Космические солнечные электростанции на базе СВЧ-канала передачи энергии

Обязательно вернетесь к изучению возможных типов солнечных электростанций, но только после того, как закончите обустраивать интерьер своей новой квартиры? В таком случае настоятельно рекомендую вам заглянуть на http://www.serenagroup-ru.com/. Здесь вас встретит широкий ассортимент итальянской мебели, которая станет настоящей жемчужиной любого дизайна.


070815 1102 1 Космические солнечные электростанции на базе СВЧ канала передачи энергии

Наиболее проработанным вариантом КСЭС является система, в которой солнечная энергия преобразуется в электрическую посредством фотоэлектрических преобразователей, после чего подается на передающую антенну СВЧ-диапазона. Данный канал обладает высоким КПД устройств прямого и обратного преобразования энергии, освоенностью элементной базы, минимальными потерями при прохождении микроволнового излучения через атмосферу.

 

070815 1102 2 Космические солнечные электростанции на базе СВЧ канала передачи энергии

Элементная база СВЧ-канала следующая. Для СВЧ диапазона основными типами генераторов являются магнетроны и лампы бегущей волны, которые в непрерывном режиме при мощности 1-5 кВт имеют КПД 50-60%. Прогноз развития техники в этой области позволяет считать достижимым уровень мощности ~50 кВт и КПД до 80%. Для преобразования СВЧ-излучения в электроэнергию постоянного тока применяются ректенны, представляющие собой комбинацию отдельного антенного элемента или небольшой группы элементов и полупроводникового выпрямителя, согласованного с антенной. Ректенны обладают высоким (до 98%) КПД и малой массой. В условиях высокого уровня мощности применяются преобразователи на основе магнетронов, работающих в обращенном режиме и циклотронные преобразователи. Единичный циклотронный преобразователь имеет мощность ~10 кВт и КПД 70-80%, прогнозируемые достижимые параметры: 50-100 кВт и КПД до 90% с массой отдельного прибора до нескольких десятков килограмм. Отметим, что элементы системы, работающие в СВЧ-диапазоне, могут работать при температурах до 150°С.

 

070815 1102 3 Космические солнечные электростанции на базе СВЧ канала передачи энергии

Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП). Для рассматриваемых целей могут быть использованы высокоэффективные (с КПД 14-20%) ФЭП на основе кремния, ФЭП на базе алмазоподобных структур (с КПД до 19%) и тонкопленочных ФЭП на основе аморфного кремния (с КПД 10-12%). В 90-е годы прошлого столетия был достигнут большой прогресс в создании высокоэффективных ФЭП. Для многопереходных гетероструктурных ФЭП на основе арсенида галлия достигнут КПД до 40%. Однако, данные ФЭП отличаются высокой стоимостью (до 300 000 долл./кВт) и достаточно большой удельной массой. Кроме того, их массовое производство сталкивается с проблемой дефицита галлия и ряда других элементов (например, германия, который часто используется в подложках таких преобразователей).

 

070815 1102 4 Космические солнечные электростанции на базе СВЧ канала передачи энергии

Схема фотоэлектрической КСЭС с кремниевыми ФЭП и плоскими пленочными отражателями (габариты указаны в метрах): а — общий вид; б — фрагмент системы преобразования солнечной энергии;

1 — несущая конструкция; 2 — панели солнечных батарей; 3 — пленочные отражатели; 4 — диэлектрическая часть несущей конструкции; 5 — силовая мачта; 6 — передающая антенна; 7 — электрическая силовая шина

 

Несмотря на сравнительно низкий КПД тонкопленочные ФЭП на основе аморфного кремния обладают малой удельной массой, высокой радиационной стойкостью и сравнительно дешевы. Пионерские работы по КСЭС, в том числе выполненные группой Глезера, как правило, подразумевали использование крупногабаритных солнечных батарей из тонких ФЭП на основе кремния. На рис. выше приведен общий вид КСЭС мощностью (электрическая мощность, принимаемая на Земле) 10 ГВт при массе 24 тысячи т и КПД кремниевых ФЭП 13,7%. Однако рассматривались концептуальные проекты КСЭС, в которых предлагалось использовать гетероструктурные ФЭП на основе AlGaAs — GaAs. На рис. ниже приведен общий вид такой КСЭС мощностью 5 ГВт при КПД гетероструктурных ФЭП на основе AlGaAs 20% и массе 13,9 тысяч т. В обоих проектах предусматривалось использовать плоские пленочные отражатели для увеличения светособирающей поверхности и создания коэффициента концентрации солнечного излучения Кэ = 2.

 

070815 1102 5 Космические солнечные электростанции на базе СВЧ канала передачи энергии

Схема фотоэлектрической КСЭС с гетероструктурными ФЭП на основе AIGaAs — GaAs и плоскими отражателями (размеры указаны в метрах): а — общий вид; б — поперечное сечение;

1 — панели солнечных батарей;

2 — плоские отражатели; 3 — передающая антенна


Найти на unnatural: Космические солнечные электростанции на базе СВЧ-канала передачи энергии
Автор: admin | 11 Июль 2015 | 216 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100