Солнце – источник не только световой, но и тепловой энергии. Солнечные лучи
хорошо фокусирует вогнутое зеркало. Как показал еще в начале ХХ века профессор
В.К. Цераский, изображение нашего светила в фокусе параболического зеркала диаметром
около метра дает температуру, при которой плавится даже вольфрам! Поток солнечного
излучения падает на зеркальную поверхность концентратора и, отразившись от нее,
собирается в теплоприемнике. Лучепоглощающая поверхность солнечной установки
доводит рабочую жидкость до кипения, испаряет ее, перегревает пар, который подается
на паровую турбину, связанную с электрогенератором. Энергию можно аккумулировать
и использовать по мере необходимости в любое время суток.
Строение.
Концентратор содержит зеркальный слой 2 (см.рисунок), световод 5, теплоизолятор
4, рассеивающий слой 3, арматуру 1.
Теплоизолятор выполнен из материала с низкой теплопроводностью - пенопласта
и может применяться как часть теплоизолирующей оболочки. Зеркальный слой имеет
сферическую форму, способную концентрировать отражаемое излучение.
Концентрированное излучение попадает в световод, выполненный в виде трубы с
зеркальной внутренней поверхностью, проникает к месту утилизации.
Входной торец световода расположен в фокальной зоне концентратора и имеет расширение
для более эффективного приема концентрированного излучения. При выходе из световода
излучение рассеивается, чему способствует рассеивающий слой, и преобразуется
в тепло.
При воздействии на концентратор нагрузки - механической или ветровой, с целью
увеличения прочности, его усиливают арматурой.
Оптимальной конструкцией является концентратор в виде квадрата со стороной 1
м, зеркальным и рассеивающим слоем из алюминия в виде трубы с зеркальной внутренней
поверхностью и теплоизолятором из пенопласта толщиной 10 см.
У зеркальных концентраторов и КПД в два-три раза выше, чем у солнечных батарей,
и площадь в несколько раз меньше, а температуры они дают в тысячи градусов,
да и время над ними не властно. В России разработаны концентраторы с коэффициентом
концентрации 3,5,10, позволяющие концентрировать прямую и рассеянную компоненту
солнечной радиации.
Проблемы солнечных концентраторов.
Изготовление вогнутого зеркала требует высокой точности оборудования и технологии.
И чем больше мощность (а значит, и размеры зеркала), тем сложнее техника его
изготовления. А космос накладывает на изделия строгие ограничения по размеру
и массе. Так что качественный зеркальный концентратор солнечных лучей – очень
дорогое удовольствие.
Перейти к энергообеспечению орбитальных станций