Plantas de energía solar sin máquinas. Esquema, descripción

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Sistemas de energía solar sin máquinas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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En las plantas de energía solar sin máquinas, la energía de la radiación solar se convierte directamente en energía eléctrica, sin una transición intermedia a la energía mecánica. Para la conversión directa, no se necesitan turbinas ni generadores de energía.

Convertidores termoeléctricos

La conversión directa de la energía térmica procedente de la radiación solar en electricidad se basa en el efecto Seebeck, descubierto en 1821. Si suelda dos conductores de diferentes composiciones químicas en los extremos y coloca las uniones en ambientes con diferentes temperaturas, entonces surge un termo-EMF entre ellos:

donde T₁ - temperatura absoluta de la unión caliente, T₂ es la temperatura absoluta de la unión fría y es el coeficiente de proporcionalidad.

Surge una corriente J en el circuito de conductores y la unión caliente absorbe calor de una fuente calentada en una cantidad por segundo. y la unión fría transfiere calor al cuerpo de baja temperatura en la cantidad . La diferencia entre el calor suministrado y eliminado es el segundo trabajo de la corriente.

, w

La relación entre trabajo y calor aportado es la eficiencia térmica del proceso de conversión.

(3.1)

Así, la eficiencia de un convertidor termoeléctrico ideal coincide con la eficiencia térmica del ciclo de Carnot y está completamente determinada por las temperaturas absolutas de las uniones frías y calientes. En los convertidores reales se producen pérdidas irreversibles debido a la resistencia eléctrica de los conductores, su conductividad térmica y la resistencia térmica al intercambio de calor de las uniones con el entorno. Por tanto, la eficiencia real de la instalación es igual a

(3.2)

donde - eficiencia eléctrica relativa del convertidor (llamada así por analogía con la eficiencia interna relativa de la turbina, teniendo en cuenta las pérdidas irreversibles debidas a la estrangulación).

Cuando se utilizan termoelectrodos metálicos, la eficiencia de los convertidores termoeléctricos es muy baja: no supera las centésimas de porcentaje. En 1929, A.F. Ioffe demostró que el uso de semiconductores tiene un efecto significativo: la eficiencia aumenta a un valor de aproximadamente el 10%. En los generadores termoeléctricos modernos se conectan en serie termopares semiconductores, en los que las uniones calientes se calientan con los rayos del sol. Los generadores de este tipo se utilizan como fuentes autónomas de electricidad para consumidores de baja potencia: faros, boyas de señalización marina, etc.

Autor: Labeish V.G.

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Corrientes de pico: 10 kA (8/20 µs)
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Sin plomo, sin halógenos, RoHS

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