Centrales solaires sans machines. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Dans les centrales solaires sans machine, l'énergie du rayonnement solaire est directement convertie en énergie électrique, sans transition intermédiaire vers l'énergie mécanique. Pour la conversion directe, les turbines et les générateurs d'électricité ne sont pas nécessaires.

Convertisseurs thermoélectriques

La conversion directe de l'énergie thermique du rayonnement solaire en électricité est basée sur l'effet Seebeck, découvert en 1821. Si deux conducteurs de composition chimique différente sont soudés aux extrémités et que les jonctions sont placées dans des milieux à des températures différentes, alors un thermo-EMF apparaît entre eux :

où T₁ - température absolue de la soudure chaude, T₂ est la température absolue de la soudure froide et est le facteur de proportionnalité.

Un courant J apparaît dans le circuit conducteur et la jonction chaude absorbe la chaleur d'une source chauffée en une quantité par seconde et la jonction froide dégage de la chaleur vers le corps à basse température dans la quantité . La différence entre la chaleur fournie et retirée est le deuxième travail du courant

, W

Le rapport du travail à l'apport de chaleur est l'efficacité thermique du processus de conversion

(3.1)

Ainsi, l'efficacité d'un convertisseur thermoélectrique idéal coïncide avec l'efficacité thermique du cycle de Carnot et est entièrement déterminée par les températures absolues des jonctions chaude et froide. Dans les convertisseurs réels, des pertes irréversibles se produisent en raison de la résistance électrique des conducteurs, de leur conductivité thermique et de la résistance thermique à l'échange thermique des jonctions avec l'environnement. Par conséquent, le rendement réel de l'installation est égal à

(3.2)

où - le rendement électrique relatif du convertisseur (ainsi nommé par analogie avec le rendement interne relatif de la turbine, compte tenu des pertes irréversibles au throttling).

Lors de l'utilisation de thermoélectrodes métalliques, l'efficacité des convertisseurs thermoélectriques est très faible - elle ne dépasse pas les centièmes de pour cent. En 1929, A.F. Ioffe a montré que l'utilisation de semi-conducteurs donne un effet significatif - le rendement augmente jusqu'à une valeur de l'ordre de 10%. Dans les générateurs thermoélectriques modernes, les thermoéléments semi-conducteurs, dans lesquels les jonctions "chaudes" sont chauffées par la lumière du soleil, sont connectés en série. Les générateurs de ce type sont utilisés comme sources d'électricité autonomes pour les consommateurs de faible puissance - phares, bouées de signalisation marines, etc.

Auteur : Labeish V.G.

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