RU22989U1

RU22989U1 - SOLAR POWER PLANT (OPTIONS)

Info

Publication number: RU22989U1
Application number: RU2001135289/20U
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Васильева; Петр Вохмин; И.И. Климовский; Ю.Б. Конев
Original assignee: Васильева Нонна Николаевна; Петр Вохмин; Климовский Иван Иванович; Конев Юрий Борисович
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2002-05-10

Abstract

1. Солнечная электростанция, содержащая концентратор солнечного излучения, преобразователь солнечной энергии в тепловую, аккумулятор тепловой энергии и преобразователь тепловой энергии в электрическую, в которой преобразователь солнечной энергии в тепловую выполнен в виде вакуумной зеркальной камеры и сферического нагреваемого устройства, центр которого совмещен с центром зеркальной камеры, отличающаяся тем, что нагреваемое устройство содержит нагреваемую солнечным излучением сферическую оболочку, аккумулятор тепловой энергии, находящийся в тепловом контакте с внутренней стороной сферической оболочки нагреваемого устройства, сферический эмиттер термоэмиссионного преобразователя, находящийся в тепловом контакте с внутренней стороной аккумулятора тепловой энергии, и сферический коллектор термоэмиссионного преобразователя, расположенный по внутренней стороне эмиттера, при этом нагреваемая оболочка, аккумулятор тепловой энергии, эмиттер и коллектор снабжены технологическими узлами, обеспечивающими взаимное расположение этих элементов солнечной электростанции и электрическое соединение эмиттера и коллектора с электрической нагрузкой.2. Солнечная электростанция, содержащая концентратор солнечного излучения, преобразователь солнечной энергии в тепловую, аккумулятор тепловой энергии и преобразователь тепловой энергии в электрическую, в которой преобразователь солнечной энергии в тепловую выполнен в виде вакуумной зеркальной камеры и сферического нагреваемого устройства, центр которого совмещен с центром зеркальной камеры, отличающаяся тем, что нагреваемое устройство содержит нагрева1. A solar power plant containing a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator and a converter of heat into electric energy, in which the converter of solar energy into heat is made in the form of a vacuum mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror camera, characterized in that the heated device contains a spherical shell heated by solar radiation, a thermal energy accumulator, which is in thermal contact with the inner side of the spherical shell of the heated device, the spherical emitter of the thermionic converter, in thermal contact with the inner side of the thermal energy accumulator, and the spherical collector of the thermionic converter located on the inner side of the emitter, while the shell is heated, the thermal energy accumulator, emitter and the collector is equipped with technological units that ensure the relative position of these elements of the solar electro ntions and the electrical connection of the emitter and collector with an electrical load. 2. A solar power plant comprising a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator, and a converter of heat energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into heat is made in the form of a vacuum mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror chamber, characterized in that the heated device contains heating

Description

Солнечная электростанция (варианты)Solar power station (options)

Предлагаемая полезная модель относится к области солнечной энергетики и может быть использована в производстве электрической энергии в стационарных и мобильных условиях на Земле и на космических аппаратахThe proposed utility model relates to the field of solar energy and can be used in the production of electric energy in stationary and mobile conditions on Earth and on spacecraft

Известны солнечные электростанции (СЭС), содержащие концентратор солнечного излучения, преобразователь солнечной энергии в тепловую и преобразователь тепловой энергии в электрическую В одних СЭС солнечное излучение преобразуется в тепловую энергию путем непосредственного нагрева этим излучением одного из элементов генератора электрической энергии Такой метод преобразования солнечного излучения в тепловую энергию используется в термоэлектрических (Бринкворт Б Дж Солнечная энергия для человека / Перевод с английского под редакцией и с предисловием Б В Тарнижевского М «Мир, 1976) и термоэмиссионных СЭС (Бринкворт Б Дж Солнечная энергия для человека / Перевод с английского под редакцией и с предисловием Б В Тарнижевского М «Мир, 1976, Ушаков Б А, Никитин ВД, Емельянов И Я Основы термоэмиссионного преобразования энергии М Атомиздат, 1974) Основными недостатками таких СЭС является их низкая эффективность Согласно данным, приведенным в первой из указанных книг, предельный кпд термоэлектрической СЭС, использующей существующие термоэлементы, при температурах нагреваемой и охлаждаемой частей термоэлементов соответственно 1000 и 300 К составляет около 7 % Предельный кпд термоэмиссионной СЭС значительно выше Согласно данным той же книги, предельный кпд термоэмиссионной СЭС, рассчитанный для значений работ выхода коллектора и эмиттера, равных соответственно 1 и 2 эВ, и температур коллектора и эмиттера - соответственно 1500 и 750 К, равен примерно 29 % Реальный кпд, достигаемый в термоэмиссионных СЭСSolar power plants (SES) are known, containing a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, and a converter of thermal energy into electrical energy. In some SES, solar radiation is converted into thermal energy by direct heating of one of the elements of an electric energy generator by this radiation. This method of converting solar radiation into heat energy is used in thermoelectric (Brinkworth BJ Solar energy for humans / Edited from English and with a preface B V Tarnizhevsky M “Mir, 1976) and thermionic SES (Brinkworth B J Solar energy for a person / Translated from English edited and with a preface B B Tarnizhevsky M“ Mir, 1976, Ushakov BA, Nikitin VD, Emelyanov I I Fundamentals of Thermionic Energy Conversion of Energy M Atomizdat, 1974) The main disadvantages of such SESs are their low efficiency. According to the data given in the first of these books, the maximum efficiency of a thermoelectric SES using existing thermoelements at heated and cooled temperatures the corresponding parts of thermoelements of 1000 and 300 K, respectively, is about 7%. The maximum efficiency of a thermionic SES is much higher. According to the same book, the maximum efficiency of a thermionic SES calculated for the work functions of the collector and emitter, respectively 1 and 2 eV, and the temperatures of the collector and emitter - respectively 1500 and 750 K, equal to approximately 29% Real efficiency achieved in thermionic SES

-2лежит в диапазоне 7 - 7,5 % (Ушаков Б.А., Никитин В.Д., Емельянов И.Я. Основы-2 lies in the range of 7 - 7.5% (Ushakov B.A., Nikitin V.D., Emelyanov I.Ya. Basics

термоэмиссионного преобразования энергии. М: Атомиздат, 1974)thermionic energy conversion. M: Atomizdat, 1974)

В настоящее время относительно высокий к.п.д. имеют термодинамические СЭС, в которых солнечная энергия первоначально преобразуется в энергию теплоносителя, а затем с помощью паро- или газогенераторов в электрическую энергию. Из таких СЭС наиболее известной является СЭС, разработанная фирмой «Luz International Limited и расположенная в пустыне Мохава в штате Калифорния (США). (Лобл С., Пинт Дж. Использование солнечной энергии для производства электроэнергии. Концепция фирмы Луз // Международный семинар по солнечным энергетическим установкам. Алушта (СССР), 22-26 апреля 1991 г.) В этой СЭС используются параболоцилиндрические концентраторы солнечного излучения, обеспечивающие концентрацию этого излучения на трубчатом теплоприемнике, через который пропускается высокотемпературный жидкостный теплоноситель. После прохождения через теплоприемники поля концентраторов солнечной энергии этот теплоноситель используется для нагрева воды, генерации и перегрева пара. Пар при давлении 100 бар и температуре 370° С используется для производства электроэнергии в парогенераторе по циклу Ренкина. К.п.д. преобразования солнечной энергии в электрическую, характеризующий предельно достижимый к.п.д. СЭС, составляет 37 %. Потери энергии, связанные как с процессом выработки электроэнергии (например, транспортировка теплоносителей), так и с обслуживанием СЭС, должны приводить к большему или меньшему снижению реального к.п.д. СЭС относительно его предельного значения.Currently, relatively high efficiency have thermodynamic SES, in which solar energy is initially converted into heat carrier energy, and then with the help of steam or gas generators into electrical energy. Of these SES, the most famous is the SES developed by Luz International Limited and located in the Mojave desert in the state of California (USA). (Lobl S., Pint J. The use of solar energy for electricity production. The concept of the Luz company // International seminar on solar power plants. Alushta (USSR), April 22-26, 1991) Parabolic cylindrical solar concentrators that provide the concentration of this radiation on a tubular heat sink through which a high-temperature liquid coolant is passed. After passing through the heat sinks of the field of solar energy concentrators, this heat carrier is used to heat water, generate and overheat steam. Steam at a pressure of 100 bar and a temperature of 370 ° C is used to generate electricity in a steam generator according to the Rankine cycle. C.p.d. conversion of solar energy into electrical energy, characterizing the maximum achievable efficiency SES is 37%. Energy losses associated with both the process of generating electricity (for example, transportation of coolants) and the maintenance of SES, should lead to a greater or lesser decrease in real efficiency. SES relative to its limit value.

Основные недостатки рассматриваемой термодинамической СЭС заключаются в низком по сравнению с тепловыми электростанциями (ТЭС) к.п.д., и более высокой сложности их эксплуатации. Оба эти фактора приводят к тому, что стоимость производства электроэнергии на СЭС заметно выше стоимости производства электроэнергии на ТЭС, в результате чего термодинамические СЭС оказываются не конкурентно способными поThe main disadvantages of the considered thermodynamic SES are the low efficiency compared to thermal power plants (TPPs) and the higher complexity of their operation. Both of these factors lead to the fact that the cost of generating electricity at a solar power plant is significantly higher than the cost of generating electricity at a thermal power plant, as a result of which the thermodynamic solar power plants are not competitively capable of

-зсравнению с обычными ТЭС. Весо-габаритные параметры существующих термодинамических СЭС исключают какую-либо возможность использования их в космических условиях.-Comparison with conventional thermal power plants. The weight and size parameters of the existing thermodynamic SES exclude any possibility of their use in space conditions.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является термодинамическая СЭС, содержащая концентратор солнечного излучения, преобразователь солнечной энергии в тепловую, аккумулятор тепловой энергии и преобразователь тепловой энергии в электрическую, в которой преобразователь солнечной энергии в тепловую выполнен в виде вакуумной сферической зеркальной камеры и сферического нагреваемого устройства, центр которого совмещен с центром зеркальной камеры (Батенин В.М., Климовский И.И., Пащенко В.В. Новый подход к созданию солнечных технологических и энергетических устройств // Теплофизика высоких температур, 1997, т. 35, № 5, с. 807 - 814, прототип). В этой СЭС нагреваемое устройство включает в себя аккумулятор тепловой энергии и теплообменник, передающий тепловую энергию теплоносителю, который выводится из камеры нагрева и используется для производства электроэнергии либо по традиционному паровому циклу с перегревом пара и регенерацией тепла, либо, если температура теплоносителя достигает 1200 - 1300 ° С, по таким циклам, как бинарные, Стирлинга и различные парогазовые циклы с улучшенными параметрами. Реальный к.п.д. СЭС оценивается на уровне 40 %.Closest to the proposed technical solution is a thermodynamic SES containing a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator and a converter of thermal energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into thermal energy is made in the form of a vacuum spherical mirror camera and a spherical heated device, the center of which is combined with the center of the mirror camera (Batenin V.M., Klimovsky II, Pashchenko V.V. A new approach to creating solar of technological and energy devices // Thermophysics of high temperatures, 1997, v. 35, No. 5, pp. 807 - 814, prototype). In this SES, the heated device includes a heat energy accumulator and a heat exchanger transferring thermal energy to the heat carrier, which is removed from the heating chamber and used to generate electricity either according to the traditional steam cycle with steam overheating and heat recovery, or if the heat carrier temperature reaches 1200 - 1300 ° C, for cycles such as binary, Stirling and various combined cycle gas with improved parameters. Real efficiency SES is estimated at 40%.

Такой термодинамической СЭС присущи следующие недостатки. Она имеет значительные весо-габаритные параметры, обусловленные тем, что в преобразовании солнечной энергии в электрическую используется теплоноситель, а преобразователи солнечной энергии в тепловую и тепловой энергии в электрическую разнесены в пространстве. Это же обстоятельство ухудшает ее эксплуатационные характеристики. Особенно это ухудшение будет проявляться при создании мощных модульных СЭС, использующих рассматриваемую СЭС в качестве единичного модуля. Наличие световода, обеспечивающего при слежении за солнцем возможность перемещения толькоThe following disadvantages are inherent in such a thermodynamic SES. It has significant weight and size parameters due to the fact that the heat carrier is used in the conversion of solar energy into electrical energy, and the converters of solar energy into thermal and thermal energy into electrical energy are spaced apart in space. The same circumstance worsens its operational characteristics. This deterioration will especially manifest itself during the creation of powerful modular SESs using the SES under consideration as a single module. The presence of a fiber that provides the ability to move only when tracking the sun

j#G4il$bSb j # G4il $ bSb

-4концентратора солнечного излучения, приводит к потерям солнечного излучения и, как-4 concentrator of solar radiation, leads to losses of solar radiation and, as

следствие, к снижению к.п.д. СЭС относительно его предельного значения. К этому же приводит наличие коммуникаций, одна из которых снабжена тепловой изоляцией, обеспечивающих подвод к нагреваемому устройству и отвод от него теплоносителя, поскольку эти коммуникации частично экранируют излучение, циркулирующее между зеркальной камерой и нагреваемым устройством, снижая тем самым температуру этого устройства и к.п.д. СЭС. Транспортировка теплоносителя к генератору электроэнергии также сопровождается дополнительными потерями тепла, приводящими к еще большему снижению к.п.д. СЭС.consequence, to reduce the efficiency SES relative to its limit value. This is also caused by the presence of communications, one of which is provided with thermal insulation, providing access to the heated device and removal of coolant from it, since these communications partially shield the radiation circulating between the mirror camera and the heated device, thereby reducing the temperature of this device and K. .d. SES. Transportation of the heat carrier to the electric power generator is also accompanied by additional heat losses, leading to an even greater reduction in efficiency. SES.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу уменьшения весогабаритных параметров СЭС, улучшения ее эксплуатационных характеристик и увеличения к.п.д. за счет совмещения нагреваемого устройства с преобразователем тепловой энергии в электрическую.The proposed utility model solves the technical problem of reducing the weight and size parameters of SES, improving its operational characteristics and increasing efficiency by combining a heated device with a converter of thermal energy into electrical energy.

Поставленная техническая задача по первому варианту полезной модели решается за счет того, что в солнечной электростанции, содержащей концентратор солнечного излучения, преобразователь солнечной энергии в тепловую, аккумулятор тепловой энергии и преобразователь тепловой энергии в электрическую, в которой преобразователь солнечной энергии в тепловую выполнен в виде вакуумной зеркальной камеры и сферического нагреваемого устройства, центр которого совмещен с центром зеркальной камеры, нагреваемое устройство содержит нагреваемую солнечным излучением сферическую оболочку, аккумулятор тепловой энергии, находящийся в тепловом контакте с внутренней стороной сферической оболочки нагреваемого устройства, сферический эмиттер термоэмиссионного преобразователя, находящийся в тепловом контакте с внутренней стороной аккумулятора тепловой энергии, и сферический коллектор термоэмиссионного преобразователя, расположенный по внутренней стороне эмиттера, при этом нагреваемая оболочка, аккумулятор тепловой энергии, эмиттер и коллектор снабжены технологическимиThe technical task of the first embodiment of the utility model is solved due to the fact that in a solar power plant containing a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator and a converter of thermal energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into thermal energy is made in the form of a vacuum a mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror camera, the heated device contains a heated the spherical shell, the thermal energy accumulator in thermal contact with the inner side of the spherical shell of the device to be heated, the spherical emitter of the thermionic converter in thermal contact with the inner side of the thermal energy accumulator, and the spherical collector of the thermionic converter located on the inner side of the emitter, This heated shell, thermal energy accumulator, emitter and collector are equipped with technological

ЯовШМЖYaovShMZH

-5узлами, обеспечивающими взаимное расположение этих элементов СЭС и электрическое-5 nodes ensuring the relative position of these elements of the SES and electrical

соединение эмиттера и коллектора с электрической нагрузкой.connection of the emitter and collector with electrical load.

Поставленная техническая задача по второму варианту полезной модели решается за счет того, что в солнечной электростанции, содержащей концентратор солнечного излучения, преобразователь солнечной энергии в тепловую, аккумулятор тепловой энергии и преобразователь тепловой энергии в электрическую, в которой преобразователь солнечной энергии в тепловую выполнен в виде вакуумной зеркальной камеры и сферического нагреваемого устройства, центр которого совмещен с центром зеркальной камеры, нагреваемое устройство содержит нагреваемую солнечным излучением сферическую оболочку, сферический эмиттер термоэмиссионного преобразователя, находящийся в тепловом контакте с внутренней стороной сферической оболочки нагреваемого устройства и выполненный из материала, являющегося одновременно аккумулятором тепловой энергии, и сферический коллектор термоэмиссионного преобразователя, расположенный по внутренней стороне эмиттера, при этом нагреваемая оболочка, эмиттер и коллектор снабжены технологическими узлами, обеспечивающими взаимное расположение этих элементов СЭС и электрическое соединение эмиттера и коллектора с электрической нагрузкой.The technical task of the second embodiment of the utility model is solved due to the fact that in a solar power plant containing a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator and a converter of thermal energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into thermal energy is made in the form of a vacuum a mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror camera, the heated device contains a heated by spherical radiation, a spherical shell, a spherical emitter of a thermionic converter, which is in thermal contact with the inner side of the spherical shell of a heated device and made of material that is simultaneously a heat energy accumulator, and a spherical collector of a thermionic converter, located on the inner side of the emitter, while the shell is heated, emitter and the collector is equipped with technological units that ensure the mutual arrangement of these elements of SES and ele ctric connection of the emitter and collector with electrical load.

Поставленная техническая задача по третьему варианту полезной модели решается за счет того, что в солнечной электростанции, содержащей концентратор солнечного излучения, преобразователь солнечной энергии в тепловую, аккумулятор тепловой энергии и преобразователь тепловой энергии в электрическую, в которой преобразователь солнечной энергии в тепловую выполнен в виде вакуумной зеркальной камеры и сферического нагреваемого устройства, центр которого совмещен с центром зеркальной камеры, это нагреваемое устройство содержит нагреваемый солнечным излучением сферический эмиттер термоэмиссионного преобразователя, выполненный из материала, являющегося одновременно вакуумной оболочкой и аккумулятором тепловой энергии, и сферический коллектор термоэмиссионного преобразователя, расположенный по внутренней сторонеThe technical task of the third embodiment of the utility model is solved due to the fact that in a solar power plant containing a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator and a converter of thermal energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into thermal energy is made in the form of a vacuum a mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror camera, this heated device contains heated th spherical solar radiation emitter thermionic converter made of a material which is simultaneously the vacuum envelope and the heat accumulator, and the collector spherical thermionic converter disposed on the inner side

3#ОМЫ Ъ3 # OMY Kommersant

эмиттера, при этом эмиттер и коллектор снабжены технологическими узлами, обеспечивающими взаимное расположение этих элементов солнечной электростанции и электрическое соединение эмиттера и коллектора с электрической нагрузкой.the emitter, while the emitter and collector are equipped with technological units that ensure the relative position of these elements of the solar power station and the electrical connection of the emitter and collector with an electrical load.

Поставленная техническая задача также решается за счет того, что рабочие поверхности эмиттера и коллектора выполнены в форме многогранников.The stated technical problem is also solved due to the fact that the working surfaces of the emitter and collector are made in the form of polyhedra.

Схема СЭС по первому варианту представлена на фиг. 1.The SES scheme of the first embodiment is shown in FIG. 1.

СЭС включает в себя концентратор солнечного излучения 1, сферическую зеркальную камеру 2, отверстие связи 3 для ввода в сферическую зеркальную камеру сконцентрированного солнечного излучения, нагреваемое устройство, включающее в себя нагреваемую сферическую оболочку 4, аккумулятор тепловой энергии 5, эмиттер термоэмиссионного преобразователя 6, коллектор термоэмиссионного преобразователя 7, технологические узлы 8, обеспечивающие относительное расположение различных частей нагреваемого устройства, подвод и подключение токоподводов 9, 10 к эмиттеру и коллектору, а также подвод и подсоединение к коллектору системы его охлаждения 10, в данной конкретной схеме СЭС совмещенный с токоподводом к коллектору.SES includes a solar radiation concentrator 1, a spherical mirror chamber 2, a communication hole 3 for introducing concentrated solar radiation into a spherical mirror chamber, a heated device that includes a heated spherical shell 4, thermal energy accumulator 5, emitter of thermionic converter 6, collector of thermionic transducer 7, technological units 8, providing a relative arrangement of various parts of the heated device, supply and connection of current leads 9, 10 to the emitter and the collector, as well as the supply and connection to the collector of its cooling system 10, in this particular SES scheme combined with the current supply to the collector.

Схема СЭС по второму варианту представлена на фиг. 2.The SES scheme of the second embodiment is shown in FIG. 2.

СЭС включает в себя концентратор солнечного излучения 1, сферическую зеркальную камеру 2, отверстие связи 3 для ввода в сферическую зеркальную камеру сконцентрированного солнечного излучения, нагреваемое устройство, включающее в себя нагреваемую сферическую оболочку 4, эмиттер термоэмиссионного преобразователя 5, коллектор термоэмиссионного преобразователя 6, технологические узлы 7, обеспечивающие относительное расположение различных частей нагреваемого устройства, подвод и подключение токоподводов 8, 9 к эмиттеру и коллектору, а также подвод и подсоединение к коллектору системы его охлаждения 9, в данной конкретной схеме СЭС совмещенный с токоподводом к коллектору.SES includes a solar radiation concentrator 1, a spherical mirror chamber 2, a communication hole 3 for introducing concentrated solar radiation into the spherical mirror chamber, a heated device, including a heated spherical shell 4, an emitter of a thermionic converter 5, a collector of a thermionic converter 6, technological units 7, providing the relative location of the various parts of the heated device, supply and connection of current leads 8, 9 to the emitter and collector, and supply and connection to the collector of its cooling system 9, in this particular SES scheme combined with the current supply to the collector.

-7СЭС включает в себя концентратор солнечного излучения 1, сферическую-7SES includes a concentrator of solar radiation 1, spherical

зеркальную камеру 2, отверстие связи 3 для ввода в сферическую зеркальную камеру сконцентрированного солнечного излучения, нагреваемое устройство, включающее в себя эмиттер термоэмиссионного преобразователя 4, коллектор термоэмиссионного преобразователя 5, технологические узлы 6, обеспечивающие относительное расположение различных частей нагреваемого устройства, подвод и подключение токоподводов 7, 8 к эмиттеру и коллектору, а также подвод и подсоединение к коллектору системы его охлаждения 8, в данной конкретной схеме СЭС совмещенный с токоподводом к коллектору.a mirror chamber 2, a communication hole 3 for introducing concentrated solar radiation into a spherical mirror chamber, a heated device including an emitter of a thermionic converter 4, a collector of a thermionic converter 5, technological units 6, providing relative positioning of different parts of the heated device, supply and connection of current leads 7 , 8 to the emitter and collector, as well as the supply and connection to the collector of its cooling system 8, in this particular SES scheme combined current supply to the collector.

В качестве концентраторов солнечного излучения могут использоваться все известные концентраторы (зеркальные, линзовые, многоэлементные), обеспечивающие концентрацию излучения в фокальное пятно различной формы (круглое, квадратное, шестиугольное и т.д.), представляющее собой изображение солнечного диска, искаженное в той или иной мере аберрациями и определяющее форму отверстия связи. Форма концентратора будет определяться помимо прочего тем, используется ли СЭС в единичном экземпляре или в качестве отдельного модуля модульной СЭС, включающей в себя большее или меньшее число отдельных модулей.As the concentrators of solar radiation, all known concentrators (mirror, lens, multi-element) can be used, providing a concentration of radiation in the focal spot of various shapes (round, square, hexagonal, etc.), which is an image of the solar disk, distorted in one form or another least aberration and determining the shape of the communication hole. The shape of the concentrator will be determined, inter alia, by whether the SES is used in a single instance or as a separate module of a modular SES, including more or less number of individual modules.

С целью достижения высокой эффективности СЭС зеркальная камера 2 должна выполняться из материала, имеющего высокую отражательную способность k3 в широком диапазоне длин волн (от ультрафиолетового до инфракрасного). Как будет видно из дальнейшего, размеры зеркальной камеры невелики, что позволяет использовать для покрытия ее внутренней отражающей поверхности не только металлы, обладающие большой отражательной способностью, но и интерференционные отражающие покрытия.In order to achieve high efficiency of SES, the mirror chamber 2 should be made of a material having a high reflectivity k3 in a wide range of wavelengths (from ultraviolet to infrared). As will be seen from what follows, the dimensions of the mirror chamber are small, which makes it possible to use not only metals with a high reflectivity, but also interference reflective coatings to cover its internal reflective surface.

Вакуумирование зеркальной камеры необходимо для исключения конвективного теплообмена между нагреваемым устройством и зеркальной камерой. Техническое исполнение отверстия связи 3 зависит от условий работы СЭС. При работе СЭС в атмосфере Земли отверстие связи выполняется в виде оптического окна, вакуумнплотно соединенного сEvacuation of the mirror chamber is necessary to eliminate convective heat transfer between the heated device and the mirror chamber. The technical performance of the communication hole 3 depends on the operating conditions of the SES. When SES is operating in the Earth’s atmosphere, the communication hole is made in the form of an optical window, vacuum tightly connected to

-8зеркальной камерой. При работе СЭС в открытом космосе зеркальная камера не нуждается в-8 SLR camera. When operating SES in outer space, the SLR camera does not need

специальном вакуумировании и оптическое окно является лишним. В этом случае ввод сконцентрированного солнечного излучения в зеркальную камеру осуществляется непосредственно через отверстие связи. Форма и размеры отверстия связи соответствуют форме и размерам фокального пятна.special evacuation and optical window is superfluous. In this case, the input of concentrated solar radiation into the specular camera is carried out directly through the communication hole. The shape and dimensions of the communication hole correspond to the shape and size of the focal spot.

С целью достижения высокой эффективности СЭС в качестве материала нагреваемой оболочки желательно использовать материалы с излучательной способностью 8 0,8. Для достижения максимального значения к.п.д. камеры нагрева г|к, характеризующего эффективность преобразования энергии падающего на концентратор солнечного излучения в тепловую энергию, затрачиваемую на работу термоэмиссионного преобразователя, внешний радиус Ry нагреваемой оболочки 4 должен быть минимальным, но настолько большим, чтобы все сконцентрированное солнечное излучение, введенное через отверстие связи, падало на эту оболочку.In order to achieve high efficiency of SES as a material of the heated shell, it is desirable to use materials with an emissivity of 8 0.8. To achieve maximum efficiency the heating chamber r | k, which characterizes the efficiency of converting the energy of the solar radiation incident on the concentrator into the thermal energy spent on the operation of the thermionic converter, the outer radius Ry of the heated shell 4 should be minimal, but so large that all concentrated solar radiation introduced through the communication hole, fell on this shell.

Ry R3- sine +RcB- созбкр, (1)Ry R3- sine + RcB- compose, (1)

где, кроме известных обозначений, R3, внутренний радиус зеркальной камеры 2, Кс„ - радиус отверстия связи 3 круглой формы, 9, - краевой угол концентратора солнечного излучения.where, in addition to the well-known designations, R3, the inner radius of the SLR camera 2, Kc „is the radius of the communication hole 3 of round shape, 9, is the contact angle of the solar radiation concentrator.

В случае круглого концентратора соотношение, определяющее коэффициент концентрации солнечного излучения, может быть представлено в виде:In the case of a circular concentrator, the ratio determining the concentration coefficient of solar radiation can be represented as:

-Ј (2)-Ј (2)

где D - диаметр концентратора.where D is the diameter of the hub.

Для идеального концентратора, не имеющего аберраций, до значений Ј 104 соотношение (2) приобретает вид:For an ideal concentrator that does not have aberrations, up to Ј 104, relation (2) takes the form:

Ј , (3)Ј, (3)

где, кроме известных обозначений, у 32 0,0093 радиана - угловой размер солнца Используя соотношение для эффективности передачи энергии теплоносителю в СЭС (Батенин В.М., Климовский И.И., Пащенко В.В. Новый подход к созданию солнечных технологических и энергетических устройств // Теплофизика высоких температур, 1997, т. 35, № 5, с. 807 - 814), можно записать соотношение для к.п.д. камеры нагрева TJKwhere, in addition to the well-known designations, 32 0.0093 radians have the angular size of the sun Using the relation for the efficiency of energy transfer to the coolant in the SES (Batenin V.M., Klimovsky II, Pashchenko V.V. energy devices // Thermophysics of high temperatures, 1997, v. 35, No. 5, pp. 807 - 814), we can write the ratio for efficiency TJK heating chambers

1-А.+1-A. +

(i-K.Wct(i-K.Wct

где, кроме известных обозначений, We - солнечная постоянная, о - постоянная СтефанаБольцмана, Ту - рабочая температура нагреваемой оболочки Кп - коэффициент потерь, учитывающий как потери солнечной энергии на концентраторе и отверстии связи, так и потери теплового излучения на элементах конструкции нагреваемого устройства, например на тепловой трубе. Соотношение (4) справедливо при условии R .where, in addition to the well-known notations, We is the solar constant, о is the Stefan-Boltzmann constant, Tu is the working temperature of the heated shell Kp is the loss coefficient, taking into account both the loss of solar energy at the hub and the communication hole, and the loss of thermal radiation on the structural elements of the heated device, for example on the heat pipe. Relation (4) is valid under the condition R.

Если исключить из рассмотрения механические повреждения зеркальной камеры 2, то ресурс ее работы будет определяться временем, за которое материал нагреваемой оболочки 4, испаряющийся при нагреве и переносящийся на внутреннюю поверхность зеркальной камеры 2, уменьшит ее коэффициент отражения настолько, что температура поверхности нагреваемого устройства упадет ниже предельно допустимого значения. В целях увеличения ресурса работы СЭС нагреваемая оболочка 4 должна быть изготовлена из материала, имеющего либо очень низкое давление насыщенных паров, либо из такого материала, осаждение которого на внутренней поверхности зеркальной камеры в течение длительного времени не должно сопровождаться недопустимым уменьшением ее отражательной способности. Возможен вариант изготовления отражающей поверхности зеркальной камеры 2 и внешней поверхности нагреваемой оболочки 4 из одного и того же материала.If we exclude mechanical damage to the mirror chamber 2 from consideration, then its service life will be determined by the time during which the material of the heated shell 4, evaporating when heated and transferred to the inner surface of the mirror chamber 2, reduces its reflection coefficient so that the surface temperature of the heated device drops below maximum permissible value. In order to increase the service life of the SES, the heated shell 4 should be made of a material having either a very low saturated vapor pressure, or of a material whose deposition on the inner surface of the mirror chamber for a long time should not be accompanied by an unacceptable decrease in its reflectivity. A variant of manufacturing the reflective surface of the mirror chamber 2 and the outer surface of the heated shell 4 from the same material.

, (4), (4)

В качестве аккумулятора тепловой энергии 5 могут использоваться конденсированные вещества, аккумулирующие тепловую энергию за счет их теплоемкости, либо конденсированные вещества, в том числе и композитные с фазовым переходом (см, например, Маринбах М А, Пелецкий В Э, Фокин Л Р Преимущества использования высокотемпературных композитных теплоаккумулирующих систем с фазовым переходом // Международный семинар по солнечным энергетическим установкам Алушта (СССР), 22-26 апреля 1991 г ) при рабочей температуре эмиттераAs a heat energy accumulator 5, condensed substances accumulating thermal energy due to their heat capacity or condensed substances, including composite ones with a phase transition (see, for example, Marinbakh MA, Peletsky VE, Fokin L R, can be used). Advantages of using high-temperature composite heat storage systems with a phase transition // International Seminar on Solar Power Plants Alushta (USSR), April 22-26, 1991) at an emitter operating temperature

СЭС по первому варианту работает следующим образом Солнечное излучение, сконцентрированное концентратором 1, через отверстие связи 3 в зеркальной камере 2 попадает на нагреваемую оболочку 4 и частично поглощается ее, а частично отражается, попадает на отражающую поверхность зеркальной камеры 2 и также возвращается на нагреваемую оболочку 4 Большая часть теплового излучения нагреваемой оболочки 4 также возвращается к ней зеркальной камерой 2 В результате названных процессов температура нагреваемой оболочки 4 достигает рабочей температуры Вместе с нагреваемой оболочкой нагреваются до рабочей температуры аккумулятор тепловой энергии 5 и эмиттер 6 термоэлектрического преобразователя и осуществляется генерирование электроэнергии, которая отводится от эмиттера 6 и коллектора 7 в нагрузку с помощью токоподводов 9, 10 Тепло, выделяющееся в коллекторе 7, отводится от него с помощью тепловой трубы 10, выполняющей в данной конкретной схеме СЭС одновременно роль токоподвода к радиатору, которым в данном случае служит зеркальная камераSES according to the first embodiment works as follows: Solar radiation concentrated by the concentrator 1, through the communication hole 3 in the mirror chamber 2 enters the heated shell 4 and partially absorbed, and partially reflected, falls on the reflective surface of the mirror chamber 2 and also returns to the heated shell 4 Most of the thermal radiation of the heated shell 4 also returns to it with a mirror chamber 2. As a result of these processes, the temperature of the heated shell 4 reaches the operating temperature Together with the heated shell, the heat energy accumulator 5 and emitter 6 of the thermoelectric converter are heated to operating temperature and electricity is generated, which is removed from the emitter 6 and collector 7 to the load using current leads 9, 10 The heat generated in the collector 7 is removed from it using heat pipe 10, performing in this particular SES scheme at the same time the role of current supply to the radiator, which in this case is a mirror camera

СЭС по второму варианту работает следующим образом Солнечное излучение, сконцентрированное концентратором 1, через отверстие связи 3 в зеркальной камере 2 попадает на нагреваемую оболочку 4 и частично поглощается ее, а частично отражается, попадает на отражающую поверхность зеркальной камеры 2 и также возвращается на нагреваемую оболочку 4 Большая часть теплового излучения нагреваемой оболочки 4 также возвращается к ней зеркальной камерой 2 В результате названных процессов температура -и нагреваемой оболочки 4 достигает рабочей температуры. Вместе с нагреваемой оболочкой нагреваются до рабочей температуры эмиттер 5 термоэлектрического преобразователя и осуществляется генерирование электроэнергии, которая отводится от эмиттера 5 и коллектора 6 в нагрузку с помощью токоподводов 8, 9. Тепло, выделяющееся в коллекторе 6, отводится от него с помощью тепловой трубы 9, выполняющей в данной конкретной схеме СЭС одновременно роль токоподвода к радиатору, которым в данном случае служит зеркальная камера.SES according to the second variant works as follows: Solar radiation concentrated by the concentrator 1, through the communication hole 3 in the mirror chamber 2 enters the heated shell 4 and partially absorbed, and partially reflected, falls on the reflective surface of the mirror chamber 2 and also returns to the heated shell 4 Most of the thermal radiation of the heated shell 4 also returns to it with a mirror chamber 2. As a result of these processes, the temperature of the heated shell 4 reaches the operating temperature ry. Together with the heated shell, the emitter 5 of the thermoelectric converter is heated to operating temperature and electricity is generated, which is removed from the emitter 5 and collector 6 to the load using current leads 8, 9. The heat released in the collector 6 is removed from it using a heat pipe 9, performing in this particular SES scheme at the same time the role of the current supply to the radiator, which in this case is a SLR camera.

СЭС по третьему варианту работает следующим образом. Сконцентрированное солнечное излучение 1 через отверстие связи 3 в зеркальной камере 2 попадает на эмиттер 4 и частично поглощается им, а частично отражается, попадает на отражающую поверхность зеркальной камеры 2 и также возвращается на эмиттер 4. Большая часть теплового излучения эмиттера 4 также возвращается к нему зеркальной камерой 2. В результате названных процессов температура эмиттера 4 достигает рабочей температуры, и осуществляется генерирование электроэнергии, которая отводится от эмиттера 4 и коллектора 5 в нагрузку с помощью токоподводов 7, 8. Тепло, выделяющееся в коллекторе 5, отводится от него с помощью тепловой трубы 8, выполняющей в данной конкретной схеме СЭС одновременно роль токоподвода к радиатору, которым в данном случае служит зеркальная камера.SES according to the third option works as follows. Concentrated solar radiation 1 through the communication hole 3 in the mirror chamber 2 falls on the emitter 4 and is partially absorbed by it, partially reflected, falls on the reflective surface of the mirror chamber 2 and also returns to the emitter 4. Most of the thermal radiation of the emitter 4 also returns to it camera 2. As a result of these processes, the temperature of the emitter 4 reaches the operating temperature, and electricity is generated, which is removed from the emitter 4 and collector 5 to the load using copods 7, 8. The heat generated in the collector 5 is removed from it by means of a heat pipe 8, which simultaneously performs in this particular SES scheme the role of current supply to the radiator, which in this case is a mirror camera.

К. п.д. термоэмиссионного преобразователя (ТЭП) определяется соотношением (Ушаков Б.А., Никитин В.Д., Емельянов И.Я. Основы термоэмиссионного преобразования энергии. М.: Атомиздат, 1974)K. p.d. thermionic converter (TEC) is determined by the ratio (Ushakov B.A., Nikitin V.D., Emelyanov I.Ya. Fundamentals of thermionic energy conversion. M .: Atomizdat, 1974)

(y.-J.Xy.-ft)(y.-J.Xy.-ft)

У,(,/в)((Л+2И;/«) (5) Y, (, / c) ((Л + 2И; / «) (5)

J9 Q-rMЈ J9 Q-rMЈ

9#/S 5 № 9 # / S 5 No.

1 ЮГ,1 SOUTH

- 12где, кроме известных обозначений, рэ и фк - работы выхода в В эмиттера и коллектора, J,, и- 12, where, in addition to the well-known notations, pe and fk are the work functions of the emitter and collector V, J ,, and

JK, - плотности токов, эмиттируемых эмиттером и коллектором, уэ и ук - коэффициенты отражения электронов от потенциальных барьеров эмиттера и коллектора, АО -постоянная Ричардсона, е - заряд электрона, k - постоянная Больцмана, - эффективная излучательная способность эмиттера в направлении коллектора (Ушаков Б А, Никитин В Д, Емельянов И Л Основы термоэмиссионного преобразования энергии М Атомиздат, 1974), Тэ - рабочая температура коллектора, определяемая балансом энергии, выделяющейся в нем при работе ТЭП и энергии, отводимой от него системой охлажденияJK, are the current densities emitted by the emitter and collector, ue and yk are the reflection coefficients of electrons from the potential barriers of the emitter and collector, AO is the Richardson constant, e is the electron charge, k is the Boltzmann constant, is the emitter effective emissivity in the direction of the collector (Ushakov BA, Nikitin VD, Emelyanov IL The fundamentals of thermionic energy conversion M Atomizdat, 1974), Te is the working temperature of the collector, determined by the balance of energy released in it during the operation of the TEC and the energy removed from it by the ohm system azhdeniya

С целью обеспечения значения кпд термоэмиссионного преобразователя, близкого к предельному, должно выполняться соотношениеIn order to ensure the efficiency of the thermionic converter close to the limiting, the relation

(9, - Р« )f, - Л еж -Т) , (6)(9, - P ") f, - L hedgehog -T), (6)

Левая часть неравенства (5) характеризует плотность мощности, вырабатываемой термоэмиссионным преобразователем, правая - плотность мощности излучения эмиттера в направлении коллектораThe left-hand side of inequality (5) characterizes the power density generated by the thermionic converter, the right-hand side - the emitter radiation power density in the direction of the collector

Предполагая, что для обеспечения кпд ТЭП, близкого к предельному, левая часть неравенства (4) должна быть в десять раз больше правой, пренебрегая, кроме того, потоком электронов с коллектора и полагая (рэ - рк) 1 В, yh 0, Бэфф 0,2, получаем из (6), что при изменении температуры эмиттера Тэ от 700 до 1700 К работа выхода эмиттера рэ, обеспечивающая кпд ТЭП, близкий к предельному, изменяется в пределах от 1 до 2,2 В В указанном диапазоне находятся работы выхода окиси серебра с цезиевым покрытием (р 1,0 - 1,2 В), цезия (ф 1,81 В) и гексаборида иттрия (ф 2,2 - 3,58 В) Эффективную работу выхода примерно от 1,6 до 2,2 В имеют тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден и др ) в атмосфере паров цезия в диапазоне отношений температуры эмиттера к температуре резервуара с цезием TCS примерно от 1,7 до 2,8 (Ушаков Б А, Никитин В Д, Емельянов И Я Основы термоэмиссионного преобразования энергии М Атомиздат, 1974),Assuming that in order to ensure the TEC efficiency close to the limiting one, the left-hand side of inequality (4) should be ten times larger than the right-hand side, neglecting, in addition, the electron flux from the collector and setting (pe - pk) 1 V, yh 0, Beff 0 , 2, we obtain from (6) that, when the temperature of the emitter Te is changed from 700 to 1700 K, the work function of the emitter re, which ensures the TEC efficiency close to the limit, varies from 1 to 2.2 V The oxide work functions are in the indicated range silver with cesium coating (p 1.0 - 1.2 V), cesium (f 1.81 V) and yttrium hexaboride (f 2.2 - 3.58 V) Refractory metals (tungsten, molybdenum, etc.) in the atmosphere of cesium vapor in the range of the ratio of the emitter temperature to the temperature of the tank with cesium TCS from about 1.7 to 2.8 (Ushakov B A, Nikitin VD, Emelyanov I I Fundamentals of thermionic energy conversion of energy M Atomizdat, 1974),

Л#//зяг зL # // zag z

-13Для обеспечения значений кпд ТЭП, близких к предельным, работа выхода-13 To ensure the TEP efficiency values close to the limiting ones, the work function

коллектора в зависимости от его температуры должна лежать в пределах от 0,4 до 0,7 В Возможно, что в будущем в качестве материала коллектора можно будет использовать металлические сибстраты с выращееными на них алмазоподобными пленками, имеющими, в зависимости от технологии производсвта, очень низкие и даже отрицательные работы выхода (Himpsel FJ, Knapp JA, VanVechten JA, Eastman DE Quantum photoyield of diamont(l 11)-A stable negative-affinity emitter //Phys Rev B, 1979 Vol 20, № 2 P 624-627 Pate В В The diamond surface atomic and electronic structure//Surf Sci, 1986 Vol 165 P 83 142) В настоящее время такие пленки характеризуются достаточно низким удельным сопротивлением до Ом-см (J С Angus, HВ Martin, U Landau, YE Evstefeeva, В Miller, N Vinokur, Conducting diamond electrodes applications in electrochemistry, New Diamond Front // Carbon Technol, 1999 Vol 9 P 175-187) Увеличение плотности тока эмиссии такими поверхностями до 10 А/см2 позволит использовать их в СЭС также в качестве эмиттера ТЭПdepending on its temperature, the collector should lie in the range from 0.4 to 0.7 V. It is possible that in the future metal sibstrates with diamond-like films grown on them having, depending on the production technology, very low and even negative work functions (Himpsel FJ, Knapp JA, VanVechten JA, Eastman DE Quantum photoyield of diamont (l 11) -A stable negative-affinity emitter // Phys Rev B, 1979 Vol 20, No. 2 P 624-627 Pate B In The diamond surface atomic and electronic structure // Surf Sci, 1986 Vol 165 P 83 142) Currently, such films are characterized by a fairly low resistivity up to Ohm-cm (J C Angus, HB Martin, U Landau, YE Evstefeeva, Miller, N Vinokur, Conducting diamond electrodes applications in electrochemistry, New Diamond Front // Carbon Technol, 1999 Vol 9 P 175-187) Magnification emission current density of such surfaces up to 10 A / cm2 will allow their use in SES also as an emitter of TEC

Конкретное исполнение системы охлаждения коллектора определяется температурой коллектора и уровнем мощности, которую необходимо отвести от коллектора, и габаритами зеркальной камеры и нагреваемого устройства На фиг 1, 2, 3 представлена система охлаждения, использующая тепловую трубу и передающая тепло от коллектора к зеркальной оболочке, выполняющей в данной конкретной схеме роль радиатора Однако тепло от коллектора может выводится с помощью тепловой трубы за пределы зеркальной камеры и далее либо рассеиваться с помощью специальных радиаторов, либо утилизироваться какимлибо способомThe specific design of the collector cooling system is determined by the temperature of the collector and the power level that must be removed from the collector, and the dimensions of the mirror chamber and the heated device. Figs. 1, 2, 3 show a cooling system using a heat pipe and transferring heat from the collector to the mirror shell, performing In this particular scheme, the role of the radiator. However, heat from the collector can be removed using a heat pipe outside the mirror chamber and then dispersed using special heat exchangers. diatorov or disposed kakimlibo way

Одно из основных назначений технологических узлов 8, обеспечивающих взаимное расположение нагреваемой оболочки, аккумулятора тепловой энергии, коллектора, эмиттера и системы охлаждения, а также электрическое соединение эмиттера и коллектора с электрической нагрузкой, заключается в обеспечении герметичности термоэмиссионногоOne of the main purposes of technological units 8, ensuring the relative position of the heated shell, the thermal energy accumulator, the collector, the emitter and the cooling system, as well as the electrical connection of the emitter and the collector with the electric load, is to ensure the thermal emission

в in

- 14преобразователя и в предотвращении потерь тепловой энергии с нагреваемой оболочки и- 14 of the converter and in preventing the loss of thermal energy from the heated shell and

эмиттера на токоподводы к эмиттеру и коллектору и систему охлаждения коллектора.emitter for current leads to the emitter and collector and collector cooling system.

Оценим к.п.д. СЭС, достижимый с существующими в настоящее время материалами. Предположим, что в качестве эмиттера используется тугоплавкий металл с эффективной работой выхода рэ 1,8 эВ, а в качестве коллектора окись серебра с цезиевым покрытием с работой выхода фк - 1 В. Поскольку рабочая температура коллектора должна быть близка к температуре резервуара с цезием, предположим, что Тк Тэ/2,2. Остальные параметры, используемые в расчетах, будем полагать следующими: k3 0,85, Кп 0,2, уэ ук О, ЕЭФФ 0,1, Ry/F 0,015, F 100 смД 104, We 1 кВт/м2. Согласно расчету по соотношениям (1) (5) СЭС имеет следующие параметры: R 22 см, Ry 1,5 см, R3 - 6,9 см, г|3 0,88, Тэ 1300 К, J3 21,3 А/см2, Тк 590 К, тц, 0,38, к.п.д. СЭС ЛзЛпр 0,33, мощность СЭС 40 Вт.We estimate the efficiency SES, achievable with existing materials. Suppose that a refractory metal with an effective work function of re 1.8 eV is used as an emitter, and cesium coated silver oxide with a work function of fc is 1 V as a collector. Since the working temperature of the collector should be close to the temperature of the cesium tank, we assume that Tk Te / 2.2. The remaining parameters used in the calculations will be assumed to be as follows: k3 0.85, Kn 0.2, ue u O, EEFF 0.1, Ry / F 0.015, F 100 cmD 104, We 1 kW / m2. According to the calculation according to relations (1) (5), SES has the following parameters: R 22 cm, Ry 1.5 cm, R3 - 6.9 cm, g | 3 0.88, Te 1300 K, J3 21.3 A / cm2 , Shopping mall 590 K, mall, 0.38, efficiency SES LzLpr 0.33, power SES 40 watts.

Учитывая, чтоGiven that

УСэс (фэ-фк)1э8э, 5э 4яЯэ2 , (7)USES (FE-FC) 1E8E, 5E 4YaE2, (7)

где 8Э и R3 - соответственно площадь внутренней поверхности и внутренний радиус эмиттера, можно получить из (7), что R3 0,43 см.where 8E and R3 are the internal surface area and the internal radius of the emitter, respectively, it can be obtained from (7) that R3 is 0.43 cm.

Полагая, что мощность, рассеиваемая наружной поверхностью зеркальной камеры, равна мощности, отводимой от коллектора тепловой трубойAssuming that the power dissipated by the outer surface of the mirror chamber is equal to the power removed from the collector by the heat pipe

Wp 4nR crT34 WC3C(l - rjnp)/rjnp ,(8)Wp 4nR crT34 WC3C (l - rjnp) / rjnp, (8)

можно получить, что температура зеркальной камеры должна быть равна Т3 386 К Это означает, что зеркальная камера может выполнять роль радиационного радиатора.it can be obtained that the temperature of the SLR camera should be equal to T3 386 K. This means that the SLR camera can act as a radiator.

В предположении, что в качестве материалов эмиттера и коллектора используются материалы с работами выхода, лежащими в ранее приведенных оптимальных интервалах значений, а также, что k3 0,85, Кп 0,2, фк 0,5 В,, уэ ук О, Тк 300 К, еэфф 0,2, Ry/F 0,015, F 100 см, Ј 104, We 1 кВт/м2, с помощью соотношений (1) - (6), (8) былиUnder the assumption that as the materials of the emitter and the collector, materials with work functions that lie in the previously given optimal ranges of values are used, and also that k3 0.85, Kp 0.2, fk 0.5 V, ue uk O, Tk 300 K, eff 0.2, Ry / F 0.015, F 100 cm, Ј 104, We 1 kW / m2, using the relations (1) - (6), (8) were

Ж /5Г-ШW / 5G-W

оценены габариты и энергетические характеристики СЭС. Из оценок следует, что при сформулированных условиях СЭС имеет следующие параметры: радиус концентратора RK 22 см, Ry 1,5 см, R3 6,9 см, т 0,88, Тэ 1300 К, рэ 1,75 В, J3 32,4 А/см2, R3 0,39 см, rjnp 0,6, к.п.д. СЭС Т1сэс , мощность СЭС Wcac 63 Вт.Estimated dimensions and energy characteristics of SES. From the estimates it follows that under the formulated conditions the SES has the following parameters: concentrator radius RK 22 cm, Ry 1.5 cm, R3 6.9 cm, t 0.88, Te 1300 K, pe 1.75 V, J3 32.4 A / cm2, R3 0.39 cm, rjnp 0.6, efficiency SES T1ses, power SES Wcac 63 watts.

Увеличение отражательной способности зеркальной камеры до 0,95 приведет к росту мощности и к.п.д. СЭС соответственно до 70 Вт и 0,58. К увеличению к.п.д. СЭС будет приводить также уменьшение радиуса нагреваемого устройства Ry.An increase in the reflectivity of the SLR camera to 0.95 will lead to an increase in power and efficiency. SES up to 70 W and 0.58, respectively. To increase the efficiency SES will also lead to a decrease in the radius of the heated device Ry.

Снижение оптического качества коцентратора приводит к уменьшению коэффициента концентрации солнечного излучения Ј, что в соответствии с соотношением (4) должно приводить к снижению мощности и к.п.д. СЭС. Это снижение к.п.д. можно компенсировать увеличением отражательной способности зеркальной камеры и уменьшением радиуса нагреваемого устройства.A decrease in the optical quality of the concentrator leads to a decrease in the concentration coefficient of solar radiation Ј, which, in accordance with relation (4), should lead to a decrease in power and efficiency SES. This decrease in efficiency can be compensated by increasing the reflectivity of the SLR camera and reducing the radius of the heated device.

Claims

1. A solar power plant containing a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator and a converter of heat energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into heat is made in the form of a vacuum mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror camera, characterized in that the heated device contains a spherical shell heated by solar radiation, a thermal energy accumulator, which is in thermal contact with the inner side of the spherical shell of the heated device, the spherical emitter of the thermionic converter, in thermal contact with the inner side of the thermal energy accumulator, and the spherical collector of the thermionic converter located on the inner side of the emitter, while the shell is heated, the thermal energy accumulator, emitter and the collector is equipped with technological units that ensure the relative position of these elements of the solar electro tion and the electrical connection of the emitter and collector with an electrical load.

2. A solar power plant comprising a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator and a converter of heat energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into heat is made in the form of a vacuum mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror camera, characterized in that the heated device contains a spherical shell heated by solar radiation, a spherical emitter of thermoemission a transducer in thermal contact with the inner side of the spherical shell of the heated device and made of a material that is both a heat energy accumulator and a spherical collector of the thermionic converter located on the inside of the emitter, while the heated shell, emitter and collector are equipped with technological units that provide the relative position of these elements of the solar power station and the electrical connection of the emitter and collector with electric symmetric with the load.

3. A solar power plant comprising a solar radiation concentrator, a converter of solar energy into heat, a heat energy accumulator, and a converter of heat energy into electrical energy, in which the converter of solar energy into heat is made in the form of a vacuum mirror chamber and a spherical heated device, the center of which is aligned with the center of the mirror camera, characterized in that the heated device contains a spherical emitter of a thermionic converter heated by solar radiation I, made of a material that is both a vacuum shell and a thermal energy accumulator, and a spherical collector of a thermionic converter located on the inside of the emitter, while the emitter and collector are equipped with technological units that ensure the mutual arrangement of these elements of the solar power station and the electrical connection of the emitter and collector with electrical load.

4. The solar power plant or according to claim 1, or 2, or 3, in which the working surfaces of the emitter and collector are made in the form of polyhedra.