Солнечная энергия для человека

Раздел: Наука

При создании систем, в которых тепловые машины комбинируются с коллектором солнечной энергии, возникают значительные трудности. Как мы видели, повышение максимальной температуры в цикле приводит к увеличению к. п. д. машины, однако из гл. 5 нам известно, что к. п. д. плоского коллектора при повышении температуры снижается. Уравнения (5.4) и (5.5), наглядно иллюстрирующие этот факт, можно переписать таким образом, чтобы выразить к. п. д. коллектора цк как отношение получаемой от коллектора энергии к общему количеству падающей на него солнечной энергии.

С повышением температуры Т для любого значения Р величина г]м увеличивается, а г]к— уменьшается. Результирующее значение к. п. д. сначала повышается, а затем падает ( 48). (Приведенные кривые свидетельствуют о том, что подобная система, состоящая из коллектора и машины, имеет очень низкий к. п. д.) Если представить систему, в которой все время поддерживалось бы максимальное значение к. п. д., то ее выходная мощность Р2 будет меняться в зависимости от входной мощности Р, как показано на  49. Мы видим, что в условиях тропического полудня с 1 м2 поверхности коллектора можно получить лишь 20—40 Вт. Как показывают расчеты, произведенные рассмотренным в гл. 5 методом, ежедневная производительность установки даже в середине лета в тропиках лишь немного выше 100 Вт/м2. Следовательно, использование тепловых машин в сочетании С плоскими коллекторами для получения высоких мощностей не экономично, поскольку в этом случае необходимы коллекторы исключительно больших размеров. Тем не менее подобные системы уже используются для таких, например, целей, как перекачка воды и энергоснабжение удаленных радиостанций. Примером могут служить изготовленные в Италии устройства «Сомор», выходная энергия которых в зависимости от размеров коллекторов может достигать 5 кВт

В некоторых машинах (в том числе в ряде модификаций устройства «Сомор») плоские коллекторы используются вместе с зеркальными концентраторами, предназначенными для усиления интенсивности солнечной радиации, падающей на поглотитель коллектора. Это еще одно из применений мощных концентраторов, которые мы рассмотрим в следующем разделе. Применение простейших концентраторов не требует регулировки положения коллекторов в соответствии с кажущимся перемещением солнца. Например, при интенсивности падающей на коллектор с нейтральным поглотителем солнечной радиации 800 Вт/м2 и коэффициенте концентрации /(= 2 максимальная выходная мощность системы коллектор — машина составляет около 80 Вт/м2. (Следует отметить, что примерно 90 из 800 Вт/м2 приходится на долю рассеянной составляющей, которая не попадает на коллектор при отражении от поверхности концентратора.)