|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế Từ những thiếu sót vốn có của bộ chuyển đổi máy móc, ở một mức độ nhất định, các nhà máy điện với cái gọi là bộ chuyển đổi không có máy móc là miễn phí: nhiệt điện, nhiệt điện và quang điện (pin năng lượng mặt trời), chuyển đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành dòng điện. phương pháp nhiệt điện Máy phát nhiệt điện (TEG) dựa trên khám phá năm 1821 của nhà vật lý người Đức T.I. Hiệu ứng nhiệt điện Seebeck, bao gồm sự xuất hiện của EMF nhiệt ở hai đầu của hai dây dẫn khác nhau, nếu các đầu của các dây dẫn này ở các nhiệt độ khác nhau. Hiệu ứng mở ban đầu được sử dụng trong phép đo nhiệt độ để đo nhiệt độ. Hiệu quả năng lượng của các thiết bị cặp nhiệt điện như vậy, ngụ ý tỷ lệ giữa năng lượng điện được giải phóng khi tải với 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 các nguyên tố nhiệt, việc sử dụng năng lượng của hiệu ứng nhiệt điện đã trở nên khả thi và vào năm 1940-1941, máy phát nhiệt điện bán dẫn đầu tiên trên thế giới đã 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 đã được phát triển và các vật liệu nhiệt điện rất hiệu quả (cho đến ngày nay) đã được tổng hợp. Theo lý thuyết đã phát triển, biểu thức hiệu suất TEG được cho bởi công thức:
z là hệ số chất lượng của vật liệu bán dẫn, 1/K; tГ - nhiệt độ của mối nối nóng của phần tử nhiệt, K; tХ - nhiệt độ mối hàn nguội, K; tCP - nhiệt độ trung bình của chân nhiệt điện, K,
M - tiêu chí Ioffe, a - giảm chênh lệch nhiệt điện từ của chân nguyên tố nhiệt, µV/K; s, l - giảm độ dẫn điện và dẫn nhiệt của các chân linh kiện nhiệt tương ứng theo 1/(Ohm m) và W/(m•K). Thật hợp lý khi dựa vào công thức đã cho về hiệu suất, vì nó đặc trưng cho hiệu suất của không chỉ máy phát nhiệt điện mà còn của các thiết bị chuyển đổi năng lượng trực tiếp khác. Đáng chú ý là hiệu suất TEG phụ thuộc vào các yếu tố giống như hiệu suất của bất kỳ động cơ nhiệt nào: hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot thuận nghịch (yếu tố đầu tiên trong công thức) và hệ số tổn thất năng lượng không thể đảo ngược (yếu tố thứ hai). Trong TEG, tổn thất bên trong không thể đảo ngược chủ yếu liên quan đến sự truyền nhiệt dọc theo nhánh dương 3 và âm 4 từ điểm nóng 1 (Hình 3a) đến điểm nối lạnh 5 (điểm nối, thường làm bằng đồng, được ngăn cách với nhánh bằng lớp chống khuếch tán 2 ( Hình 3,A)). Theo công thức sau, tổn thất không thể đảo ngược càng thấp thì hệ số chất lượng của vật liệu được sử dụng càng cao. Tuy nhiên, lý thuyết và nhiều năm thực hành đã chỉ ra rằng giá trị của yếu tố chất lượng bậc 3 • 10-3 1/deg rõ ràng là giá trị giới hạn của nó.
Bằng cách kết nối các nguyên tố nhiệt riêng lẻ với nhau, có thể tạo ra các cọc nhiệt đủ mạnh, một trong số đó được thể hiện trong Hình. 3b. Pin nằm trong tiêu diện của bộ tập trung 3; các điểm nối nóng 1 của nó được làm nóng trực tiếp bằng bức xạ mặt trời tập trung và nhiệt được loại bỏ khỏi các điểm nối lạnh 2 bằng bức xạ. Có các đặc tính năng lượng của một nhà máy điện vũ trụ, tương tự như trong Hình. 3b, nhưng không có bộ tập trung. Trọng lượng riêng dự kiến của nhà máy lên tới 50 W/kg. Điều này có nghĩa là một nhà máy điện 10 GW có thể nặng tới 200 tấn. Việc giảm trọng lượng của nhà máy điện có liên quan trực tiếp đến việc tăng hiệu quả chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng, như có thể thấy từ công thức trên, có thể đạt được theo hai cách: tăng hiệu suất nhiệt của bộ chuyển đổi (hiệu suất của chu trình Carnot) và hóa lỏng tổn thất năng lượng không thể đảo ngược trong tất cả các bộ phận của nhà máy điện. Cách thứ nhất, về nguyên tắc, là khả thi, vì bức xạ tập trung cho phép thu được nhiệt độ rất cao. Tuy nhiên, điều này làm tăng đáng kể các yêu cầu về độ chính xác của các hệ thống theo dõi mặt trời, điều khó đạt được 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 tổn thất không thể đảo ngược, chủ yếu là giảm sự truyền nhiệt từ các mối nối nóng sang các mối nối lạnh do tính dẫn nhiệt. Để giải quyết vấn đề này, cần phải đạt được sự gia tăng hệ số chất lượng của vật liệu bán dẫn. Tuy nhiên, như đã đề cập, sau nhiều năm nỗ lực tổng hợp vật liệu bán dẫn có hệ số chất lượng cao, rõ ràng giá trị đạt được (2,5-2,7) • 105 là giá trị giới hạn. Sau đó, trong khi tiếp tục tìm kiếm những cách mới để giảm dòng nhiệt, ý tưởng đã nảy sinh là tách các điểm nối nóng và lạnh bằng một khe hở không khí, như trường hợp của đèn hai điện cực - một diode. Nếu một điện cực, cực âm 1, được làm nóng trong đèn như vậy (Hình 4), đồng thời làm mát điện cực kia, cực dương 2, thì một dòng điện một chiều sẽ phát sinh trong mạch điện bên ngoài.
Đầu dò nhiệt điện tử (TEC) Hiện tượng được phát hiện bởi Edison được gọi là phát xạ nhiệt. Giống như nhiệt điện, từ lâu nó đã được sử dụng trong công nghệ dòng điện thấp. Sau đó, các nhà khoa học đã chú ý đến khả năng sử dụng phương pháp này để chuyển nhiệt thành điện. Và mặc dù bản chất của nhiệt điện và phát xạ nhiệt là khác nhau, nhưng chúng có cùng biểu thức về hiệu suất:
nơi hк - hiệu suất của chu trình Carnot thuận nghịch; hunmod. - hệ số tính đến tổn thất không thể đảo ngược trong bộ biến đổi nhiệt (nhiệt điện). Các thành phần chính của tổn thất không thể đảo ngược 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 nối tiếp 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 cực âm là 1700–1900 K, ở nhiệt độ của 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 chính bộ chuyển đổi và đồng thời tăng nhiệt độ cấp nhiệt, hiệu suất của TEC cao gấp đôi so với TEG được mô tả ở trên, nhưng ở nhiệt độ cấp nhiệt cao hơn đáng kể. Để có được nhiệt độ như vậy của các bề mặt catốt trong quỹ đạo địa không đồng bộ, độ chính xác của hướng tới Mặt trời của bộ tập trung TEC phải nằm trong khoảng 6°–8°, với công suất nhiệt của SCES là 10–20 GW và tương ứng các khu vực của bộ tập trung, như đã lưu ý ở trên, có thể trở thành một vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng. Rất có thể các trường hợp đã lưu ý đã đóng một vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương pháp quang điện để chuyển đổi năng lượng mặt trời trong các hệ thống cung cấp năng lượng trên tàu của thế hệ tàu vũ trụ đầu tiên và tiếp theo. Phương pháp biến đổi năng lượng quang điện Pin năng lượng mặt trời (Hình 5) hoạt động dựa trên hiện tượng hiệu ứng quang điện ngoài, hiện tượng này biểu hiện ở tiếp giáp p-n trong chất bán dẫn khi nó được chiếu ánh sáng. Quá trình chuyển đổi p-n (hoặc np) được tạo ra bằng cách đưa các tạp chất có dấu ngược lại của độ dẫn điện vào vật liệu cơ bản bán dẫn đơn tinh thể. Ví dụ, nhôm hoặc lithium được đưa vào silicon. Kết quả là khi bức xạ mặt trời chiếu vào tiếp giáp p-n, các electron của vùng hóa trị bị kích thích và tạo ra dòng điện ở mạch ngoài. Hiệu suất của các tấm pin mặt trời hiện đại đạt 13-15%.
Hứa hẹn nhất để tạo ra các bộ chuyển đổi SCES là pin mặt trời siêu mỏng với hiệu suất khoảng 15% với các đặc tính cụ thể là 1 kW/m2 và 200 W/kg. Khi sử dụng các pin năng lượng mặt trời này làm bộ chuyển đổi SCES với công suất 10 GW, diện tích của chúng sẽ là 50 km2 với trọng lượng 10 nghìn tấn.
Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024 Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024
▪ Thuật toán AI đánh bại phi công thực sự ▪ NASA và General Motors sẽ tạo ra một chiếc găng tay robot ▪ Không cần chất phụ gia kháng khuẩn ▪ Đầu dò nano từ tính để nghiên cứu tế bào
▪ phần trang web Bộ khuếch đại công suất. Lựa chọn các bài viết ▪ Bài viết Hướng dẫn tiêu chuẩn bảo hộ lao động. Nghề nghiệp. Danh mục ▪ bài viết Loài cá nào có xương màu xanh độc đáo? đáp án chi tiết ▪ bài Làm sạch rau quả. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Bộ lọc phạm vi. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Điều chỉnh và kiểm tra ăng-ten VHF. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Đâu 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này