Методи прямого перетворення енергії

    0
    149

    Методи прямого перетворення енергії – це виробництво електричної енергії з теплової енергії, електромагнітної і хімічної (паливні елементи). Таке перетворення передбачає зменшення кількості операцій під час перетворення або ж значно спрощується сам процес перетворення. Як правило, при прямому перетворенні енергії виключається фаза перетворення в механічну енергію.
    Самим поширеним і продуктивним методом прямого перетворення вважається магнітогідродинамічний метод.

    А взагалі можна виділити чотири основних методи:
    1. Магнітогідродинамічний метод. Цей метод реалізується двома типами перетворювачів – це тепловий двигун і незвичайна електродинамічна машина. Тепловий двигун працює за принципом газової турбіни і перетворює енергію тепла в кінетичну енергію газової струї, а електродинамічна машина – перетворює кінетику газового струменя в електроенергію. Все це відбувається під час спалювання органічного палива при температурі не нижче 2500º. Така температура сприяє іонізації газу, він стає електропровідним і переходить з газу до стану плазми. При температурі 2500º газ іонізується не повністю і залишається деяка кількість молекул. З підвищенням температури збільшує електропровідність. Газ повністю іонізується при температурі 10000º. Перевага цього методу полягає у відсутності рухомих частин в магнітогідродинамічних генераторах. Це повністю виключає наявність механічних зусиль, на відміну від теплових двигунів, де на лопатки впливає висока температура разом з механічним навантаженням. ККД магнітогідродинамічного генератора становить близько 50-60%. Також до переваг цієї установки можна віднести і маневреність. При вирішенні деяких технічних питань такі установки в недалекому майбутньому, можливо, використовувати на атомних станціях. Тоді атомний реактор буде замість камери згоряння, ну а робочим тілом будь легкоіонізуючийся газ, наприклад гелій.
    2. Метод паливних елементів. Тут відбувається отримання електричної енергії шляхом перетворення хімічної енергії. Паливний елемент працює за такою схемою: спалюється газ і при цьому тепло яке виділяється використовується теплосиловим двигуном (наприклад, спалювання водню в кисневому середовищі дає теплову енергію та воду). А можна працювати і по іншій схемі. Коли спалювання водню буде проходити в два етапи, в першому бере участь водень, а в другому – кисень. Однак паливні елементи мають ряд недоліків, це труднощі у створенні міцних електродів, складність створити потрібну швидкість перетворення, проблема у створенні ефективних електролітів, а також відсутність можливості використовувати дешеве паливо.
    3. Метод термоелектрогенераторов. Суть методу, заснована на виникненні електрорушійної сили при різній температурі контактів елементів електроланцюга. Число елементів ланцюга пропорційно виникаючій електрорушійній силі. Перетворення електроенергії відбувається з теплової енергії. Але ККД таких генераторів низький, а генератори дорогі, тому область їх застосування дуже мала.
    4. Метод термоемісійних перетворювачів. Перетворення засновано на явищі термоемісії. Це відбувається тоді, коли метал (емітер) поміщається в вакуумне середовище, при цьому частина електронів переходить у вакуум. При нагріванні металу збільшується інтенсивність емісії. Однак, як і в попередньому методі, низький ККД і використання цього методу виправдане лише тоді коли потрібна мала потужність.