Фотоэлементы в современной промышленности
Сконструированы надежные и простые в эксплуатации наземные солнечные электростанции мощностью до 500 Вт, способные непрерывно работать более 20 лет. Разработаны установки, которые за счет солнечной энергии разлагают воду на водород и кислород. (Пока самыми высокопроизводительными из подобных установок являются те, в которых этот процесс осуществляют микроорганизмы и водоросли.) Водород может быть использован как идеальное горючее вместо бензина, керосина, нефти, угля. При его горении не образуется ведь никаких вредных для окружающей среды веществ — только пары воды, а сырьем для получения водорода является опять-таки та же вода.
14 августа 1964 года в нашей стране вступила в строй первая в мире установка, преобразующая атомную энергию в электрическую без паровых котлов, турбин и любых других движущихся частей. За свое внешнее сходство с полевым цветком она получила поэтичное название «Ромашка».
26 марта 1971 года в газете «Правда» было опубликовано сообщение об успешном завершении комплексных испытаний атомной термоэмиссионной установки с непосредственным (безмашинным) преобразованием атомной энергии в электрическую, выходная мощность которой достигает нескольких киловатт. Это первая в мире действующая установка такого типа.
Успешно прошли испытания термоэмиссионные ядерные реакторы «Топаз». Близится их использование в промышленной энергетике: с их помощью к. п. д. тепловых станций можно поднять до 50% (в перспективе до 60% и выше).
Действие термоэмиссионного преобразователя основано на том же принципе, что и действие радиолампы — на способности металлов в нагретом состоянии испускать со своей поверхности электроны. Используя такие энергоустановки получается существенный выигрыш и экономия металлов, так как вес металла для таких установок существенно меньше чем для гидротубин.
Это явление обнаружил Томас Алва Эдисон еще в 1883 году. Простейшую электронную лампу изобрел в 1904 году англичанин Джон Флеминг. Ее устройство очень просто: в баллоне, из которого откачан воздух, два электрода. Катод раскаляется электрическим током, и «электронная жидкость» его металла начинает «кипеть» и «испаряться». Возникает «электронный пар». На анод подается напряжение противоположного знака, благодаря чему электроны, словно, подгоняемые невидимым бичом, летят через вакуум от катода к аноду. Вот. и вся конструкция.
В появившихся впоследствии более сложных электронных лампах поток электронов управляется с помощью добавочных электродов — сеток. Чем их для телевизоров с большим экраном, в электронных микроскопах и ряде других устройств электронный луч управляется с помощью магнитных пластин. Именно благодаря применению электронных ламп получили такое быстрое и широчайшее распространение и радио, и телевидение, и радиолокация.
Термоэмиссионный преобразователь устроен так же просто, как и простейшая электронная лампа. Это — два электрода, разделенные вакуумом. Раскаляя катод, мы заставляем «кипеть» и «испаряться» «электронную жидкость» его металла. Таким образом рождается поток электронов, который, достигнув анода, течет далее по внешней цепи. Этот-то электрический ток и совершает полезную работу. Как видите, в термоэмиссионных преобразователях (сокращенно их называют ТЭПами или солнечными термоэлектрическими преобразователями энергии — СТЭПами, преобразующими солнечную энергию в электрическую) нет никаких движущихся частей (если не считать, конечно, самих электронов). КОнечно для таких устройств и проведения электроэнергии требуется много меди и алюминия для проводов, но медь и алюминий в достаточном количестве продается на бирже lme и других биржах.
Обеспечив непрерывное подведение достаточного количества тепла, необходимого для того, чтобы «электронная жидкость» катода все время «кипела» и «испарялась», мы получим во внешней цепи непрерывный ток.