ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Conversión de la radiación solar en corriente eléctrica. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía A finales del siglo XX, la humanidad había desarrollado y dominado una serie de principios para convertir la energía térmica en energía eléctrica. Se pueden dividir condicionalmente en métodos con máquina y sin máquina. Estos últimos a menudo se denominan métodos de conversión de energía directa porque carecen de la etapa de convertir la energía térmica en trabajo mecánico. Conversión mecánica de la energía solar en electricidad Entre los convertidores mecánicos, los más famosos son las plantas de turbinas de vapor y de gas, que han estado operando en todas las centrales térmicas y nucleares desde hace un siglo. También son adecuados para trabajar en el espacio, pero en este caso se necesita un intercambiador de calor especial, un emisor que actúa como condensador de vapor. Al mismo tiempo, si en una instalación de turbina de vapor en tierra el calor de condensación se elimina mediante la circulación de agua, entonces, en condiciones de espacio, la eliminación de calor del vapor o gas (si es una turbina de gas) expulsado en la turbina solo es posible por radiación. Por lo tanto, la planta de energía debe ser cerrada. Un diagrama esquemático de una planta de turbina de gas cerrada (CGTU) se muestra en la fig. 1, un. Aquí, la radiación solar, recogida por el concentrador 1 en la superficie de la caldera solar 2, calienta el fluido de trabajo - un gas inerte a temperaturas del orden de 1200-1500 K y, bajo la presión creada por el compresor 3, suministra gas caliente a las palas de la turbina de gas 4, que acciona el generador de corriente alterna 5. El gas que sale de la turbina entra primero en el regenerador 6, donde calienta el gas de trabajo después del compresor, facilitando así el funcionamiento del calentador principal - la caldera solar, y luego se enfría en un enfriador-radiador 7. Como lo demuestran las pruebas en tierra de una instalación de turbina de gas de tres kilovatios, realizadas en 1977 en un concentrador parabólico facetado de cinco metros en el Instituto Físico-Técnico de la Academia de Ciencias de Uzbekistán, las instalaciones de este tipo son muy maniobrables, alcanzando la velocidad nominal (36000 rpm) no tomó más de 1 minuto desde el momento en que la mancha solar apuntó a la cavidad del cilindro. caldera drical. La eficiencia de esta instalación fue del 11%. Puede parecer que para las plantas de energía solar que utilizan energía libre, la eficiencia no es tan significativa como para los motores térmicos tradicionales que funcionan con combustible orgánico. Sin embargo, esto no es así, porque las dimensiones y el peso de las partes más voluminosas y pesadas de las plantas solares espaciales -el concentrador y el frigorífico-emisor- dependen principalmente de la eficiencia de la instalación. Es posible crear una central eléctrica con un convertidor de turbina de vapor (Fig. 1b).
Aquí, la energía solar recolectada por el concentrador 1 calienta el fluido de trabajo en la caldera solar 2, que se convierte en vapor saturado y luego sobrecalentado, que se expande en la turbina 4, que se conecta al generador eléctrico 5. Después de la condensación en el enfriador- radiador 7 del vapor agotado en la turbina, su condensado, comprimido por la bomba 8, ingresa nuevamente a la caldera. Dado que el suministro y la impulsión de calor en esta instalación se realizan de forma isotérmica, las temperaturas medias de impulsión y impulsión resultan ser más altas que en una planta de turbina de gas (a las mismas temperaturas de suministro de calor), y las áreas específicas del radiador y concentrador puede resultar menor que en un CCGT. La planta de turbina de vapor solar estadounidense "Sunflower", similar en propósito, tenía una eficiencia del 12% con un área específica del enfriador-emisor del orden de 1 kW/m2. Con tales características de un SCES de 10 GW (esta es la potencia que hoy demandan las megaciudades más grandes del mundo), se requeriría un emisor-refrigerador con una superficie de 10 km2. Relativamente menos desarrolladas experimentalmente son las centrales eléctricas con máquinas alternativas de ciclo cerrado. Una desventaja común de todos los convertidores de máquinas es la presencia de piezas giratorias en ellos, lo que crea problemas para mantener una orientación constante de la estación. Ver otros artículos sección Fuentes alternativas de energía. Lee y escribe útil comentarios sobre este artículo. Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica: Máquina para aclarar flores en jardines.
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