Превращаем солнечный свет в электричество при помощи двигателей Стирлинга

Использование солнечной энергии – тема популярная. Как правило, речь идет солнечных батареях, вырабатывающих электричество благодаря фотоэффекту. Однако в данной статье пойдет об электростанции, работающей совсем по другому. Ее принцип действия более сложный и более интересный.

Главным элементом данной электростанции является двигатель Стирлинга. Это тепловая машина, она позволяет превращать тепловую энергию в механическую. Термодинамический цикл идеального двигателя Стирлинга несколько отличается от цикла Карно, однако его КПД также может достигать максимального возможного для тепловых машин:

КПД=(Тгорхол)/Тгор.

Каждая установка солнечной электростанции состоит из 82 зеркал, размещенных на платформе. Платформа, как подсолнух, все время поворачивается за солнцем так, чтобы отраженные от зеркал лучи концентрировались и нагревали одну из сторон двигателя Стирлинга до 250 °С. Часть поступающего тепла двигатель расходует на вращение вала электрогенератора, часть – сообщает окружающему воздуху.

Установка превращает 30 % падающей на зеркала солнечной энергии в электричество. При ясном солнце, каждый “подсолнух” способен выдавать 25 кВт электричества.

Данные электростанции строила американская кампания Stirling Energy Systems. В ее планы входила постройка огромной солнечной фермы в пустыне на юге США. В проекте было 70 000 установок суммарной мощностью 1,75 ГВт. Но в 2011 году Stirling Energy Systems заявила о банкротстве, так и не построив ферму.

Задания

  1. Какой максимальный теоретический возможный КПД может быть у данной установки, при температуре воздуха 20 °С?
  2. Какие преимущества и недостатки у такого метода получения электричества, по сравнению с обычными солнечными батареями?
  3. Как вы думаете, по каким причинам Stirling Energy Systems заявила о банкротстве?

Ответы и подсказки: Видео-презентация установки и солнечной фермы (англ.)