|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Nhà máy điện mặt trời. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Nhà máy điện mặt trời là một cấu trúc kỹ thuật chuyển đổi bức xạ mặt trời thành năng lượng điện. Các cách chuyển đổi bức xạ mặt trời là khác nhau và phụ thuộc vào thiết kế của nhà máy điện.
Bức xạ mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi trường. Nguồn năng lượng mặt trời dự trữ là rất lớn. Đến đầu thế kỷ XNUMX, nhân loại đã phát triển và nắm vững một số nguyên tắc chuyển nhiệt năng thành điện năng. Chúng có thể được chia theo điều kiện thành các phương pháp máy móc và không máy móc. Phương pháp sau thường được gọi là phương pháp chuyển đổi năng lượng trực tiếp vì chúng thiếu giai đoạn chuyển đổi nhiệt năng thành công cơ học. Trong số các bộ chuyển đổi máy, nổi tiếng nhất là các nhà máy tua bin hơi và khí hoạt động ở tất cả các nhà máy nhiệt điện và điện hạt nhân trên mặt đất. Sơ đồ nguyên lý của một nhà máy tuabin khí kín có dạng như sau. Bức xạ mặt trời, được thu thập bởi bộ tập trung trên bề mặt của lò hơi năng lượng mặt trời, làm nóng chất lỏng làm việc - một loại khí trơ đến nhiệt độ theo thứ tự 1200-1500 độ Kelvin và dưới áp suất do máy nén tạo ra, cung cấp khí nóng cho các cánh quạt của tuabin khí, dẫn động một máy phát điện xoay chiều. Khí kiệt trong tuabin đầu tiên đi vào bộ tái sinh, nơi nó làm nóng khí làm việc sau máy nén. Do đó, nó tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của lò sưởi chính - lò hơi năng lượng mặt trời. Sau đó, khí được làm mát trong bộ làm mát-phát ra. Các thử nghiệm đối với một nhà máy tuabin khí công suất ba kilowatt, được thực hiện vào năm 1977 trên một thiết bị tập trung hình parabol có bề mặt dài 11 mét tại Viện Vật lý-Kỹ thuật của Viện Hàn lâm Khoa học Uzbekistan, cho thấy các nhà máy loại này rất cơ động. Công suất đạt đến tốc độ danh định không quá một phút kể từ thời điểm điểm mặt trời hướng vào khoang của lò hơi hình trụ. Hiệu quả của cài đặt này là XNUMX phần trăm. Trong nhà máy điện có bộ chuyển đổi tuabin hơi, năng lượng mặt trời do bộ tập trung thu sẽ làm nóng chất lỏng làm việc trong lò hơi năng lượng mặt trời, chất lỏng này chuyển thành bão hòa và sau đó thành hơi quá nhiệt, nở ra trong tuabin được nối với máy phát điện. Sau khi ngưng tụ trong bộ tản nhiệt của hơi nước trong tuabin, nước ngưng tụ của nó, được nén bởi máy bơm, lại đi vào lò hơi. Vì việc cung cấp và loại bỏ nhiệt trong lắp đặt này được thực hiện đẳng nhiệt, nhiệt độ cung cấp và loại bỏ trung bình cao hơn so với lắp đặt tuabin khí và các khu vực cụ thể của bộ tản nhiệt và bộ tập trung có thể nhỏ hơn. Việc lắp đặt như vậy, hoạt động trên chất lỏng làm việc hữu cơ, có hiệu suất 15-20% ở nhiệt độ cung cấp nhiệt tương đối thấp - chỉ 600-650 độ Kelvin. Sơ đồ nguyên lý của một nhà máy tuabin khí kín (CGTU) được thể hiện trong hình... Ở đây, bức xạ mặt trời được bộ tập trung 1 thu thập trên bề mặt của nồi hơi năng lượng mặt trời 2, làm nóng chất lỏng làm việc - khí trơ đến nhiệt độ khoảng 1200- 1500 K và, dưới áp suất do máy nén 3 tạo ra, cung cấp khí nóng cho các cánh của tuabin khí 4, chạy máy phát điện xoay chiều 5. Khí thải ra trong tuabin trước tiên đi vào bộ tái sinh 6, nơi nó làm nóng khí làm việc sau máy nén , do đó tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của lò sưởi chính - nồi hơi năng lượng mặt trời, sau đó làm mát trong tủ lạnh - bộ tản nhiệt 7. Như đã trình bày, các thử nghiệm trên mặt đất của một nhà máy tuabin khí ba kilowatt, được thực hiện vào năm 1977 trên một bộ tập trung hình parabol có chiều dài 36000 mét tại Viện Vật lý-Kỹ thuật của Viện Hàn lâm Khoa học Uzbekistan, việc lắp đặt loại này rất cơ động, đạt tốc độ định mức (1 vòng / phút) mất không quá 11 phút kể từ thời điểm vết đen mặt trời hướng vào khoang của nồi hơi hình trụ. Hiệu quả của cài đặt này là XNUMX%. Có vẻ như đối với các nhà máy điện mặt trời sử dụng năng lượng tự do, hiệu suất không đáng kể như đối với các động cơ nhiệt truyền thống chạy bằng nhiên liệu hữu cơ. Tuy nhiên, điều này không phải như vậy, bởi vì kích thước và trọng lượng của các bộ phận cồng kềnh và nặng nề nhất của nhà máy điện mặt trời - bộ tập trung và tủ lạnh - bộ phát - phụ thuộc chủ yếu vào hiệu quả lắp đặt. Có thể tạo ra một nhà máy điện với một bộ chuyển đổi tuabin hơi nước. Chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện
Tại đây, năng lượng mặt trời được thu thập bởi bộ tập trung 1 làm nóng chất lỏng làm việc trong nồi hơi năng lượng mặt trời 2, chuyển thành hơi bão hòa và sau đó thành hơi quá nhiệt, mở rộng trong tuabin 4, kết nối với máy phát điện 5. Sau khi ngưng tụ trong bộ làm mát -bộ tản nhiệt 7 của hơi nước cạn kiệt trong tuabin, phần ngưng tụ của nó, được nén bởi máy bơm 8, lại đi vào nồi hơi. Do việc cung cấp và loại bỏ nhiệt trong quá trình lắp đặt này được thực hiện đẳng nhiệt, nhiệt độ trung bình của việc cung cấp và loại bỏ cao hơn trong nhà máy tuabin khí (ở cùng nhiệt độ cung cấp nhiệt), và các khu vực cụ thể của bộ tản nhiệt và bộ tập trung hóa ra có thể ít hơn trong CCGT. Từ nhiều khuyết điểm vốn có của bộ biến đổi máy, các nhà máy điện có cái gọi là bộ biến đổi không máy là miễn phí: nhiệt điện, nhiệt điện và quang điện, trực tiếp biến đổi năng lượng của bức xạ mặt trời thành dòng điện. "Máy phát nhiệt điện dựa trên hiệu ứng nhiệt điện được phát hiện vào năm 1821 bởi nhà vật lý người Đức T.I. Seebeck, bao gồm sự xuất hiện của nhiệt EMF ở đầu của hai dây dẫn khác nhau, nếu đầu của những dây dẫn này ở nhiệt độ khác nhau", L.M. viết trong Tạp chí Giáo dục Soros Drabkin - Hiệu ứng mở ban đầu được sử dụng trong phương pháp đo nhiệt để đo nhiệt độ. Hiệu suất năng lượng của các thiết bị như vậy - cặp nhiệt điện, ngụ ý tỷ số giữa công suất điện giải phóng ở tải và nhiệt được cung cấp, là một phần trăm. Chỉ sau Viện sĩ A.F. Ioffe đề xuất sử dụng chất bán dẫn thay vì kim loại để sản xuất nhiệt điện tử, việc sử dụng năng lượng của hiệu ứng nhiệt điện trở nên khả thi, và vào năm 1940-1941, máy phát nhiệt điện bán dẫn đầu tiên trên thế giới được tạo ra tại Viện Vật lý và Công nghệ Leningrad. Trong những năm 40 và 50, lý thuyết về hiệu ứng nhiệt điện trong chất bán dẫn được phát triển bởi các công trình của trường ông và các vật liệu nhiệt điện cũng rất hiệu quả (cho đến ngày nay) đã được tổng hợp. Bằng cách kết nối các nhiệt lượng riêng lẻ với nhau, có thể tạo ra nhiệt rắn đủ mạnh. Một nhà máy điện 10 GW có thể nặng tới 200 tấn. Giảm trọng lượng của nhà máy điện liên quan trực tiếp đến việc tăng hiệu suất chuyển đổi quang năng thành điện năng. Điều này có thể đạt được theo hai cách: bằng cách tăng hiệu suất nhiệt của bộ chuyển đổi và bằng cách giảm tổn thất năng lượng không thể phục hồi trong tất cả các phần tử của nhà máy điện. Trong trường hợp đầu tiên, bức xạ tập trung làm cho nó có thể đạt được nhiệt độ rất cao. Nhưng đồng thời, các yêu cầu về độ chính xác của các hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời cũng tăng lên rất nhiều, điều này khó có thể xảy ra đối với các hệ thống tập trung có kích thước khổng lồ. Do đó, những nỗ lực của các nhà nghiên cứu luôn nhằm mục đích giảm thiểu những tổn thất không thể phục hồi. Họ đã cố gắng giảm dòng nhiệt từ chỗ nối nóng sang chỗ nối lạnh bằng cách dẫn điện. Để giải quyết vấn đề này, cần phải đạt được sự gia tăng hệ số chất lượng của vật liệu bán dẫn. Tuy nhiên, sau nhiều năm nỗ lực tổng hợp các vật liệu bán dẫn với yếu tố chất lượng cao, rõ ràng giá trị đạt được ngày nay là giới hạn. Sau đó, nảy sinh ý tưởng tách các điểm nối nóng và lạnh bằng một khe hở không khí, giống như đèn hai điện cực - một diode. Nếu trong một bóng đèn như vậy, một điện cực là cực âm bị đốt nóng và đồng thời điện cực kia là cực dương bị nguội thì trong mạch điện ngoài sẽ xuất hiện dòng điện một chiều. Hiện tượng này được quan sát lần đầu tiên vào năm 1883 bởi Thomas Edison. L.M. Drabkin viết: “Hiện tượng do Edison phát hiện được gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử,“ Giống như nhiệt điện, nó được sử dụng trong một thời gian dài trong kỹ thuật dòng điện thấp. Sự phát thải khác nhau, nhưng biểu thức của hiệu suất thì giống nhau. Các thành phần chính của tổn thất không thể phục hồi trong TEC có liên quan đến bản chất không đẳng nhiệt của việc cung cấp và loại bỏ nhiệt ở cực âm và cực dương, sự truyền nhiệt từ cực âm sang cực dương thông qua các phần tử cấu trúc của TEC, cũng như với tổn thất ohmic trong các phần tử của kết nối chuỗi của các mô-đun riêng lẻ. Để đạt được hiệu quả cao của chu trình Carnot, các TEC hiện đại được thiết kế cho nhiệt độ hoạt động của catốt là 1700-1900 K, ở nhiệt độ của các cực dương được làm mát khoảng 700 K, có thể đạt được hiệu suất khoảng 10%. Do đó, do giảm tổn thất không thể đảo ngược trong bản thân bộ chuyển đổi và với sự gia tăng đồng thời nhiệt độ cung cấp nhiệt, hiệu quả của TEC hóa ra cao gấp đôi so với TEG được mô tả ở trên, nhưng ở mức cung cấp nhiệt cao hơn đáng kể. nhiệt độ.
Bây giờ hãy xem xét phương pháp quang điện chuyển đổi năng lượng. Pin mặt trời sử dụng hiện tượng của hiệu ứng quang điện ngoài, hiện tượng này biểu hiện ở tiếp giáp pn trong chất bán dẫn khi nó được chiếu sáng bằng ánh sáng. Tiếp giáp pn (hoặc np) được tạo ra bằng cách đưa một tạp chất có dấu độ dẫn điện ngược lại vào vật liệu cơ bản bán dẫn đơn tinh thể. Khi bức xạ mặt trời chiếu vào tiếp giáp pn, các electron của vùng hóa trị bị kích thích và dòng điện được tạo ra ở mạch ngoài. Hiệu suất của pin năng lượng mặt trời hiện đại đạt 13-15 phần trăm.
Các nhà máy điện mặt trời có một, nhưng là một vấn đề rất quan trọng. Bầu khí quyển cản trở việc thu nhận và sử dụng năng lượng mặt trời "sạch" trên bề mặt Trái đất. Và điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta đặt các trạm năng lượng mặt trời trong không gian, trong quỹ đạo gần Trái đất. Sẽ không có sự can thiệp của khí quyển, không trọng lượng sẽ cho phép bạn tạo ra nhiều km cấu trúc cần thiết để "thu thập" năng lượng của Mặt trời. Những trạm như vậy có công rất lớn. Sự biến đổi của một dạng năng lượng này thành một dạng năng lượng khác chắc chắn đi kèm với việc giải phóng nhiệt, và việc giải phóng nó vào không gian sẽ ngăn chặn sự quá nóng nguy hiểm của bầu khí quyển trái đất. Ngày nay, không thể nói chắc chắn các nhà máy điện mặt trời sẽ thực sự trông như thế nào, mặc dù các nhà thiết kế đã bắt đầu thiết kế các nhà máy điện như vậy từ cuối những năm 1960. Bất kỳ phiên bản nào của dự án nhà máy điện mặt trời đều giả định rằng đây là một cấu trúc khổng lồ. Ngay cả nhà máy điện không gian nhỏ nhất cũng phải nặng hàng chục nghìn tấn. Và khối lượng khổng lồ này sẽ cần được phóng lên quỹ đạo xa Trái đất.
Các phương tiện phóng hiện đại có thể cung cấp số lượng khối, nút và tấm pin năng lượng mặt trời cần thiết tới quỹ đạo tham chiếu thấp. Để giảm khối lượng của những tấm gương khổng lồ tập trung ánh sáng mặt trời, chúng có thể được làm từ màng gương mỏng nhất, ví dụ, ở dạng cấu trúc bơm hơi. Các mảnh ghép được lắp ráp của nhà máy điện không gian mặt trời phải được đưa lên quỹ đạo cao và cập cảng ở đó. Và phần của nhà máy điện mặt trời sẽ có thể bay đến "nơi làm việc" bằng năng lượng của chính nó, người ta chỉ phải lắp động cơ tên lửa điện lực đẩy thấp trên đó. Nhưng đó là trong tương lai. Cho đến nay, các tấm pin mặt trời đã cung cấp năng lượng thành công cho các trạm vũ trụ. Tác giả: Musskiy S.A.
▪ Tàu con thoi và tàu vũ trụ Buran
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ ARCHOS ra mắt máy nghe nhạc siêu nhỏ gọn với ổ cứng 3 GB ▪ Màn hình chơi game AOC 24G15N ▪ Chip đo năng lượng ADE7758 và ADE7753
▪ phần của trang web Nhà, làm vườn, sở thích. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết của Alphonse Daudet. câu cách ngôn nổi tiếng ▪ bài viết Nguyên nhân gây đau đầu là gì? đáp án chi tiết ▪ Bài viết Phục hồi các bản sao phim. Mô tả công việc
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này