Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

• Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

• Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин:

• паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;

• двигатель Стирлинга и т. д.

Двигатель Стирлинга — тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Он основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла [Рисунок 2].

Преимущества:

• может работать от почти любого перепада температур: например, между разными слоями в океане, от солнца, от ядерного или изотопного нагревателя, угольной или дровяной печи и т. д.

• конструкция двигателя очень проста, он не требует дополнительных систем, таких как газораспределительный механизм. Он запускается самостоятельно и не нуждается в стартере.

• сам по себе двигатель Стирлинга не имеет каких-то частей или процессов, которые могут способствовать загрязнению окружающей среды. Он не расходует рабочее тело. Экологичность двигателя обусловлена прежде всего экологичностью источника тепла.

Проанализировав способы получения, преобразования солнечной энергии, автор разработал конструкцию позволяющую транспортировать солнечную энергию в помещение с наименьшими потерями тепла.

[рисунок 3].

Предлагаемая автором разработка вносит новизну тем, что энергия солнечных лучей перерабатывается не на отрытом пространстве, где происходит большая потеря энергии, а транспортируется в помещение с наименьшими потерями тепла.

Составляющие схемы:

1. Регулируемое сферическое зеркало [рисунок 4].

2. Световод.

3. Устройство, перерабатывающее солнечную энергию в тепловую и электрическую.

Принцип работы: лучи солнечного света попадают на поверхность сферического зеркала, и после отражения собираются в пучок света, передающийся на световод, с помощью вторичного вогнутого зеркала (фокусы зеркал совпадают). Световод служит для транспортировки энергии в устройство, перерабатывающее солнечную энергию, в тепловую и электрическую энергию.

Расчет кпд

КПД двигателя Стирлинга может достигать 65-70% КПД цикла Карно при современном уровне проектирования и технологии изготовления. КПД двигателя почти не зависит от скорости двигателя при условии, что температура в трубках нагревателя не изменяется во всем диапазоне рабочих режимов двигателя и температура в холодильнике не возрастает. Температуру в трубках нагревателя следует поддерживать на возможно более высоком уровне. При повышении температуры охлаждающей жидкости на один градус КПД двигателя падает на 0,5%. Вследствие непрерывного воздействия высоких температур для обеспечения длительного срока службы требуются высококачественные сплавы.[3]

Зеркальную серебряную поверхность отражателя получают путем гальванического отложения серебра на другом металле. Полированное серебро имеет максимальный коэффициент отражения, равный 0,95.[4]

КПД = (кпд₁)^k * кпд₂

кпд₁ – коэффициент отражения зеркала

кпд₂ – коэффициент полезного действия двигателя Стирлинга

k – количество отражений

При k = 20

КПД = 0,3585*0,7 = 0,25

КПД расчетной установки выше КПД средней солнечной батареи.

Выводы:

Такое устройство позволит независимо от внешней температуры преобразовывать солнечную энергию с наименьшими потерями.

В предлагаемой мной разработка вносит новизну тем, что энергия солнечных лучей перерабатывается не на отрытом пространстве, где происходит большая потеря энергии, а транспортируется в помещение с наименьшими потерями тепла.

Список литературы:

1. солнечная энергия - технологии ближайшего будущего А. Ф. ИСАЧКИН. Комплекс жизнеобеспечения на солнечной энергии http://www.eprussia.ru/tech/articles/136.htm

2. http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS)

3. Двигатель Стирлинга

   1. Бреусов В. Стирлинги уже давно работают в космосе. – Журнал «Колеса» (статья).

   2. Двигатели Стирлинга. Пер. с англ. Под ред.

В. М. Бродянского. М.: Мир, 1975.

1. Двигатели Стирлинга / [В.Н. Даниличев, С.И. Ефимов, В.А. Звонок и др.]; под ред. М. Г. Круглова. – М.: «Машиностроение», 1977.

2. «Двигатель с внешним подводом теплоты». Патент №2105156 от 23 июня 1995 г., РФ «Двигатель с внешним подводом теплоты». Заявка №99110725 от 31 мая 1999 г., РФ

1. Архив журнала «625»: 2005

Светотехнические материалы

Александр Прядко

http://625.625-net.ru/

Приложение:

Рисунок 1:

Рисунок 2:

Рисунок 3:

Рисунок 4:

11