Как сохранить солнечную энергию? Часть 2

Октябрь 07, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор

В первой части мы вам поведали, что такое солнечная энергия, как ее добывают, и что для этого делают ученые, чтобы она была доступна для нас, простых пользователей. Параболический концентратор, название говорит о том, что это чаша, представляющая собой параболоид. Если эту чашу направить на солнце, то все лучи, которые отразятся от ее зеркальной поверхности, соберутся в маленькой области недалеко от фокуса параболоида.

Как сохранить солнечную энергию? Часть 2

У такого устройства очень большой коэффициент концентрации. Это, конечно же, хорошо. Но приводит к сильному нагреву фотоэлемента. Для этого необходима система охлаждения. Также нужна автоматическая система слежения за солнцем. Если солнце немного отойдет от оси симметрии параболоида, то сразу начинает происходить большая утрата фотоэлектрической мощности.

Фоклины и фоконы работают также как и параболические концентраторы. Единственное, огибающие их чаш являются не параболы, а гиперболы. У этой замены имеется свой смысл. Гиперболоид собирает солнечные лучи в так называемой фокальной области в случае, если наклон чаши к оси симметрии равен 6о. Нет необходимости постоянно крутить концентратор вслед за перемещением солнца. Для этого достаточно иногда (можно даже и вручную) просто-напросто менять угол наклона, и будет собиратьсясолнечная энергия.

Как это ни парадоксально, недостаток фоклинов и фоконов весьма тесно связан с их достоинством, очень маленький коэффициент концентрации излучения дает возможность отказаться от очень дорогой системы охлаждения фотоэлементов.

Перейдем к другому виду концентраторов, который относятся к преломляющимся. Это так называемые линзы Френеля. Она сделана из большого количества призм, которые составлены вершинами вместе, таким образом, что поверхность линзы, обращенная в сторону солнца, похожа на растянутую гармошку.

Лучи солнца преломляются в призмах, а сам концентратор всегда расположен к солнцу под необходимым углом. Все преломившиеся в призмах лучи собираются в одном месте, на фотоэлементе, который установлен за вершиной линзы. Именно поэтому линзу Френеля не надо крутить в вертикальной плоскости, она прекрасно работает при любом расположении солнца.

В наше время, чтобы накапливаласьсолнечная энергия, начали появляться плоские линзы Френеля. На вид это простые призмы. Но, все же, некоторые части в ней обработаны так называемым жестким излучением и соответственно в них изменился показатель преломления.

Самой интересной разработкой нашего времени считается призмакон. Это также призма. Но угол на ее вершине обладает строго определенной величиной. В этой призме все зависит от показателя преломления находящегося в ней вещества, из которого она изготовлена (это оптическое или органическое стекло), угол в ней выбирается так, чтобы абсолютно любой луч, который попал в призму, уже не смог пройти сквозь отражающую поверхность, и попадал в ловушку. Ему остается только один путь - в собирающую грань призмы.

Как вы уже заметили, принцип работы такого аппарата основан на полном внутреннем отражении. Луч, который входит в оптически плотную среду, отклоняется именно настолько, что далее ему преодолеть границу раздела уже намного труднее, а при определенном угле падения это невозможно.

Первые призмаконы были изготовлены в НПО «Квант», в научной лаборатории кандидата наук Э. Тверьяновича. Но, к большому сожалению, из-за бюрократии наша страна упустила свой приоритет. Пока не торопясь шел процесс (полгода) по оформлению документов на заявку в Государственной комиссии изобретений, такую заявку, опередив русских ученых на 2 недели, подал австралийский ученый А. Житронч.

Расскажем еще об одном концентраторе, люминесцентном. Принцип работы его не так сложен. В его оптическую пластину сделаны вкрапления люминофорных веществ. Свет, который проникает в пластину, оживляет атомы люминофора, они делают переизлучение поглощенных фотонов, которые в свою очередь из-за полного внутреннего отражения не могут прорваться сквозь поверхность и завершают дорогу на фотособирающей грани.

В будущем такие устройства хотят использовать как усилители в оптических ЭВМ. Но пока находятся на стадии испытаний.

Надо ли нам ломать голову, как и в каком виде нам нужна солнечная энергия? Фотоны хорошо поглощаются атомами и в итоге повышают тепловую энергию любого вещества. Нужно только лишь суметь правильно воспользоваться бесплатным теплом, и тогда не надо будет тратить обильную электроэнергию (а мы знаем, что исолнечная энергиянедешевая), к примеру, на обогрев зданий.

Улавливают, а также в последствие переносят солнечное тепло к пункту использования, коллекторы. Самые простые представляют собой теплообменники, в которых движется жидкость. Сверху он окрашен в черный цвет, для того чтобы как можно лучше поглощаласьсолнечнаяэнергия, и закрыт стеклом, которое не пропускает инфракрасные тепловые лучи. Так как максимум излучения приходится на видимую часть спектра, такое устройство поглощает больше энергии, чем отдает. Оно собирает все тепло, которое затем теплоноситель передает нам, потребителям.

Коллекторы абсолютно никто не поворачивает на солнце. Их жестко закрепляют, ориентируют строго на юг и ставят под углом к горизонту, который равен углу широты данной местности.

К одному из последних изобретений относится трубчатый коллектор с концентратором призмакон. Он сделан из стеклянных трубок, в которых на 1/2 радиуса налит расплавленный органический каучук (расплавленный кремний). После того как он стал твердым, получился в трубке встроенный призматический концентратор. Вода, которая циркулирует в таком коллекторе, вполне может закипеть.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий