Centrali solari senza macchinari. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative
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Nelle centrali solari senza macchinari, l'energia della radiazione solare viene convertita direttamente in energia elettrica, senza una transizione intermedia all'energia meccanica. Per la conversione diretta non sono necessarie turbine e generatori di corrente.
Convertitori termoelettrici
La conversione diretta dell'energia termica della radiazione solare in elettricità si basa sull'effetto Seebeck, scoperto nel 1821. Se due conduttori di diversa composizione chimica sono saldati alle estremità e le giunzioni sono posizionate in mezzi con temperature diverse, tra di loro si verifica un termo-EMF:
dove1 - temperatura assoluta della giunzione calda, T2 è la temperatura assoluta della giunzione fredda ed è il fattore di proporzionalità.
Una corrente J sorge nel circuito del conduttore e la giunzione calda assorbe calore da una sorgente riscaldata in una quantità al secondo 
e la giunzione fredda cede calore al corpo a bassa temperatura nella quantità 
. La differenza tra il calore fornito e quello sottratto è il secondo lavoro della corrente
, W.
Il rapporto tra lavoro e apporto termico è l'efficienza termica del processo di conversione
(3.1)
Pertanto, l'efficienza di un convertitore termoelettrico ideale coincide con l'efficienza termica del ciclo di Carnot ed è completamente determinata dalle temperature assolute delle giunzioni calda e fredda. Nei convertitori reali si verificano perdite irreversibili dovute alla resistenza elettrica dei conduttori, alla loro conduttività termica e alla resistenza termica allo scambio termico delle giunzioni con l'ambiente. Pertanto, l'efficienza effettiva dell'impianto è pari a
(3.2)
dove 
- rendimento elettrico relativo del convertitore (così denominato per analogia con il rendimento interno relativo della turbina, tenendo conto delle perdite irreversibili in strozzamento).
Quando si utilizzano termoelettrodi metallici, l'efficienza dei convertitori termoelettrici è molto bassa - non supera i centesimi di punto percentuale. Nel 1929, A.F. Ioffe dimostrò che l'uso di semiconduttori dà un effetto significativo: l'efficienza aumenta fino a un valore dell'ordine del 10%. Nei moderni generatori termoelettrici, i termoelementi a semiconduttore, in cui le giunzioni "calde" sono riscaldate dalla luce solare, sono collegati in serie. Generatori di questo tipo sono utilizzati come fonti autonome di elettricità per consumatori a bassa potenza: fari, boe di segnalazione marittima, ecc.
Autore: Labeish V.G.
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Scienziati di tutto il mondo lavorano costantemente alla creazione di metodi originali per la ricarica di gadget mobili indossabili. Un modo insolito per ricostituire l'energia della batteria utilizzando il sudore umano è stato proposto dagli specialisti della NTU Singapore University.
La batteria sperimentale flessibile elastica che misura 2 x 2 cm ha una forma piatta, può essere attaccata a un tessuto che raccoglie il sudore e si collega rapidamente a qualsiasi gadget mobile, inclusi smartwatch, sensori medici e altri dispositivi.
Durante i test, un volontario si è fissato al polso una batteria elastica e ha guidato una bicicletta per 30 minuti. Durante l'esperimento, l'elemento ha generato una tensione di 4,2 V con una potenza di 3,9 mW, che consente di alimentare il sensore di temperatura e fornire il trasferimento dei dati dal sensore a uno smartphone tramite Bluetooth. La batteria non contiene materiali nocivi o corrosivi dannosi per la salute umana o per l'ambiente.
Le nuove batterie sono in grado di supportare il funzionamento autonomo di qualsiasi gadget indossabile utilizzando l'energia generata dal corpo umano. Allo stesso tempo, non c'è pericolo di contaminazione ambientale con elementi nocivi presenti in quasi tutte le moderne batterie.
L'invenzione di NTU si basa su un inchiostro per stampanti che contiene scaglie d'argento e acrilato di poliuretano idrofilo (HPUA). Quando i fiocchi d'argento entrano in contatto con il sudore umano, gli ioni cloruro e l'aumentata acidità del sudore avviano una reazione chimica durante la quale i fiocchi si combinano per aumentare la conduttività elettrica e generare anche una corrente elettrica tra gli elettrodi.
La batteria flessibile utilizza un tessuto in grado di accumulare il sudore umano, che fornisce alla batteria la capacità di generare elettricità anche quando una persona è a riposo e non suda. Inoltre, secondo gli sviluppatori, la nuova batteria ha una durata maggiore rispetto alle batterie moderne.
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