O princípio de funcionamento das usinas de energia solar. Esquema, descrição

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O princípio de funcionamento das usinas de energia solar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A radiação solar é uma fonte de energia renovável e amiga do ambiente. As reservas de energia solar são enormes, a quantidade anual de energia que entra na Terra é de 1,05 * 1018 kWh, dos quais 2 * 1017 kWh caem na superfície terrestre. Dessa quantidade de energia, 1,62 * 1016 kWh por ano podem ser usados sem danos ao meio ambiente, o que equivale a queimar 2 * 1012 toneladas de combustível de referência (tep) por ano. Este último valor é 60 vezes superior à previsão para 2020 da produção de todos os tipos de recursos energéticos do globo (34,2 bilhões de tep).

No entanto, a utilização desta energia para a produção de electricidade em grande escala esbarra em grandes dificuldades, sendo as principais a baixa densidade de radiação solar na superfície terrestre e a natureza intermitente da sua recepção (período nocturno, nebulosidade, dias nublados). Formas conhecidas de superar esses obstáculos são a criação de acumuladores de energia e sistemas combinados de energia solar-combustível ou solar-nuclear, bem como o uso de dispositivos concentradores de energia solar que aumentam sua densidade. Infelizmente, essas soluções não têm sido amplamente utilizadas, principalmente em países localizados em altas latitudes, devido à falta de competitividade com as usinas tradicionais.

Resultados bastante diferentes poderiam ser alcançados abandonando as usinas de energia solar terrestres e colocando-as em órbita geossíncrona.

A ideia de uma usina de energia solar espacial (SCES) foi formulada pela primeira vez nos EUA por P.E. Glaser (R.E. Glaser) em 1968. Foi proposto colocar painéis solares de alta potência em órbita geossíncrona, equipados com conversores de radiação eletromagnética DC-para-microondas (MW). A escolha de uma órbita geossíncrona (cerca de 36 km) como localização do SCES garante que a estação paire sobre um determinado ponto da superfície terrestre, e o uso de um feixe de radiação eletromagnética direcionada permite que a energia seja transferida da estação para a Terra , onde pode ser convertido em corrente elétrica de frequência industrial. O plano da órbita geossíncrona foi escolhido para coincidir com o plano equatorial.

A Terra está inclinada, como se sabe, em 23,50 em relação ao plano da eclíptica (Fig. 1), o que fornece iluminação de painéis solares quase o ano todo. O sombreamento das baterias pela sombra da Terra é observado nos pontos dos equinócios de primavera e outono e não excede um total de 1,2 horas.

Considerando também que a densidade da radiação solar em órbita geossíncrona é de 1,4 kW / m2, que é 2-2,5 vezes maior que a média da Terra, as vantagens do SCES sobre as estações terrestres tornam-se óbvias.

O princípio de operação de usinas de energia solar

Claro que as dificuldades, principalmente econômicas, associadas à implementação deste projeto não são menos óbvias. Porém, um conhecido incentivo para o desenvolvimento de trabalhos nessa correção, além da criação de uma fonte renovável de energia, é a solução para o problema de preservação do meio ambiente da poluição térmica cada vez maior do planeta pelos resíduos térmicos de civilização industrial. As tentativas de cada país de se proteger da influência nociva de sua própria indústria, levando-a para fora do território nacional, já não conseguem resolver esse problema global hoje, e a construção de fábricas em órbitas próximas à Terra propostas por escritores de ficção científica não não parece ser um futuro distante.

Não é surpreendente, portanto, que desde o final da década de 60, um estudo teórico e experimental intensivo de várias opções para poderosas estações solares em órbita geossíncrona e elementos individuais de seu design tenham começado.

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