Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Альтернативные источники энергии. (Грани нетрадиционной энергетики.)

угим  способом.  Скажем,
заставить Солнце... ярче освещать фотопреобразователи. Для этого  используют
устройства,  именуемые  концентраторами.  Они  собирают  солнечные  лучи   с
большой площади  и  направляют  их  на  относительно  небольшие  по  размеру
собственно фотопреобразующие панели.
      Параболический концентратор. Уже само название говорит о том, что  его
чаша представляет собой параболоид, если направить эту чашу  на  Солнце,  то
практически все лучи, отразившиеся от ее внутренней зеркальной  поверхности,
соберутся  в  небольшой  области  возле  фокуса   параболоида.   Коэффициент
концентрации (отношение площади, с ко-
торой собирались лучи, к той площади, на которой они  сконцентрировались)  у
такого устройства велик. Это, конечно, хорошо. Но в то же время  приводит  к
чрезмерному  перегреву  фотоэлемента.  Приходится  предусматривать   систему
охлаждения. Да и система автоматического слежения  за  Солнцем  тоже  нужна.
Чуть-чуть  отклонится  Солнце  от  оси  симметрии  параболоида  -  сразу  же
происходит существенная потеря фотоэлектрической  мощности.  Принцип  работы
фоконов и фоклинов такой же, что  и  параболических  концентраторов.  Только
огибающие их чаш  не  параболы,  а  гиперболы  вращения.  Эта  замена  имеет
определенный смысл. Гиперболоид собирает лучи в  фокальной  области  даже  в
том случае, если их наклон к оси симметрии чаши составляет  6(  !  Не  нужно
непрерывно поворачивать концентратор вслед  за  Солнцем.  Вполне  достаточно
изредка (можно и вручную) изменить угол его наклона. 6° да 6( - это  12(,  а
такой путь по небу Солнце совершает примерно за час.
Как ни парадоксально, недостаток  фоконов  и  фоклинов  тесно  связан  с  их
достоинством  -  низкий   коэффициент   концентрации   излучения   позволяет
отказаться от дорогостоящей системы охлаждения фотоэлементов.
К другому типу концентраторов - преломляющему  -  относится  линза  френеля.
Она состоит из целого набора призм, составленных вершинами вместе,  так  что
поверхность линзы, обращенная к Солнцу, напоминает растянутую гармошку.
Солнечные   лучи   преломляются   в   призмах,   причем   всегда   находится
расположенная к Солнцу  под  таким  углом,  что  преломившиеся  в  ней  лучи
собираются на фотоэлементе, установленном  за  вершиной  линзы.  Вот  почему
линзу  Френеля  не  нужно  поворачивать  в  вертикальной  плос  кости.   она
одинаково хорошо работает при высоко и низко стоящем Солнце.
Сегодня  появляются  так  называемые  плоские  линзы  Френеля.  У  них   нет
«гармошки». С виду это обыкновенные  призмы.  Однако  некоторые  сегменты  в
такой призме обработаны жестким излучением,  показатель  преломления  в  них
изменился. А  направление  преломленного  луча,  как  известно,  зависит  не
только от угла падения (в линзе Френеля его  задает  «гармошка»),  но  и  от
показателя преломления вещества.
Одна из наиболее интересных разработок последних лет - призмакон.  Это  тоже
призма. Но угол  при  ее  вершине  имеет  строго  определенную  величину.  В
зависимости от показателя преломления вещества, из которого  сделана  призма
(чаще всего это органическое или оптическое стекло), угол выбирается  таким,
чтобы любой луч, попавший в призму,  уже  не  мог  пройти  через  отражающую
поверхность и оказывался в ловушке. Ему остается один путь  -  к  собирающей
грани  призмы.
Видимо, вы уже догадались, что принцип работы призмакона основан на  явлении
полного  внутреннего  отражения,  когда  луч,  входящий  в  оптически  более
плотную среду, отклоняется настолько,  что  следующую  границу  раздела  ему
преодолеть уже труднее, а при определенном, выше  критического  для  данного
вещества угле падения - невозможно.
Призмаконы  были  разработаны  в  НПО  «Квант»,  в   лаборатории   кандидата
технических  наук  Э.  Тверьяновича.  К  сожалению,  из-за   бюрократических
проволочек  свой  приоритет  мы  упустили.  Пока  шел  неторопливый   (около
полугода) процесс  оформления  документов  на  заявку  в  Госкомизобретений,
аналогичную  заявку,  опередив   наших   ученых   на   две   недели,   подал
австралийский гелиотехник А. Житронч...
Упомянем концентратор еще одного типа - люминесцентный. Принцип  его  работы
несложен. В  оптическую  пластину  вкраплены  люминофорные  вещества.  Свет,
проникающий  в  пластину,  возбуждает  атомы  люминофора,  они  переизлучают
поглощенные фотоны, которые  из-за  полного  внутреннего  отражения  уже  не
могут прорваться через поверхности и завершают свой путь  на  фотособирающей
грани.
В перспективе подобные устройства могут быть использованы  как  усилители  в
будущих  оптических  ЭВМ.  Пока  же  они  проходят   испытания   в   научных
лабораториях.

                          КОГДА ПОСРЕДНИКИ НЕ НУЖНЫ

Всегда ли нужно ломать голову каким образом преобразовать свет в нужный  нам
вид энергии? Фотоны без каких-либо посредников «сами  по  себе»  поглощаются
атомами и в конечном  счете  увеличивают  тепловую  энергию  вещества.  Надо
только суметь  воспользоваться  даровым  теплом,  и  тогда  не  нужно  будет
тратить  дефицитную  электроэнергию  (а  мы  уже  знаем,  что  и   солнечная
электроэнергия недешева), допустим, на обогрев помещений,
Улавливают и переносят солнечное тепло  к  месту  использования  коллекторы.
Простейший  представляет  собой  теплообменник,  в  кого"  ром   циркулирует
жидкость. Сверху он покрашен в черный цвет, чтобы лучше поглощать  солнечное
излучение, и закрыт стеклом, не пропускающим инфракрасные -  тепловые  лучи.
Поскольку максимум излучения Солнца приходится  на  видимую  часть  спектра,
нехитрое  устройство  поглощает  намного  больше  энергии,  чем   отдает   в
пространство. Оно аккумулирует  тепло,  которое  теплоноситель  (чаще  всего
вода, текущая по теплообменным трубам) передает потребителю.
Как  правило,  коллекторы  никто  не  поворачивает  вслед  за  Солнцем.   Их
закрепляют жестко, ориентируют на юг и устанавливают под углом к  горизонту,
равным углу широты местности.
Солнечное тепло «малокалорийно», оно  рассеяно.  Весьма  заманчиво  снабдить
коллекторы концентраторами. Если это большие параболические  зеркала,  с  их
помощью можно испарять воду и разогревать пар
до высоких температур. Постепенно уже немало гелиостанций,  на  которых  ток
вырабатывается генераторами, вращаемыми паровой турбиной  (как  видите,  без
электроэнергии все-таки не обошлось). Солнце, кроме того, плавит металлы,  в
гелиопечах  получают  особо  чистые  химические  вещества.  Впрочем,  гелио-
технологии - это  тема  отдельной  статьи.  Мы  же  остановимся  на  бытовом
использовании солнечной тепловой энергии.
Одна из последних разработок - трубчатый  коллектор  с  концентратором  типа
призмакон. Он состоит из стеклянных  цилиндрических  трубок,  в  которые  на
половину радиуса был залит  расплавленный  оптически  прозрачный  кремний  -
органический каучук. Когда  он  затвердел,  получился  встроенный  в  трубку
призматический концентратор.
Кстати, сама трубка - это тоже концентратор  (цилиндрический).  Предположим,
она  пуста  (призматический  концентратор   мысленно   убираем).   Фокальная
плоскость  оставшегося  цилиндрического  концентратора  -  есть   поперечное
сечение трубки. Если пустить вдоль  этой  плоскости  теплоноситель,  получим
уплотнение энергии, равное, отношению диаметра цилиндрического коллектора  к
высоте теплообменных трубок. В  частности,  для  коллектора  фирмы  «Филипс»
коэффициент концентрации тепловой энергии  равен  2.  Высота  трубок  в  нем
равна радиусу цилиндрического коллектора.
Теперь нетрудно посчитать,  что  коэффициент  концентрации  у  коллектора  с
призмаконом в два раза больше, чем у коллектора фирмы с  «Фнлипс»,  ибо  все
попавшие в призмакон  лучи  уже  не  могут  его  с  покинуть  из-за  полного
внутреннего  отражения  и  устремляются  к  собирающей  поверхности,  высота
которой  -  всего  половина  радиуса   цилиндрического   коллектора.   Вода,
циркулирующая в таком коллекторе, может закипеть. Опыты это  подтверждают...


                           ПРОМЫШЛЕННЫЙ ФОТОСИНТЕЗ

По масштабам использования солнечной энергии нам  еще  далеко  до  растений.
Ежегодно в деревьях,  кустарниках, траве, водорослях на- с капливается  3  х
10 21 Дж законсервированной с помощью фотосинтеза  энергии.  Это  в  10  раз
больше того,  что тратится за тот же срок человечеством.
Заманчиво, конечно, использовать с живой  фотохимический  потенциал.  Однако
не губить же зеленые богатства планеты?  Нужно  создавать  в  энергетические
плантации. В  будущем,  видимо,  после  решения  продовольственной  проблемы
быстрорастущие  виды  растений  станут  высаживать  специально  «на  откорм»
микроорганизмам и в результате их жизнедеятельности получат  ценное  топливо
- метан.
Впрочем, КПД фотосинтеза растений очень мал - в среднем 0,1 %.  Есть  другие
перспективные направления биогелиоэнергетики. Например, несколько лет  назад
открыто явление биофотолиза - разложение воды  на  водород  и  кислород  под
действием  солнечного  света  при  активном  посредничестве  выделенных   из
растений фотосинтезирующих веществ. Другой необходимый компонент  -  фермент
гидрогенеза, имеющий  сродство  к  атомам  водорода.  Именно  он  «убеждает»
фотосинтезирующие вещества приступить к гидролизу. Задача  исследователей  -
научиться создавать условия, при которых этот процесс идет  стабильно.  Ведь
изъятые из клетки хлоропласты быстро разрушаются на свету.
Довольно  хорошо  отработаны  микробиологические  способы  разложения  воды.
Открыты  и  уже  используются  микроорганизмы,  результат  жизнедеятельности
которых -  водород.  В  специальных  емкостях  для  них  размножают  корм  -
микроскопические   водоросли   определенных   видов.   Водоросли   поглощают
солнечный свет, осуществляют фотосинтез,  а  микроорганизмы,  поедающие  их,
разл
1234
скачать работу

Альтернативные источники энергии. (Грани нетрадиционной энергетики.)

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ