Солнечная установка с концентратором

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности касается создания солнечных установок с концентраторами солнечного излучения для выработки электричества и тепла. В солнечной установке с концентратором, содержащей цилиндрический приемник в фокальной области, концентратор выполнен в виде осесимметричного зеркального отражателя, образованного из двух сопряженных большей и меньшей четвертей окружностей радиуса R и r (R>r>0), нижнее основание приемника удалено от плоскости миделя концентратора на расстояние a=R-r, радиус основания приемника равен радиусу меньшей окружности, верхнее основание приемника удалено от плоскости миделя концентратора на расстояние b, высота приемника h=a-b, при ориентации солнечной установки с концентратором на Солнце h<R-r и геометрический коэффициент концентрации равен . В результате использования изобретения увеличивается концентрация излучения на приемнике солнечного излучения при нормальном падении солнечных лучей. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности касается создания солнечных установок с концентраторами солнечного излучения для выработки электричества и тепла.

Известна солнечная установка с концентратором, состоящая из цилиндрического концентратора с воспринимающей солнечное излучение плоскостью и приемника излучения с двусторонней рабочей поверхностью, у которого поперечное сечение цилиндрического концентратора выполнено двумя радиусами, причем окружность радиуса r сопрягается с окружностью большого радиуса R в плоскости, на которой расположены центры обоих радиусов, перпендикулярной плоскости, воспринимающей излучение. Приемник излучения может быть расположен в плоскости радиуса r, совмещенной с плоскостью сопряжения окружностей с радиусами r и R (Патент РФ №2191329, класс 7 F24J 2/14, 20.02.2001).

Недостатком известной солнечной установки является низкое значение апертурного угла, в пределах которого солнечный модуль концентрирует прямое и рассеянное солнечное излучение, и низкий коэффициент концентрации.

Известна солнечная установка с концентратором, содержащая зеркальные отражатели и приемник солнечного излучения в фокальной области. Концентратор выполнен в виде осесимметричного кольцеобразного тороидального зеркального отражателя, у которого поперечное сечение образовано из двух сопряженных разновеликих четвертей окружностей радиуса R и r (R>r>0). При этом высота цилиндрического приемника равна h=R-r (патент РФ 2338128, опубл. 10.11.2008. БИ №31, 2008).

Недостатком данной солнечной установки является невысокий коэффициент концентрации.

Задачей изобретения является увеличение коэффициента концентрации на приемнике солнечного излучения при нормальном падении солнечных лучей на апертуру концентратора.

В результате использования изобретения увеличивается концентрация излучения на приемнике излучения при нормальном падении лучей на апертуру концентратора.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечной установке с концентратором, содержащей концентратор солнечной энергии и цилиндрический приемник в фокальной области, концентратор выполнен в виде осесимметричного зеркального отражателя, образованного из двух сопряженных большей и меньшей четвертей окружностей радиуса R и r {R>r>0), нижнее основание приемника удалено от плоскости миделя концентратора на расстояние a=R-r, радиус основания приемника равен радиусу меньшей четверти окружности, согласно изобретению верхнее основание приемника удалено от плоскости миделя концентратора на расстояние b, высота приемника h=a-b, при ориентации солнечной установки с концентратором на Солнце h<R-r и геометрический коэффициент концентрации равен , где R - радиус большей четверти окружности; r - радиус меньшей четверти окружности; h - высота приемника.

Для повышения производительности для дальнейшего получения биотоплива в предлагаемой установке приемник может быть выполнен в виде биореактора для культивации микроводорослей.

Для повышения температуры теплоносителя в солнечной установке цилиндрический приемник может иметь прозрачную вакуумированную теплоизоляцию на основаниях и боковых стенках.

Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду и для защиты от атмосферных воздействий в предлагаемой установке концентратор может быть покрыт вакуумированным стеклопакетом.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2 и 3.

На фиг.1 представлена общая схема солнечной установки с концентратором.

На фиг.2 представлен вариант конструкции солнечной установки с концентратором при R/r=4.

На фиг.3 представлен вариант конструкции солнечной установки с концентратором при R/r=9.

Как видно из фиг.2 и 3, солнечное излучение, отраженное от концентратора, полностью попадает на приемник.

Солнечная установка с концентратором содержит тепловой цилиндрический приемник 1, зеркальный отражатель, выполненный из двух разновеликих большей и меньшей четвертей окружностей 2 и 3 радиусов R и r (R>r>0), сопряженных в точке А. Радиус основания цилиндрического приемника 1 равен радиусу r меньшей четверти окружности, а его высота h зависит от отношения R/r. Ось симметрии 5 приемника совпадает с осью симметрии концентратора. Основание приемника перпендикулярно оси симметрии концентратора. Для повышения эффективности солнечной установки с концентратором тепловой цилиндрический приемник имеет прозрачную вакуумированную теплоизоляцию 6 на основаниях и боковых стенках. Для защиты от внешних неблагоприятных воздействий, а также для уменьшения теплопотерь в окружающую среду концентратор покрыт вакуумированным стеклопакетом 7.

Работает солнечная установка следующим образом.

Солнечное излучение через вакуумированный стеклопакет 7 попадает на верхнее основание приемника 1 и тороидальный зеркальный отражатель, выполненный из двух разновеликих четвертей окружностей 2 и 3. От концентратора лучи отражаются на нижнее основание 4 приемника 1 и боковые стенки приемника 1. При этом ось симметрии 5 приемника 1 совпадает с осью симметрии концентратора.

Геометрический коэффициент солнечной установки с концентратором равен

,

где k - геометрический коэффициент концентрации;

Sk - площадь апертуры концентратора, Sk=π(R+r)2;

Sосн - площадь основания приемника, Sосн=πк2;

Sбок - боковая площадь цилиндрического приемника, Sбок=πdh=2πrh.

Высота h цилиндрического приемника зависит от отношения R/r, в зависимости от этого определяется геометрический коэффициент концентрации. Зависимость h от R/r и расчет геометрического коэффициента концентрации k представлены в таблице.

R/r 3 4 5 6 7 8 9 10
h/r 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
K 5,3 6,3 7,2 8,2 9,1 10,1 11,1 12,1

1. Солнечная установка с концентратором, содержащая концентратор солнечной энергии и цилиндрический приемник в фокальной области, при этом концентратор выполнен в виде осесимметричного зеркального отражателя, образованного из двух сопряженных большей и меньшей четвертей окружностей радиуса R и r {R>r>0), нижнее основание приемника удалено от плоскости миделя концентратора на расстояние a=R-r, радиус основания приемника равен радиусу меньшей четверти окружности, отличающаяся тем, что верхнее основание приемника удалено от плоскости миделя концентратора на расстояние b, высота приемника h=a-b, при ориентации солнечной установки с концентратором на Солнце h<R-r и геометрический коэффициент концентрации равен: , где R - радиус большей четверти окружности; r - радиус меньшей четверти окружности; h - высота приемника.

2. Солнечная установка с концентратором по п.1, отличающаяся тем, что приемник выполнен в виде биореактора для культивации микроводорослей.

3. Солнечная установка с концентратором по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрический приемник имеет прозрачную вакуумированную теплоизоляцию на основаниях и боковых стенках.

4. Солнечная установка с концентратором по п.1, отличающаяся тем, что концентратор покрыт вакуумированным стеклопакетом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечным теплоэлектростанциям. .

Изобретение относится к области солнечных теплоэлектростанций. .

Изобретение относится к области гелиоэнергетики и может быть использовано в гелиоустановках специального назначения для обеззараживания питьевой воды. .

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение в гелиоустановках специального назначения, например в установках для обеззараживания воды, использующих для уничтожения патогенной микрофлоры ультрафиолетовую часть солнечного излучения.

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности касается создания солнечных модулей с концентраторами солнечного излучения для выработки электричества и тепла.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для выращивания растений с меньшим потреблением извне электрической и тепловой энергии за счет расширенного использования энергии солнечных лучей для обогрева и освещения внутреннего пространства тепличного комплекса при одновременной интенсификации роста растений, а в некоторых вариантах комплекса - вообще без такого потребления.

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к устройству для улавливания солнечной энергии и ее передачи к подлежащей нагреву приемной среде, расположенной на земле или в космосе, а также к передаче сконцентрированной солнечной энергии на большое расстояние на земле с использованием передатчиков солнечной энергии.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к фотоэлектрическим модулям с солнечными элементами для солнечных электростанций. .

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для подогрева жидкостей в станционарных емкостях, оттаивания льда и мерзлого грунта в скважинах. .

Изобретение относится к области гелиотехники и конструкции создания солнечных модулей с фотоэлектрическими или тепловыми приемниками излучения и стационарными концентраторами, допускающими эксплуатировать модули в неподвижном режиме круглый год

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение как в солнечных электростанциях, так и в качестве энергетической установки индивидуального пользования

Изобретение может быть использовано в концентраторах солнечного излучения и радиоволн, устройствах по изменению светового потока. Зеркало содержит гибкое зеркальное полотно, размещенное на пневмосистеме, состоящей из газонаполняемых пневмокамер, пневматически связанных между собой. Пневмокамеры имеют форму, близкую к сферической, все пневмокамеры уложены во внешнюю газонаполняемую оболочку, пневмокамеры пневматически связаны между собой через клапаны, обеспечивающие доступ газа от источника газа во внутренние полости пневмокамер и препятствующие выходу газа из внутренней полости пневмокамер. Технический результат - упрощение конструкции зеркала с заданной кривизной, упрощение регулировки кривизны зеркала, повышение надежности работы, увеличение площади зеркала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии и гелиоэнергетики и может быть использовано на гелиоустановках при изготовлении и монтаже отражательных элементов. Способ изготовления отражательного устройства гелиоустановки включает прокатку полотна, установку его в корпус отражательного устройства и последующее его растяжение с усилием, которое определяется по эмпирической формуле: T I = ( δ h 1,33 ) ⋅ в Е ⋅ 10 − 3 где: TI - усилие растяжения полотна, тс; δh - поперечная разнотолщинность полотна; мм (h - толщина полотна); в - ширина полотна, мм; Е - модуль упругости первого рода в кгс/мм2 для материала полотна, используемого в отражательном элементе. Техническим результатом изобретения является снижение массы и стоимости отражательного устройства, благодаря снижению массы и стоимости отражательного элемента за счет использования в качестве основы металлической ленты, имеющей уменьшенную толщину. 4 ил.

Фотоэлектрический модуль содержит параболоторический концентратор и цилиндрический фотоэлектрический приемник, установленный в фокальной области с устройством охлаждения и выполненный в виде цилиндра из скоммутированных высоковольтных ФЭП длиной ho и с внутренним радиусом ro. Концентратор представляет собой тело вращения с зеркальной внутренней поверхностью, состоящей из нескольких зон (a-b, b-c, c-d), и выполнен составным по принципу собирания отраженных лучей в фокальной цилиндрической области из отдельных зон концентратора. Форма отражающей поверхности концентратора Х(У) определяется системой уравнений, соответствующей условию равномерной освещенности поверхности фотоэлектрического приемника, приведенной в формуле изобретения. Технический результат - обеспечение работы солнечного фотоэлектрического модуля при высоких концентрациях и равномерном освещении фотоэлектрического приемника, получение на одном ФЭП технически приемлемого напряжения (12 В и выше), повышение КПД преобразования и снижение стоимости вырабатываемой энергии. 4 ил.

Изобретение относится к области создания высокотемпературных солнечных энергетических установок с концентраторами солнечного излучения и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где требуется тепловая энергия. Солнечный коллектор содержит теплоизолированный корпус, концентраторы солнечного излучения, теплообменник и теплоприемник, состоящий из тепловоспринимающей поверхности. Тепловоспринимающая поверхность выполнена в виде перевернутых правильных усеченных пирамид или конусов, изготовленных из материала с высоким коэффициентом преломления с зеркальными боковыми поверхностями, при этом большие основания пирамид или конусов образуют внешнюю поверхность, а меньшие направлены на теплообменник через окна в теплоизолирующем слое между тепловоспринимающей поверхностью и теплообменником, причем наружная поверхность теплообменника выполнена из материала с высокой степенью черноты. Полезность изобретения заключается в том, что оно осуществляет поглощение теплоприемником солнечного излучения без его ориентации на солнце. 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности может использоваться как элемент солнечной энергетической установки, преобразующий энергию излучения солнца в тепловую энергию для горячего водоснабжения, отопления и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях. Конструктивные особенности солнечного коллектора с вакуумными трубами заключаются в том, что вакуумная труба выполнена из двух трубок, одна из них, внутренняя, вставлена во внешнюю с большим диаметром, причем вакуумная труба снабжена отражающим элементом, регулирующим ее тепловую мощность и выполненным в виде пластины из непрозрачного теплостойкого и стойкого к ультрафиолету материала, установленной на наружной поверхности одной из сторон внешней трубки вакуумной трубы параллельно ее оси и с возможностью поворота вокруг нее, или отражающим элементом вакуумной трубы, выполненным в виде полосы, нанесенной на наружную поверхность внутренней трубки. Вакуумная труба солнечного коллектора может устанавливаться с возможностью поворота вокруг своей оси. Изобретение должно обеспечить уменьшение материалоемкости и себестоимости изготовления. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к способу и устройству для нанесения электропроводного покрытия поверх первой поверхности светоотражающего покрытия солнечного зеркала. При этом солнечное зеркало содержит подложку, имеющую первую главную поверхность и противоположную ей вторую главную поверхность. Светоотражающее покрытие имеет вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем вторая поверхность светоотражающего покрытия нанесена поверх главной поверхности подложки солнечного зеркала. Способ включает размещение первого электропроводящего жидкого материала над первой зоной первой поверхности светоотражающего покрытия и размещение второго электропроводящего жидкого материала над второй зоной первой поверхности светоотражающего покрытия, где один из этих жидких материалов содержит композицию электроосаждаемого покрытия. Первый и второй электропроводящие жидкие материалы поддерживают на расстоянии друг от друга и без контакта друг с другом для получения третьей зоны первой поверхности, расположенной между первой и второй зонами, а также для образования электрического контура, проходящего через первый жидкий материал, третью зону электропроводящей поверхности и через второй жидкий материал. Затем осуществляют пропускание электрического тока через этот электрический контур с целью осаждения защитного покрытия поверх той зоны первой поверхности светоотражающего покрытии, которая содержит композицию электроосаждаемого покрытия. Устройство включает конструкцию для нанесения покрытия, содержащую первый канал для нанесения электропроводящего покрытия, предназначенный для получения первой завесы жидкости для нанесения покрытия, и второй канал для нанесения электропроводящего покрытия, предназначенный для получения второй завесы жидкости для нанесения покрытия, третий канал для получения первого воздушного ножа, расположенный между первым и вторым каналами, четвертый электропроводящий канал, предназначенный для получения третьей завесы жидкости для нанесения покрытия, и пятый канал, предназначенный для получения второго воздушного ножа, расположенный между вторым и четвертым каналами. Также устройство содержит моторизированную систему, предназначенную для перемещения конструкции для нанесения покрытия и солнечного зеркала относительно друг друга, и систему подачи, предназначенную для перемещения первой ионосодержащей жидкости к первому и четвертому каналам и через них для перемещения второй ионосодержащей жидкости к третьему каналу и через него, и для перемещения находящегося под давлением воздуха через второй и пятый каналы. Причем после того, как система подачи будет активирована, завеса первой ионосодержащей жидкости перемещается через первый и четвертый каналы, завеса второй ионосодержащей жидкости перемещается через второй канал, а находящийся под давлением воздух перемещается через третий и пятый каналы. После того как будет включена моторизированная система, части первой поверхности светоотражающего покрытия последовательно перемещаются через завесу жидкости из первого канала, находящийся под давлением воздух третьего канала, завесу жидкости из второго канала, воздушный экран пятого канала и завесу жидкости из четвертого канала. Причем находящийся под давлением воздух из третьего канала поддерживает первое заранее заданное расстояние на первой поверхности светоотражающего покрытия между завесами жидкости из первого и второго каналов, а находящийся под давлением воздух пятого канала поддерживает второе заранее заданное расстояние на первой поверхности светоотражающего покрытия между завесами жидкости из второго и четвертого каналов. Достигаемый при этом технический результат заключается в получении более равномерного электроосаждаемого покрытия. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 28 ил.

Настоящее изобретение относится к металлическому устройству для аккумулирования тепловой энергии, используемому для аккумулирования тепловой энергии от внешнего источника, и в частности целью настоящего изобретения является предложение металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, которое аккумулирует, при высокой температуре, высокотемпературную солнечную энергию, собранную с помощью концентратора солнечной энергии и других устройств, и обеспечивает постепенное выделение тепловой энергии, благодаря чему значительно увеличивается аккумуляция солнечной энергии, которая является энергией природного источника. В настоящем изобретении предусмотрена двойная изоляция металлической среды аккумулирования тепловой энергии, которая аккумулирует солнечную энергию при высокой температуре (от 100 до 1300 градусов), и такое расположение теплообменника, когда он находится вблизи металлической среды аккумулирования тепловой энергии, так чтобы рабочая жидкость могла нагреваться на протяжении длительного периода времени, при этом для обеспечения двойной изоляции металлической среды аккумулирования тепловой энергии камера ввода среды имеет двойную компоновку из изолирующей внутренней стенки, изолирующей наружной стенки и изолирующего пола, соответственно, на внутренней стороне, наружной стороне и со стороны пола металлической среды аккумулирования тепловой энергии; конструкция наружной стенки, изготовленная из бетона, содержит пол, центральный столб, основу наружной стенки и верхнее покрытие; зеркало для отражения инфракрасных лучей расположено под верхним покрытием; и емкость для аккумулирования тепловой энергии является вакуумированной, вследствие чего блокируются процесс конвекции воздуха и передача тепла воздухом, благодаря чему потери тепла сводятся к минимуму. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение направлено на использование солнечной энергии. Концентратор солнечной энергии, который содержит первый компонент с круглым поперечным сечением, имеющий первый конец, второй конец, полость и продольную ось, в котором выполнена полость, и который имеет продольную ось. Первый компонент имеет продольное окно, которое является его частью, и корпус, который тоже является его частью. Продольное окно первого компонента выполнено из материала, пропускающего солнечное излучение. Корпус первого компонента имеет поглощающую наружную поверхность и отражающую внутреннюю поверхность. Концентратор солнечной энергии содержит также второй компонент, который расположен в полости первого компонента и ориентирован по существу параллельно продольной оси первого компонента. Второй компонент выполнен с возможностью пропускать через себя текучую среду, поглощающую энергию. Пространство полости между первым компонентом и вторым компонентом заполнено изолирующим материалом. Система концентрации солнечной энергии содержит вышеописанный концентратор солнечной энергии и устройство передачи солнечной энергии для ее направления через продольное окно концентратора. Изобретение направлено на повышение эффективности улавливания солнечной энергии. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх