Le principe de fonctionnement des centrales solaires. Schéma, description

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Le principe de fonctionnement des centrales solaires. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Le rayonnement solaire est une source d’énergie respectueuse de l’environnement et renouvelable. Les réserves d'énergie solaire sont énormes : la quantité annuelle d'énergie fournie à la Terre est de 1,05 * 1018 kWh, dont 2 * 1017 kWh tombent sur la surface terrestre. Sur cette quantité d'énergie, 1,62 * 1016 kWh par an peuvent être utilisés sans nuire à l'environnement, ce qui équivaut à brûler 2 * 1012 tonnes d'équivalent carburant (tep) par an. Ce dernier chiffre est 60 fois supérieur à la production mondiale de toutes sortes de ressources énergétiques prévue pour 2020 (34,2 milliards de t.e.).

Cependant, utiliser cette énergie pour produire de l'électricité à grande échelle se heurte à de grandes difficultés, dont les principales sont la faible densité du rayonnement solaire à la surface de la Terre et le caractère intermittent de sa réception (nuit, nuages, jours nuageux). Les moyens connus pour surmonter ces obstacles sont la création de batteries de stockage d'énergie et de systèmes d'énergie solaire-carburant ou solaire-nucléaire, ainsi que l'utilisation de dispositifs qui concentrent l'énergie solaire et augmentent sa densité. Malheureusement, ces solutions n’ont pas trouvé d’application généralisée, notamment dans les pays situés à des latitudes élevées, en raison de leur manque de compétitivité par rapport aux centrales électriques traditionnelles.

Des résultats complètement différents pourraient être obtenus en abandonnant les centrales solaires au sol et en les plaçant sur une orbite géosynchrone.

L'idée d'une centrale solaire spatiale (SCPS) a été formulée pour la première fois aux États-Unis par P.E. Glaser (RE Glaser) en 1968. Il a été proposé de placer des batteries solaires de haute puissance en orbite géosynchrone, équipées de convertisseurs de courant continu en rayonnement électromagnétique ultra haute fréquence (micro-ondes). Le choix d'une orbite géosynchrone (environ 36 000 km) comme emplacement du SCES garantit que la station plane au-dessus d'un certain point de la surface de la Terre, et l'utilisation d'un faisceau dirigé de rayonnement électromagnétique permet de transférer l'énergie de la station. vers la Terre, où il peut être converti en courant électrique de fréquence industrielle. Le plan de l'orbite géosynchrone a été choisi pour coïncider avec le plan équatorial.

Comme on le sait, la Terre est inclinée de 23,50 par rapport au plan de l'écliptique (Fig. 1), ce qui permet d'éclairer les panneaux solaires presque toute l'année. L'ombrage des batteries par l'ombre de la Terre est observé aux points des équinoxes de printemps et d'automne et ne dépasse pas un total de 1,2 heure.

Considérant également que la densité du rayonnement solaire en orbite géosynchrone est de 1,4 kW/m2, soit 2 à 2,5 fois supérieure à la moyenne terrestre, les avantages du SCES par rapport aux stations au sol deviennent évidents.

Le principe de fonctionnement des centrales solaires

Bien entendu, les difficultés, avant tout économiques, liées à la mise en œuvre de ce projet n’en sont pas moins évidentes. Cependant, une incitation bien connue au développement des travaux dans ce domaine, outre la création d'une source d'énergie renouvelable, est la solution au problème de la préservation de l'environnement de la pollution thermique toujours croissante de la planète par les sources thermiques. gaspillage de la civilisation industrielle. Les tentatives de certains pays pour se protéger de l'influence néfaste de leur propre industrie en la déplaçant hors du territoire national ne parviennent pas aujourd'hui à résoudre ce problème mondial, et la construction d'usines en orbite proche de la Terre proposée par les auteurs de science-fiction ne semble pas être une solution. être un sujet pour un avenir lointain.

Il n'est donc pas surprenant que depuis la fin des années 60, des études théoriques et expérimentales intensives sur diverses options de stations solaires puissantes en orbite géosynchrone et sur certains éléments de leur conception aient commencé.

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