Журнал научно-производственного предприятия “ КВАНТ “ (стр. 9 )

- использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;

- направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём создания встроенных электрических полей;

- переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;

- оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залегания p-n-перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);

- применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование.

Рис. 14. Сравнительная цена ТП ФЭП по разным технологиям и прогноз [12].

Литература

  Renewables Global Status Report 2010. RNE21, 2011 // www. REN21.net/reports.   ,   «О сырьевых ограничениях развития солнечной энергетики в 2012-2020 гг.»//IX Международная  Конференция по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, наноразмерных структур и приборов на его основе («Кремний-2012»), С-П., 10 - 13 июля 2012 г,  с. 120 - 121.   “Solar PV markets and Industry Today and Tomorrow, Global Vision”//EuDP Recearch, 2011// http:///.reports   Global Trends in Sustainable Energy Investment 2010. Bloomberg New Energy Finance, 2010.   US Geological Survey Publications, http://minerals. usgs. gov.   , Прогресс в области исследования и разработок органических и гибридных материалов для нанофотоники. Труды МФТИ. 2011, т. 3, № 4, с. 22 - 32.   Фотоэлектрические свойства микрокристаллического кремния// Материалы электронной техники. Изв. ВУЗов, № 1, 2009, с. 12 - 21.   , , Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики//Физика и техника полупроводников, 2004, т. 38, вып. 8, с. 937 - 948.   N. A. Kul’chitskii, and A. V. Naumov «State of Markets of Cadmium, Tellurium, and Related Compounds»//Russian Journal of Non_Ferrous Metals, 2010, Vol. 51, No. 6, pp. 500 - 506, 2010. отовольтаика: материалы, технология перспективы Электроника: наука, технология, бизнес 2000, № 6, с. 40 - 46. , , и др. Разработка и создание опытного производства наноструктурных каскадных ФЭП в системе А3В5//Автономная энергетика: технический прогресс и экономика, № 29, 2009, с. 12 - 22. Thin Film 2012-2016: Technologies, Markets, and Strategies for Survival//Отчет http://www. / Light S., Khaselev O., Ramakrishna P. A., Faiman D., Katz E. A., Shames A., Goren S. Fullerene Photoelectrochemical Solar Cells. - Solar Energy Materials and Solar Cells, 51(1998), p. 9 - 19. Обзор рынка солнечных фотоэлементов на некремниевой основе и материалов для их производства в мире//М: «Инфомайн», 2011, 121 с.

_________◊_________

       ТЕХНОЛОГИЯ        

Энергосберегающие технологии в топливной отрасли и древесной угледобыче на основе термоэлектрических генераторов

, В. Э., Новиков, к. т.н.,

, к. т.н., , д. э.н.

НПП «Квант»

•

Использование термоэлектрических преобразователей тепловой энергии в электрическую в автономных отопительных системах (отопительные котлы, печи, камины), а также в промышленных печах для получения древесного угля является одним из путей создания энергосберегающих технологий и разработки на их основе эффективного экологически безопасного энерго - и ресурсосберегающего оборудова-ния.

В режиме генерирования электрической энергии термоэлектрический генератор (ТЭГ) осуществляет передачу теплоты от более горячего к более холодному объекту, например окружающему воздуху в отапливаемом помещении, т. е. работает как тепловой насос и при этом еще и вырабатывает электрическую энергию, а если ТЭГ установили на дымовой трубе внутри помещения, то при этом не только не требуется дополнительного расхода топлива, а наоборот происходит его экономия, повышается тепловая эффективность печи или камина за счет возврата бросового тепла в отапливаемое помещение.

Кроме того ТЭГ обладает рядом существенных преимуществ по отношению к другим источникам электрической энергии: бесшумность в работе, отсутствие механических деталей и узлов, высокая надежность, компактность, полная экологическая безопасность, гибкость конструктивных решений. Все это прошло почти полувековую проверку на практике в «Квант».

Особенно перспективно использование ТЭГ в современных отопительных системах, использующих сравнительно новый альтернативный вид топлива на основе древесных гранул или пеллет, получаемых из отходов деревообрабатывающей промышленности. Полная автоматизация процесса горения, подачи топлива и удаление дымовых газов при использовании пеллет в котлах и каминах для обогрева частных домов, кафе, ресторанов, небольших административных зданий требует разработки автономных альтернативных источников электрической энергии на основе ТЭГ, делающих эти отопительные системы полностью энергонезависимыми от внешних линий электроснабжения. Как показал «Ледяной дождь», тысячи жилых домов остались не только без света, но и без отопления.

Основными преимуществами пеллет как биотоплива является:

Возобновляемость, поскольку древесные гранулы как производные от древесины являются возобновляемым сырьем. Экологичность, обеспечивающая уменьшение парникового эффекта. Уменьшение кислотных дождей, так как наряду с уменьшением выбросов углекислоты при использовании пеллет происходит уменьшение выброса двуокиси серы, что в свою очередь приводит к уменьшению кислотных дождей и снижению гибели лесов.

Рис. 1. Схема установки ТЭГ на дымовой трубе компании «Pelleg»:

А – емкость для пеллет; Б – отверстие для подачи пеллет в камеру сгорания; В – элеваторный шнек,  подающий  пеллеты  в камеру сгорания; Г – очаг из огнеупорного материала; Д – съемная горелка;

Е – вентиляторы для подачи нагретого воздуха и отвода дымовых газов; Ж – дымоход;

З, И, М – каналы для выхода нагретого воздуха; Н – крышка емкости для пеллет; 1 - дымоход;

2, 5 – воздушные радиаторы; 3, 4 – термоэлектрические модули ТЭГ.

Необходимо отметить, что из всех видов древесного топлива пеллеты обладают самой высокой колорийностью, составляющей 5 кВт/час на один килограмм, что равно по колорийности половине литра дизельного топлива, при этом энергозатраты на производство пеллет в три раза меньше, чем при добыче нефти.

Несмотря на большую привлекательность использования пеллет в качестве «термоэлектрического» топлива, представляется целесообразным рассмотреть на первоначальном этапе проектирования возможность работы ТЭГ за счет утилизации тепла газового потока движущегося в дымовой трубе. Большим опытом проектирования ТЭГ для такого применения обладает «Квант»  [1].

В первом приближении можно рассмотреть конструкцию ТЭГ с симметрично расположенными воздушными радиаторами, которые не требую каких либо изменений и нововведений в уже созданных системах отопления (см. рис. 1).

На основании созданной в «Квант» методики расчета воздушных радиаторов с естественной конвекцией можно оценить их основные конструктивные параметры [2].

Коэффициент теплопередачи Косв. от потока воздуха к плоскости основания радиатора определяется как:

,  (1)

где  − коэффициент теплопроводимости материала ребра радиатора; − толщина ребра; д − зазор между ребрами; h − высота ребра; − толщина основания радиатора , () − среднее значение коэффициента теплоотдачи воздуха к стенкам канала: − среднеинтегральное число Нуссельта при  ламинарном  стабилизированном  течении воздуха в канале между радиаторами; − коэффициент теплопроводности воздуха; − эквивалентный тепловой диаметр канала радиатора.

Тогда коэффициент теплопередачи от потока воздуха при естественной циркуляции к плоскости оребрения составили: