ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

НЕКОТОРЫЕ СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ

Высокая надежность и простота устройства термоэлектричес­ких генераторов делают их применение предпочтительным в тех случаях, когда возможность работы электрогенератора без обслуживания более важна, чем его!ЛД. Поэтому термоэлектрические генераторы применяются:

1. В энергетических модулях космических кораблей, находящихся на уда­ленных от Солнца орбитах, где фотоэлектрические преобразователи уже неэффективны.

2. В надстроечных циклах стационарных электростанций (потенциально).

3. Как генераторы для нефтедобывающих станций (включая морские плат­формы).

4. Как источники электрической мощности для вентиляторов в системах обогрева жилых помещений при повреждении или аварии основного ис­точника электрической энергии.

5 Как источники электроэнергии в автомобиле, которые позволяют утили­зировать избыточное тепло двигателя.

6. Как источники электроэнергии, необходимой для открытия клапанов в топочных газонагревательных системах. После зажигания растопочного факела термоэлектрические генераторы начинают вырабатывать электро­энергию, которая подается на механизм открытия главного клапана подачи газа.

Тепло, необходимое для работы термоэлектрических генераторов, может быть туче по от различных источников. Можно использовать тепло, образующееся зльтате сжигания топлива или протекания ядерных реакций; тепло, содер - ееся в выхлопных газах автомобилей, и пр.

■нергия распада радионуклидов может утилизироваться в системах энерго­печения космических кораблей (табл. 5.6).

При длительных космических полетах используется энергия плутония-238, ірьій имеет большой период полураспада. Однако стоимость тако - оплива оказывается чрезвычайно высокой: несколько миллионов дол - в на один радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТЭГ). мных установках более предпочтителен стронций-90. Около 500 таких РТЭГ установлены в бывшем Советском Союзе для специальных целей на Коль - полуострове на границе с Финляндией и Норвегией.

Таблица 5.6. Радионуклиды, используемые в радиоизотопных термоэлектрич< ских генераторах

Элемент

Период

полураспада,

годы

Удельная тепловая мощность, кВт/кг

Удельная стоимосп установки, долл./Вт

Цезий-144

0,781

25

15

Кюрий-242

0,445

120

495

Плутоний-238

86,8

0,55

3000

Полоний-210

0,378

141

570

Стронций-90

28,0

0,93

250

Таблица 5.7 Характеристики радиоизотопного термоэлектрического генерато установленного на космическом аппарате «Галилео», отправленн к Юпитеру в 1981 г.

Показатель

Единица

BOL

ЕОМ

Тепло, вырабатываемое изотопным источником

Вт

2460

2332

Тепло, поступающее на преобразователь

Вт

2251

2129

Тепло, поступающее на термоэлементы

Вт

2068

1951

Температура горячего спая

К

1133

1090

Температура холодного спая

К

433

410

Термоэлектрическая эффективность

%

11,1

10,8

Эффективность генератора

%

9,4

8,6

Выходная мощность

Вт

230

201

Масса

кг

41,7

41,7

Выходное напряжение

В

30

30

Удельная мощность

Вт/кг

5,52

4,82

Радиоизотопный термоэлектрический генератор был установлен на космич. ком аппарате «Галилео». В нем использовались оригинальные по тем времен полупроводники на основе селена. Характеристики этого РТЭГ представ;.?- в табл. 5.7, где даны параметры устройства в начале полета BOL (Beginning Life) и после завершения межпланетного перелета ЕОМ (End Of Missiol Нужно сказать, что РТЭГ мог бы работать еще много лет и после завері ния межпланетного перелета. В данном случае момент BOL соответстг Ц 1000 ч, а ЕОМ — 59000 ч (почти 7 лет) после установки радиоизотопнс источника тепла.

Разность температур А Г за время полета поддерживалась практически на по­стоянном уровне 700 К. Термоэлектрическая эффективность за 7 лет работы уменьшилась несущественно.

Еще одним преимуществом РТЭГ является его чрезвычайно малая масса, особенно если учесть, что она включает в себя не только генератор, но и топ­ливо, необходимое для многолетнего функционирования. Даже самый легкий из всех возможных бензиновых двигателей будет на порядки величины тяже­лее РТЭГ. Двигатели самолетов моїуг иметь удельную мощность 1500 Вт/кг, но и массе нужно добавить массу топлива и окислителя, необходимых для дол­говременной работы. Удельный расход топлива в бензиновых двигателях состав­ит около 0,2 кг/(л. с. • ч)п. На каждый килограмм топлива двигателю требуется римерно 3,1 кг кислорода 02. Таким образом, удельный расход топлива и окис - ■ теля в бензиновых двигателях составляет 0,8 кг/(л. с. • ч). Поскольку 200 Вт ыютветствуют 0,27 л. с., часовой расход топлива и окислителя в таком двигателе 'авен 0,22 кг. При длительности полета, составляющей 59000 ч, на борту долж­но находиться 14000 кг топлива и окислителя. Таким образом, только мас - l<i необходимого топлива и окислителя будет в 300 раз больше массы РТЭГ. • поме того, в РТЭГ нет подвижных частей и механизмов, поэтому не требу­ется обслуживание. В то же время невозможно представить себе бензиновый : лгатель, который мог бы работать на протяжении 7 лет без технического рбслуживания и ремонта.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.