Тема 2. Традиционные способы получения энергии

Ключевые понятия: тепловые электростанции, конденсационные электростанции, атомные электростанции, ядерный реактор на тепловых нейтронах, газотурбинные и парогазовые установки, гидроэлектростанции.

План:

1. Понятие тепловых электростанций и принцип их работы.

2. Принципиальные схемы и работа конденсационных электростанций и теплоэлектроцентралей.

3. Принципиальные схемы и работа атомной электростанции.

4. Схема устройства ядерного реактора на тепловых нейтронах и принцип его работы.

5. Принципиальные схемы и работа газотурбинных установок.

6. Принципиальные схемы и работа парогазовых установок.

7. Принцип получения электрической энергии в гидроэлектростанциях.

8. Схемы, устройство и работа гидроэлектростанций.

9. Принцип работы и устройство гидроаккумулирующих электростанций.

Тема 3. Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую

Ключевые понятия: солнечная энергия, поток излучения, световой поток, освещенность, фотоэффект, солнечный элемент, модуль, батарея, люксметр, коэффициент преобразования, вольт-амперная характеристика.

Цель работы:

1. Ознакомиться с показателями, характеризующими солнечное излучение.

2. Изучить принцип преобразования солнечной энергии в электри-ческую.

3. Исследовать характеристику солнечного модуля на холостом ходу.

4. Исследовать вольт-амперную характеристику солнечного модуля.

Содержание работы

1. Ознакомиться с теоретической частью, основными понятиями и определениями.

2. На основании полученных теоретических знаний выполнить необходимые расчеты и построить необходимые графики.

3. Внеаудиторная работа предполагает дополнительную проработку теоретических вопросов, а также доработку и оформление результатов практических занятий.

Общие сведения

Солнце является основным источником энергии, обеспечивающим существование жизни на Земле. Вследствие реакций ядерного синтеза в активном ядре Солнца достигаются температуры до 10⁷ К. При этом поверхность Солнца имеет температуру около 6000 К. Электромагнитным излучением солнечная энергия передается в космическом пространстве и достигает поверхности Земли. Вся поверхность Земли получает от Солнца мощность около 1,210¹⁷ Вт. Это эквивалентно тому, что менее одного часа получения этой энергии достаточно, чтобы удовлетворить энергетические нужды всего населения земного шара в течение года. Максимальная плотность потока солнечного излучения, приходящего на Землю, составляет примерно 1 кВт/м^2.. Для населенных районов в зависимости от места, времени суток и погоды потоки солнечной энергии меняются от 3 до 30 МДж/м² в день.

Для характеристики солнечного излучения используются следующие основные величины.

Поток излучения – величина, равная энергии, переносимой электромагнитными волнами за одну секунду через произвольную поверхность. Единица измерения потока излучения - Дж/с=Вт.

Плотность потока излучения (энергетическая освещенность) – величина, равная отношению потока излучения к площади равномерно облучаемой им поверхности. Единица измерения плотности потока излучения – Вт/м².

Световой поток. Световым потоком называется поток излучения, оцениваемый по его воздействию на человеческий глаз. Человеческий глаз неодинаково чувствителен к потокам света с различными длинами волн. Обычно при дневном освещении глаз наиболее чувствителен к свету с длиной волны 555 нм. Поэтому одинаковые по мощности потоки излучения, но разных длин волн, вызывают разные световые ощущения у человека. Единицей измерения светового потока с точки зрения восприятия его человеческим глазом (яркости) является люмен (лм). Световой поток в 1 лм белого света равен 4,6х10^-3 Вт (или 1Вт=217 лм).

Освещенность – величина, равная отношению светового потока, падающего на поверхность, к площади этой поверхности. Освещенность измеряется в люксах (лк). 1 лк = 1 лм/м². Для белого света 1 лк = 4,610^-3 Вт/м² (или 1 Вт/м²=217 лк).

Приборы, предназначенные для измерения освещенности, называются люксметрами.

Таблица 1