Преобразование солнечной

Очень важными приемами являются преобразование соединения звездой в соединение треугольником и обратное преобразование.

К числу таких преобразований относится, например, преобразование соединения треугольником в эквивалентное соединение звездой, которое рассмотрим в настоящем параграфе, а также

Преобразование соединения треугольником в эквивалентное соединение звездой 207

Очень важными приемами являются преобразование соединения звездой в соединение треугольником и обратное преобразование.

Из вспомогательных приемов наиболее часто применяются: расчет эквивалентного сопротивления, составленного из нескольких отдельных сопротивлений; преобразование соединения сопротивлений звездой в эк-

— правой руки 279 Пуассона уравнение 96, 225 Преобразование соединения в электрической цепи 166

Очень важными приемами являются преобразование соединения звездой в соединение треугольником и обратное преобразование.

В ряде случаев необходимо для упрощения цепи произвести преобразование соединения звездой в эквивалентное соединение треугольником или соединения треугольником в соединение звездой.

К числу таких преобразований относится, например, преобразование соединения треугольником в эквивалентное соединение звездой, которое рассмотрим в настоящем параграфе, а также преобразование нескольких параллельно соеди-

1. Рассмотрим преобразование соединения и-лучевой звездой в эквивалентный n-угольник (и > 3). Пронумеруем узлы схемы, в которой выделена рассматриваемая многолучевая звезда, как показано на Р5.19.

электрического поля, 28 взаимной индукции, 60 магнитный, 52 самоиндукции, 60 потокосцепление, 59 преобразование источников, 240 преобразование соединения треугольником в эквивалентное соединение звездой, 238 принцип

Наиболее проработанным проектом использования энергии Космоса является создание энергетических платформ на стационарных орбитах, на которых развертываются солнечные батареи. Преобразование солнечной энергии в фотодиодах с КПД = 7—10% обеспечивает промышленное получение электрической энергии постоянного тока. С площади примерно 10 км2 можно снять 1 млн. кВт.

Паротурбинные установки могут работать также на солнечной и геотермальной энергии. Посылаемый на Землю пэток солнечной энергии примерно в 20 тыс. раз выше количества энергии, используемой за одно и то же время в мире. Однако плотность солнечного потока энергии ' мала, поэтому при использовании ее для производства электроэнергии последняя оказывается весьма дорогостоящей. Преобразование солнечной энергии в электрическую можно проводить двумя методами. По одному из них солнечная энергия сначала преобразуется в тепловую форму, а затем по обычному циклу паротурбинной установки - в электрическую; по другому методу солнечная энергия преобразуется в электрическую непосредственно в фотоэлектропреобразо-вателях (ФЭП). В Крыму в 1985 г. пущена опьпчая солнечная электростанция мощностью 5 МВт (СЭС-5), работающая по паротурбинному циклу. Расчеты показывают, что удельные приведенные затраты на производство электроэнергии на ней в 50—70 раз выше, чем на современной угольной ТЭС. Близкое значение стоимости вырабатываемой электроэнергии имеют также СЭС, построенные во Франции и США [71]. Электростанции, использующие для производства электроэнергии ФЭП, в будущем окажутся, вероятно, экономичнее СЭС, работающих по паротурбинному циклу, однако в настоящее время стоимость вырабатываемой ими электроэнергии еще выше. При производстве теплоты (для отопления, горячего водоснабжения и др.) разница в стоимости единицы теплоты, полученной при сжигании топлива и с помощью приемников потока солнечной энергии, не столь разительна, однако при этом приведенные затраты на 1 ГДж теплоты, полученной при нагреве воды солнечной энергией, примерно в 4 раза выше, чем при нагреве ее в отопительной котельной [71]. Поэтому в настоящее время СЭС могут применяться лишь как небольшие автономные установки, расположенные в тех местах, куда трудно доставить органическое топливо. Несмотря на то что такие электростанции являются экологически чистыми и используют возобновляемый источник энергии, полагать, что ими можно заменить современные крупные блоки КЭС и АЭС, нет никаких оснований.

Проблема обеспечения возрастающих потребностей в электроэнергии намного облегчилась бы, если бы стало возможным эффективное прямое преобразование солнечной энергии в электрическую. Такое преобразование может осуществляться и уже осуществляется, но его КПД очень низкий и получаемая при таком КПД энергия служит лишь незначительным добавлением к основному количеству энергии, производимой с помощью органического топлива, геофизических источников и ядерных реакторов деления. Однако возможности снабжения от этих источников энергии могут оказаться ограниченными.

Тепловое преобразование солнечной энергии в электроэнергию. Основной технологией производства электроэнергии на базе солнечной энергии в настоящее время считается тепловое преобразование. Рассматривается несколько методов преобразования, включая традиционные паровые циклы, а также открытые и замкнутые газовые циклы. В EPR! ведутся разработки комбинированной технологии, включающей цикл Брайтона с использованием сильно нагретых воздуха или гелия в сочетании с мазутной топкой для работы в вечерние часы и 'в периоды пасмурной погоды. Это направление является наиболее обещающим, а значительно более низкие требования к охлаждению, как ожидают, дадут ему преимущества IB юго-западных районах США.

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии. Твердые полупроводниковые фотоэлектрические элементы являются устройствами прямого преобразования лучистой солнечной энергии в электроэнергию. Они обладают тем преимуществом, что не имеют в своем составе движущихся частей. Кроме того, для дисперсных систем не нужна охлаждающая вода, поскольку свет преобразуется в электричество при температуре, близкой к температуре окружающей среды.

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии в электричество с использованием силиконовых солнечных элементов было разработано в 1955 г. фирмой «Белл лабораториз» (США) и стало с тех пор основной энергетической базой для космической техники. При затратах 10—15 тыс. долл. на пиковый 1 кВ-т и к. п. д. порядка 12—15 % производство электроэнергии этим методом обходится в 50—100 раз дороже, чем традиционным путем. Своего рода технологическая революция, подобная миниатюризации ЭВМ, потребуется для того, чтобы фотоэлектрическая энергия смогла стать важным элементом в мировой энергетике. Возможно, первые шаги в этом направлении прорыва проводятся в работе, организованной Электроэнергетическим исследовательским институтом США (EPPI) с объемом финансирования 25—30 млн. долл. на 1978—1983 гг. Работа направлена в основном на разработку термофотоэлектрических преобразователей, в которых включение металлического элемента между солнечным светом и солнечным элементом увеличивает использование инфракрасных лучей. Как сообщалось в 1977 г., работы, проводимые в Станфордском университете, позволили увеличить коэффициент преобразования с обычных 12 % до 26 %; есть надежда на увеличение к. п. д. до 35%, т. е. до уровня крупных электростанций. В этом направлении ведется много работ, и были указания, что разработка конкурентоспособных солнечных элементов в 1979 г. при использовании специальных аморфных сплавов в тонких пленках возможна. \

характеристики солнечных элементов // Преобразование солнечной энергии / Под ред. Б. Серафина; Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982. С. 151 — 188.

преобразования солнечной энергии // Преобразование солнечной энергии /Под ред. Н. Н. Семенова. М.: ИХФ АН СССР, 1981. С. 7—20.

телей и перспективы повышения их КПД // Преобразование солнечной энергии. М.: Наука, 1985. С. 13—19.

характеристики солнечных элементов // Преобразование солнечной энергии: Вопросы физики твердого тела / Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982. С. 151—189.

Соответствующая схема функциональной декомпозиции процесса получения полезного эффекта СФЭУ представлена на 5.3. Основной (целевой) функцией установки является преобразование солнечной энергии в электрическую. Эта функция реализуется в результате организации трех основных процессов: приема и концентри-