Bibliothèque technique gratuite ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Installations de chauffe-eau solaires. Convertisseur d'énergie solaire thermodynamique. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives La forte hausse des prix et des tarifs de l'électricité et du chauffage, le désir des consommateurs d'accroître la fiabilité et d'utiliser leurs propres sources d'approvisionnement énergétique autonomes, ainsi que l'intérêt croissant pour l'utilisation de sources d'énergie renouvelables respectueuses de l'environnement conduisent au développement rapide de le marché intérieur des chauffe-eau solaires (SWH), à sa manière. les indicateurs techniques et économiques et la sophistication technologique sont les mieux préparés pour une large utilisation commerciale non seulement dans les régions du sud de la Russie, mais aussi dans sa zone centrale et même dans les régions du nord. Dans le même temps, le développement de ce marché en Russie est entravé par un certain nombre de facteurs, parmi lesquels le coût élevé des IED, leur fiabilité et leur durabilité insuffisantes sont les plus importants. Des observations à long terme de la fiabilité opérationnelle des capteurs solaires ont montré que la plupart des conceptions n'offrent pas la durée de vie minimale établie par la norme russe - 10 ans. Le coût des capteurs solaires des fabricants russes varie aujourd'hui de 100 à 200 dollars pour 1 m2 de surface de réception de chaleur. Compte tenu du coût d'installation et des équipements et composants supplémentaires nécessaires, les systèmes de chauffage solaire de l'eau coûtent au consommateur entre 200 et 500 $/m. Les analogues étrangers des IED proposés sur le marché russe s'avèrent encore plus chers. Ainsi, la tâche consistant à améliorer la conception des capteurs solaires, à réduire leur coût tout en augmentant simultanément la durée de fonctionnement fiable, est extrêmement pertinente. Le convertisseur thermodynamique d'énergie solaire doit contenir les composants suivants : a) un système de capture du rayonnement incident ;
Systèmes de capture du rayonnement solaire et conceptions de convertisseurs thermiques Les systèmes de capture du rayonnement solaire fournissent différents degrés de concentration (Fig. 3.1).
Un faible degré de concentration (environ 100) est obtenu en utilisant des surfaces réfléchissantes qui concentrent l'énergie dans n'importe quelle direction d'arrivée de la lumière solaire. L'observation du Soleil s'effectue dans ce cas à l'aide d'un système de contrôle simplifié. Les dispositifs de ce type comprennent des réflecteurs paraboliques-cylindriques dont l'axe est soit horizontal, soit perpendiculaire au plan de mouvement du Soleil. Une telle installation n'est contrôlée qu'en fonction de l'évolution de la position du Soleil dans le ciel au cours de la journée. Le changement de position du Soleil au cours de l'année n'est pas pris en compte et des mesures sont prises uniquement pour garantir que l'image focale ne s'étend pas au-delà de la surface du récepteur de rayonnement concentré. Un degré de concentration moyen (environ 1000) est obtenu en utilisant des héliostats focalisants contrôlés par deux degrés de liberté en rotation. Un tel héliostat peut être un miroir en forme de paraboloïde de rotation dont l'axe est orienté vers le Soleil. Un haut degré de concentration est atteint grâce à un système optique unique (héliostats plats et réflecteur paraboloïde). Il permet d'atteindre des températures très élevées. Le rayonnement solaire concentré est absorbé par la surface du récepteur et converti en chaleur. Pour réduire les pertes de chaleur associées au rayonnement d'un récepteur chauffé dans la région thermique du spectre, la surface du récepteur est recouverte d'un mince film de matériaux sélectivement absorbants. Cela vous permet d'augmenter considérablement l'efficacité du système. Conceptions de convertisseurs thermiques. Il existe deux diagrammes schématiques possibles. Dans le premier (Fig. 3.2A), le liquide de refroidissement est chauffé dans le récepteur et la charge thermique de la batterie est donc assurée. Dans ce cas, le fluide de travail est chauffé par la batterie, ce qui atténue les modifications du flux de rayonnement solaire. Ainsi, la batterie joue en permanence le rôle de tampon, et la liaison entre le système récepteur-accumulateur et le moteur thermique s'effectue à l'aide d'au moins un échangeur de chaleur. Dans le deuxième schéma (Fig. 3.2B), le fluide de travail est directement chauffé dans le récepteur. La batterie est chargée en retirant une partie du corps chauffé et la communication avec le moteur thermique s'effectue sans dispositifs intermédiaires. Dans le premier schéma, par rapport au second, il y a en moyenne une diminution plus importante de la pression thermique, c'est-à-dire la différence de température entre le chauffage et le refroidisseur d'un moteur thermique. Dans le deuxième schéma, la chaleur n'est perdue que lors de l'accumulation et du retour. Cependant, dans le premier cas, le moteur thermique et ses dispositifs auxiliaires ne sont pas soumis à des fluctuations aléatoires de température même en l'absence de système de contrôle. De plus, dans de nombreux cas, le liquide de refroidissement lui-même joue le rôle d'accumulateur de chaleur.
accumulateurs de chaleur Actuellement, le stockage d’énergie s’effectue via le stockage de chaleur. L'accumulateur de chaleur est un élément coûteux. En fonction de la température du système, le stockage d'énergie est généralement classé en basse température (jusqu'à 100°C), température moyenne (100 à 550°C) et haute température (>550°C). Les batteries à basse température, en particulier les batteries à eau, sont largement utilisées dans la technologie solaire pour le chauffage des bâtiments et la fourniture d'eau chaude. Pour l'accumulation à basse température, des réactions réversibles d'hydratation et de solvatation de sels et d'acides, ainsi que des processus de transition de phase, sont également utilisés. À ces fins, des paraffines et des émulsions constituées de paraffine et d'eau sont utilisées comme substances accumulatrices de chaleur. La chaleur latente de fusion de la paraffine est d'environ 44 cal/g et le point de fusion est de 35 à 50°C. Un nouveau type de système de stockage thermochimique, Tepidus, est en cours de développement en Suède. Cette plante utilise le processus de libération de chaleur provenant de l’hydratation du sulfure de sodium. Pour l'accumulation à moyenne température, ainsi que comme liquide de refroidissement, on utilise des sels et leurs eutectiques, caractérisés par un point de fusion de plusieurs centaines de degrés et une grande chaleur latente de transition de phase. Les hydrates d’oxydes de métaux alcalino-terreux sont très prometteurs pour l’accumulation à moyenne température. L’utilisation de procédés d’accumulation pour les réactions d’hydratation des oxydes présente de nombreux avantages. Il s'agit d'une densité élevée d'énergie stockée, d'une simple accumulation à long terme à température ambiante, de la compacité d'une substance solide stockant l'énergie, d'un faible coût et d'une production de chaleur à potentiel suffisamment élevé au stade de l'hydratation. L'accumulation à haute température est réalisée à l'aide de réactions exoendothermiques réversibles. Dans ce cas, les réactions peuvent être divisées en deux groupes : les réactions de décomposition catalytique, dont les produits ne peuvent être séparés et stockés ensemble, et les réactions se produisant sans catalyseur, dont les produits doivent être séparés à la température du récepteur solaire pour éviter une réaction inverse. Le choix du type de cycle thermodynamique et de la nature du fluide de travail est déterminé par la plage de température de fonctionnement du moteur thermique, c'est-à-dire les caractéristiques du système de concentration, de la batterie et les paramètres du cycle sont étroitement liés. Dans les installations solaires concentrées, les cycles vapeur-eau sont privilégiés. Auteur : Magomedov A.M. Voir d'autres articles section Sources d'énergie alternatives. Lire et écrire utile commentaires sur cet article. Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique : Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
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