikinci faktör) ). TEG'de, iç geri dönüşü olmayan kayıplar esas olarak sıcak 3'den (Şekil 4, a) soğuk 1 bağlantı noktalarına (genellikle bakırdan yapılmış bağlantılar dallardan ayrılır) pozitif 3 ve negatif 5 dallar boyunca ısı akışıyla ilişkilidir. difüzyon önleyici katmanlar 2 (Şekil 3,A) tarafından). Formülden de anlaşılacağı üzere kullanılan malzemelerin kalite faktörü ne kadar yüksek olursa geri dönüşü olmayan kayıplar da o kadar az olur. Ancak teori ve uzun yıllara dayanan uygulama, kalite faktörünün 3 • 10-3 1/derecelik değerinin açıkça sınırlayıcı değer olduğunu göstermiştir.
Bireysel termo elemanları bağlayarak, biri Şekil 3'de gösterilen oldukça güçlü termopiller oluşturabilirsiniz. 3, b. Pil, yoğunlaştırıcının (1) odak düzleminde bulunur; sıcak bağlantıları (2) doğrudan konsantre güneş ışınımıyla ısıtılır ve ısı, soğuk bağlantı noktalarından (3) radyasyon yoluyla uzaklaştırılır. Şekil 50'de gösterilene benzer bir uzay enerji santralinin enerji özellikleri vardır. 10, b, ancak göbeksiz. Tesisatın beklenen özgül ağırlığı 200 W/kg'a kadardır. Bu da XNUMX GW'lık bir santralin ağırlığının XNUMX bin tona kadar çıkabileceği anlamına geliyor. Bir enerji santralinin ağırlığının azaltılması, güneş enerjisini elektriğe dönüştürme verimliliğinin arttırılmasıyla doğrudan ilişkilidir ve bu, yukarıdaki formülden de görülebileceği gibi iki şekilde gerçekleştirilebilir: Dönüştürücünün ısıl verimliliğinin arttırılması (Carnot çevrim verimliliği). ) ve santralin tüm elemanlarındaki geri dönüşü olmayan enerji kayıplarının sıvılaştırılması. İlk yol prensipte mümkündür, çünkü konsantre radyasyon çok yüksek sıcaklıkların elde edilmesine olanak sağlar. Ancak bu, güneş takip sistemlerinin doğruluğuna yönelik gereksinimleri büyük ölçüde artırır; bu, büyük yoğunlaştırıcı sistemler için neredeyse hiç elde edilemez. Bu nedenle, araştırmacıların çabaları her zaman geri dönüşü olmayan kayıpları azaltmayı, öncelikle termal iletkenlik yoluyla sıcak bağlantılardan soğuk bağlantılara ısı akışını azaltmayı amaçlıyordu. Bu sorunu çözmek için yarı iletken malzemelerin kalite faktörünün arttırılması gerekiyordu. Ancak, daha önce de belirtildiği gibi, yüksek kalite faktörüne sahip yarı iletken malzemeleri sentezlemek için uzun yıllar süren girişimlerden sonra, elde edilen değerin (2,5-2,7) • 105'in sınırlayıcı değer olduğu açıkça ortaya çıktı. Daha sonra, ısı akışını azaltmanın yeni yollarını aramaya devam ederken, iki elektrotlu lamba diyotunda olduğu gibi, sıcak ve soğuk bağlantıları bir hava boşluğu ile ayırma fikri ortaya çıktı. Böyle bir lambada bir elektrot (katot 1) ısıtılırsa (Şekil 4) ve aynı zamanda diğer elektrot (anot 2) soğutulursa, harici elektrik devresinde bir doğru akım belirir.
Termiyonik dönüştürücü (TEC) Edison'un keşfettiği olaya termiyonik emisyon adı verildi. Termoelektrik gibi, düşük akım teknolojisinde uzun süredir kullanılmaktadır. Daha sonra bilim adamları dikkatlerini ısıyı elektriğe dönüştürme yöntemini kullanma olasılığına çevirdiler. Termoelektrik ve termiyonik emisyonun doğası farklı olsa da verimlilikle ilgili ifadeleri aynıdır:
nerede Hк - tersinir Carnot döngüsünün verimliliği; Hçiğ - termiyonik (termoelektrik) dönüştürücüdeki geri dönüşü olmayan kayıpları hesaba katan katsayı. TEC'deki geri dönüşü olmayan kayıpların ana bileşenleri, katot ve anotta ısının sağlanması ve uzaklaştırılmasının izotermal olmayan doğası, ısının TEC tasarım elemanları aracılığıyla katottan anoda akışı ve ayrıca Bireysel modüllerin seri bağlantı elemanlarındaki omik kayıplar. Carnot döngüsünün yüksek verimliliğini elde etmek için, 1700-1900 K katotların çalışma sıcaklıklarında modern TEC'ler oluşturulur; bu, yaklaşık 700 K soğutulmuş anot sıcaklıklarında, yaklaşık% 10'luk bir verim elde etmeyi mümkün kılar. Böylece, dönüştürücünün kendisindeki geri dönüşü olmayan kayıpların azalması ve aynı zamanda ısı kaynağı sıcaklığının artması nedeniyle, TEC'nin verimliliği yukarıda açıklanan TEG'ninkinden iki kat daha yüksek, ancak önemli ölçüde daha yüksek ısı beslemesinde ortaya çıkıyor. sıcaklıklar. Jeosenkronize bir yörüngedeki katot yüzeylerinin bu tür sıcaklıklarını elde etmek için, TEC yoğunlaştırıcının Güneş'e yöneliminin doğruluğu 6° - 8° arasında olmalıdır; bu, güneş enerjisi sisteminin 10 - 20 GW termal güçleriyle ve yoğunlaştırıcıların karşılık gelen alanları yukarıda belirtildiği gibi ciddi bir teknik sorun haline gelebilir. Belirtilen koşulların, birinci ve sonraki nesil uzay aracının yerleşik güç kaynağı sistemlerinde güneş enerjisini dönüştürmek için fotoelektrik yöntemin seçiminde önemli bir rol oynaması oldukça olasıdır. Fotoelektrik enerji dönüşüm yöntemi Güneş pili (Şekil 5), ışıkla aydınlatıldığında yarı iletkendeki p-n bağlantı noktasında ortaya çıkan harici fotoelektrik etki olgusuna dayanmaktadır. Tek kristalli yarı iletken temel malzemeye zıt iletkenlik işaretine sahip bir yabancı maddenin eklenmesiyle bir p-n (veya np) bağlantısı oluşturulur. Örneğin silikonun içine alüminyum veya lityum eklenir. Sonuç olarak, güneş ışınımı p-n bağlantısına çarptığında değerlik bandındaki elektronlar uyarılır ve dış devrede bir elektrik akımı üretilir. Modern güneş panellerinin verimliliği %13-15'e ulaşmaktadır.
SCES dönüştürücüler oluşturmak için en umut verici olanı, 15 kW/m1 ve 2 W/kg spesifik özelliklere sahip, yaklaşık %200 verimliliğe sahip ultra ince güneş pilleridir. Bu güneş panelleri 10 GW'lık bir SCES için dönüştürücü olarak kullanılsaydı, alanı 50 km2, ağırlığı ise 10 bin ton olacaktı.
Optik Sinyalleri Kontrol Etmenin ve Yönetmenin Yeni Bir Yolu
05.05.2024 Primium Seneca klavye
05.05.2024 Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı
04.05.2024
▪ Akıllı Telefon Ekoore Ocean X Pro ▪ Avrupa'da modern rüzgar enerjisi ▪ Bir yıldızın gezegenleri hakkında fotosferini anlatacak
▪ site bölümü Saatler, zamanlayıcılar, röleler, yük anahtarları. Makale seçimi ▪ Aristoteles'in makalesi. Ünlü aforizmalar ▪ makale Rusçadaki en uzun kelime nedir? ayrıntılı cevap ▪ makale Mal seçici. İş güvenliğine ilişkin standart talimat ▪ makale LA3607'de grafik ekolayzır. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Nerede 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri