太阳能发电厂的运行原理。方案、说明

太阳能发电厂的运行原理。无线电电子电气工程百科全书

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太阳辐射是一种环保且可再生的能源。太阳能储量巨大，每年进入地球的能量为1,05×1018千瓦时，其中2×1017千瓦时落在地表。其中，每年可使用 1,62 * 1016 kWh，而不会对环境造成损害，相当于每年燃烧 2 * 1012 吨参考燃料（toe）。后者比 60 年全球各类能源产量预测（2020 亿吨当量）高出 34,2 倍。

然而，大规模使用这种能源来发电存在很大的困难，其中主要是地球表面太阳辐射的低密度及其接收的间歇性（夜间、多云、阴天）。克服这些障碍的已知方法是创建蓄能器和太阳能-燃料或太阳能-核能组合系统，以及使用增加其密度的太阳能聚光装置。不幸的是，这些解决方案尚未得到广泛应用，特别是在高纬度国家，因为它们与传统发电厂缺乏竞争力。

放弃地面太阳能发电厂并将其置于地球同步轨道上可以实现截然不同的结果。

太阳能太空发电厂（SCES）的想法首先由美国的 P.E. 提出。格拉泽 (R.E. Glaser)，1968 年。建议将高功率太阳能电池板放置在地球同步轨道上，并配备直流到微波（MW）电磁辐射转换器。选择地球同步轨道（约36公里）作为SCES的位置可以确保该站悬停在地球表面的某个点上，并且使用定向电磁辐射束可以将能量从该站转移到地球，可将其转换为工频电流。选择地球同步轨道平面与赤道平面重合。

众所周知，地球与黄道面倾斜 23,50 度（图 1），太阳能电池板几乎全年都能提供照明。在春分和秋分两点观察到电池被地球阴影遮挡的时间总计不超过1,2小时。

再考虑到地球同步轨道太阳辐射密度为1,4kW/m2，是地球平均辐射密度的2-2,5倍，SCES相对于地面站的优势更加明显。

太阳能发电厂的运行原理

当然，与实施该项目相关的困难（主要是经济困难）也同样明显。然而，除了创造可再生能源之外，这一修正工作的发展的一个众所周知的激励因素是解决保护环境免受因热废物的热污染而造成的地球不断增加的热污染的问题。工业文明。个别国家试图保护自己免受本国工业的有害影响，将其带到国家领土之外，已经无法解决今天的这个全球性问题，而科幻小说作家提出的在近地轨道建设工厂的建议则无法解决这一问题。似乎并不是遥远的未来。

因此，自 60 世纪 XNUMX 年代末以来，人们开始对地球同步轨道强大太阳能站的各种选择及其设计的各个要素进行深入的理论和实验研究，这并不奇怪。

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