1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В настоящее время существует эффективный способ уменьшения стоимости фотоэлектрических станций даже при существующей технологии производства фотобатарей. Он разработан в лаборатории возобновляемых источников энергии МГУ и основан на использовании надувных пленочных концентраторов. Его схема представлена на рис,32. Он состоит из пневмобаллона, изготовленного из тонкой пленки, к внутренней поверхности которого прикреплены две полосы пленки с напыленным металлическим покрытием, Поверхность пневмобаллона, ориентированная к свету, прозрачна.
Поверхность со стороны выходного отверстия такжеможет быть прозрачной, Отражающими плоскостями надувного фоклина служат металлизированные пленки, которые натягиваются за счет натяжения стенок пневмобаллона под действием давления газа. КПД установки может составлять 6-7; э.
Отличительной особенностью гибридных станций является то, что их размещение должно производиться на основе учета ряда физических данных, важнейшими нз которых являются параметры солнечной радиации. 8 6. СОЛНЕЧНЫЕ ПЕЧИ В принципе, используя достаточно большие концентраторы, можно получить в их фокусе очень высокую температуру, Подобные системы лежат в основе так называемых солнечных печей. Замечательные возможности солнечно-зеркальной энергетики предвидел К.Э. Циолковский. Он писал, что в космическом пространстве "можно непосредственной силой Солнца с помощью зеркал и стекол получить огненные очаги любой величины с температурой от 273 градусов холода до 6000 градусов тепла. Преобразованием солнечной энергии... можно получить до 20000 градусов и более." В первые послевоенные годы в Ташкенте можно было увидеть чащу десятиметрового параболоида, покрытую квадратиками зеркал.
В течение многих лет гигантский железобетонный подсолнух возвышался над 126 корпусами консервного заво ной по тема еменам стан р вода, питая его тепловой энергией. В уникальр установке температура в фокусе превышала 1000'С. Современная солнечная печь диаме ом 10 и тр м и, работающая в армянском металлическом ка касе. , выполнена из зеркал-фацет, которые установлены на ркасе.
Солнечное излучение подается в печь от гелиос гата еле его дящ за солнцем. Зеркало солнечной печи установлено над гелиостатом и развернуто к земле таким образом, чтобы оптическая ось была вертикальной. Это позволяет проводить плавки в вертнкал н ь ых лях. Н фокусе концентратора температура достигает 2000'С. Подобные установки перспективны для решения многих практических задач. П ин ринцип зеркал-фацет применен в более значительных конструкциях.
На юге Франции, вблизи селения Одейо, построена солнечная печь. Северная стена девятиэтажного здания представляет собой параболическое зеркало, Размеры его внушительны - 40х50 и, но состоит оно йз слегка закругленных зеркальных элементов. Их здесь 9500, Перед зданием на площади 3000 м разместилось бЗ подвижных плоских зеркала (гелиостатов) площадью 45 м' каждое. Они направляют солнечные лучи на параболическое зеркало, фокальная зона которого'имеет диаметр около 40 см, температура в зоне пятна достигает 3800'С. Отдельными элементами солнечной печи управляет ЭВМ. В СНЕ уже построено и строятся несколько мощных солнечных печей - в Ташкенте, Ереване, Крыму и других местах.
В них можно получить рабочие температуры от 2500 до 4000'С. Применение солнечных печей может очень многое дать науке и технике. Сегодня мы вправе говорить о рождении новых областей - гелиохнмии н гелиометаллургии. Дело в том, что по сравнению с "классическими" печами солнечные печи обладают рядом существенных преимуществ.
Прежде всего онн дают возможность получить резкий скачок температуры. Скорость "теплового удара" в них превышает тысячу градусов в секунду. Во-вторых, расплавленное вещество не соприкасается ни с топливом, ни с угольными электродами, которые обычно являются источниками загрязнения продуктов плавки. Проникновению примесей из формы, неизбежному при любых иных способах плавки, препятствует то, что сконцентрированный солнечный луч может плавить вещество в узкой зоне - как бы в форме нз того же вещества.
Можно вести плавку в окислительной или восстановительной атмосфере. Все это важно для получения особо чистых металлов и сплавов, для производства редкоземельных металлов, например скандня, нтгрия, лантана, которые удается выделить из их окислов толысо при температуре более 2000'С и при условии, что источник энергии ие выделяет загрязнений. Высокотемпературные солнечные установки дадут возможность выпланлять особо чистое стекло для волоконной оптики, способной произвести революцию в технике связи.
Солнечные печи очень удобны для порош- 127 ковой металлургии, для получения химически чистых и тугоплавких материалов, применяемых в авиации, космонавтике н ядерной энергетике. Важное преимущество солнечных нечей состоит в том, что их эксплуатация не оказывает вредных воздействий на окружающую среду. 87. СОЛНЕЧНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ 1СКЭС) В заключение - немного фантастики, хотя идеи, лежащие в основе этого проекта, в наши дни совершенно не выглядят фантастичными в традиционном смысле этого слова.
Есть место, где Солнце светит всегда„ а параметры излучения постоянны, вне зависимости от географической широты, времени суток и года, день там не сменяется ночью, лето - зимой, нет облаков нли атмосферы, которые могли бы ослабить солнечные лучи. Открытый космос - лучшее место для размещения солнечных электростанций. В 1968 г. американским ученым Глазером был предложен и в настоящее время серьезно обсуждается проект создания на гелиостационарной орбите солнечной космической электростанции (СКЭС) с полупроводниковым СЭ, энергия которой передастся на Землю в виде СВЧ в дециметровом диапазоне. Необходимо отметить, что первый проект, предусматривающий крупное масштабное преобразование космического солнечного излучения в электрическую энергию для питания двигателей гелиоракетоплана, был предложен и разработан В. П. Глушко в 1928-1929 гг.
Что же представляет собой солнечная космическая электростанция? Разместиться она должна будет на так называемой геостационарной орбите - круговой траектории радиусом 35800 км. Обращаясь вокруг Земли за 24 часа, станция движется синхронно с планетой н как бы повисает над определенной точкой ее поверхности (на такие орбиты в наши дни запускают трансляционные спутники связи - широко известные "Экраны" и др.). Станция, находящаяся на такой орбите, 'свыше 994 времени будет освещаться солнечными лучами.
Кюкдый квадратный метр фотоэлектрических "крыльев" станции получит от Солнца около 1,36 кВт мощности. В принципе нет ничего трудного в том, чтобы 'построить "крылья" площадью несколько десятков квадратных километров и вырабатывать миллионы киловатт электроэнергии. Согласно одному из проектов солнечная электростанция с двумя "крыльями" размером 5кб км, каждое при коэффициенте преобразования света в электричество 0,1, сможет давать 5млн. кВт - столько же, сколько дают сегодня наши крупнейшие гидроэлектростанции.
Есть и другой проект, в соответствии с которым вместо фотоэлектрических батарей в космосе из отдельных модулей собираются гигантские зеркала. С их помощью можно сфокусировать солнечные лучи с большой площади на мощный паровой котел, а дальше по привычной 128 схеме: образующийся перегретый пар вращает турбину, та; в свою очередь, приводит в движение электрогенератор. Масса оборудования СКЭС мощностью 1О млн. кВт с солнечными батареями составит около 35 тыс. т, а станция с турбогенераторамн - более 100 тыс.
т. Как же забросить такую махину в космосУ Ясно,'сборку СКЭС лучше всего, вероятно, проводить на околоземной орбите по частям, используя для их доставки автоматические транспортные корабли, прототипы которых - "Прогрессы" - стали уже привычным атрибутом наших космических экспедиций. Когда станция будет смонтирована, ее с помощью ракетных двигателей медленно и аккуратно - чтобы не создавать больших перегрузок н не повредить конструкции - переведут на геостационарную орбиту.
Допустим, что все проблемы, связанные со строительством СКЭС и выработкой на ней электроэнергии, решены. Станция вырабатывает миллиарды киловатт-часов электричества, но что с ним делать дальше7 Энергию жлут потребители на Земле, но как ее туда передать, не ло проводам жеУ В принципе есть два способа: сделать это либо с помощью лазерного луча, либо с помощью сверхвысокочастотного электромагнитного излучения. Наиболее отработан сегодня второй способ„в расчеты н практическое осуществление которого большой вклад внес выдающийся советский физик, лауреат Ленинской и Нобелевской премий академик П.Л. Капица.
Использование электромагнитного излучения сулит огромные выгоды: электричество можно будет перекачивать по волноводам - трубам, подобно нефте- и газопроводам, проложенным под землей. Но ведь из космоса не проложишь трубу до Земли. А она и не потребуется. В условиях космического вакуума энергия СВЧ-лучей будет распространяться практически без рассеяния и потерь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
