Солнечный модуль с концентратором



Солнечный модуль с концентратором
Солнечный модуль с концентратором
Солнечный модуль с концентратором

Владельцы патента RU 2599076:

Федеральное агентство научных организаций Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле, содержащем концентратор и приемник излучения и имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение и на которой установлена отклоняющая оптическая система, выполненная в виде жалюзи из зеркальных фацет, имеющая поверхности входа и выхода лучей, согласно изобретению зеркальные фацеты выполнены в виде цилиндрических зеркальных отражателей с радиусом кривизны R и плоскостью входа лучей шириной d, угол выхода лучей β1 для цилиндрических зеркальных отражателей, угол φ0 наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей и их радиус кривизны R при нормальном падении лучей на рабочую поверхность модуля связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения. Концентратор может дополнительно содержать второй полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель с общим двухсторонним приемником, а оптическая отклоняющая система содержит установленные в одной плоскости две группы цилиндрических зеркальных отражателей с углом между поверхностями входа 2φ0. В результате использования солнечного модуля повышается удельная мощность модуля и снижается его стоимость. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла.

Известен солнечный модуль с концентратором на основе параболоцилиндрических фоклинов, установленных с двух сторон по краям фотопреобразователей (Solar Tobay, Yuly/August 1997, p. 31).

Недостатком известного модуля является низкий коэффициент концентрации 2-2,5. Другим недостатком является большая высота модуля с концентратором, превышающая размер плоского модуля без концентратора в 4-6 раз.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечный модуль, содержащий концентратор энергии, имеющий рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, на рабочей поверхности призмы установлены миниатюрные зеркальные экраны, выполненные в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, скоммутированные фотопреобразователи выполнены с двусторонней рабочей поверхностью, концентратор - в виде двух симметрично расположенных призм, имеющих общий фотопреобразователь, а на рабочей поверхности концентратора в зоне одной или обеих призм установлены миниатюрные зеркальные экраны (Патент РФ №2133415. Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) / Безруких П.П., Огребков Д.С., Тверьянович Э.В., Иродионов А.Е. // БИ. 1999. №20).

Недостатками известного солнечного модуля являются большие оптические потери в жалюзи и низкий коэффициент концентрации.

Задачей предлагаемого изобретения является создание солнечного модуля с концентратором, имеющего высокий оптический КПД и высокий коэффициент концентрации солнечного излучения.

В результате использования предлагаемого солнечного модуля повышается удельная мощность модуля и снижается его стоимость.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном модуле с концентратором, имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, концентратор и приемник излучения, на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система, выполненная в виде жалюзи из зеркальных фацет, имеющая поверхности входа и выхода лучей, зеркальные фацеты выполнены в виде цилиндрических зеркальных отражателей с радиусом кривизны R и плоскостью входа лучей шириной d, угол выхода лучей β1 для цилиндрических зеркальных отражателей, угол φ0 наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей и их радиус кривизны R при нормальном падении лучей на рабочую поверхность модуля связаны соотношениями:

β1=2φ0-2θ при φ<φ0,
β1=2φ0+2θ при φ>φ0,
β1=2φ0, θ=0 при φ=φ0,

где β1 - угол выхода лучей для цилиндрических зеркальных отражателей;

β0 - угол входа лучей для цилиндрических зеркальных отражателей;

φ0 - угол наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей;

φ - угол наклона касательной плоскости к поверхности цилиндрического зеркального отражателя в точке падения лучей;

θ - угол между плоскостью входа лучей цилиндрического зеркального отражателя и касательной плоскостью к поверхности цилиндрического зеркального отражателя в точке падения лучей;

θ0 - угол между плоскостью входа лучей и касательной плоскостью на краях цилиндрического зеркального отражателя;

углы β0, β, β1 φ и φ0 отсчитываются от вертикали к рабочей поверхности против часовой стрелки, расстояние а между цилиндрическими зеркальными отражателями на рабочей поверхности и ширина поверхности входа цилиндрических зеркальных отражателей удовлетворяет соотношению:

a=dsinφ0,

при котором для любых углов φ0 нижняя грань цилиндрического зеркального отражателя и верхняя грань следующего цилиндрического зеркального отражателя находятся в одной вертикальной плоскости, а концентратор выполнен в виде полупараболоцилиндрического зеркального отражателя с апертурным углом δ, который связан с углами φ0 и θ0 следующим соотношением:

δ≥45°-φ0+θ0.

В варианте конструкции концентратор дополнительно содержит второй полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель с общим двухсторонним приемником, а оптическая отклоняющая система содержит установленные в одной плоскости две группы цилиндрических зеркальных отражателей с углом между поверхностями входа 2φ0.

Солнечный модуль с концентратором иллюстрируется на фиг. 1-4.

На фиг. 1 представлена схема оптической отклоняющей системы с цилиндрическими зеркальными отражателями и ход лучей в ней (двухмерное изображение).

На фиг. 2 показана оптическая отклоняющая система и ход лучей в ней.

На фиг. 3 представлен солнечный модуль с концентратором, состоящий из оптической отклоняющей системы в виде жалюзи из зеркальных цилиндрических отражателей и полупараболоцилиндрического концентратора с апертурным углом δ.

На фиг. 4 показан солнечный модуль с концентратором, состоящий из оптической отклоняющей системы в виде жалюзи из двух групп зеркальных цилиндрических отражателей и второго полупараболоцилиндрического зеркального отражателя с общим приемником.

Солнечный модуль с концентратором на фиг. 1 содержит зеркальную отклоняющую периодическую оптическую систему высотой h, шириной l и длиной L, состоящую из цилиндрических зеркальных отражателей 1 с радиусом кривизны R и с плоскостью входа лучей 2 шириной d, установленных под углом φ0. Солнечный модуль имеет рабочую поверхность 3, на которую падает излучение 4. Цилиндрические зеркальные отражатели 1 установлены друг от друга на расстоянии а под углом наклона поверхности входа 2 φ0 к вертикальной плоскости. Количество цилиндрических зеркальных отражателей в отклоняющей оптической системе . Обозначим через β1 угол выхода лучей от цилиндрических зеркальных отражателей в оптической системе. Угол β1 отсчитывается от вертикальной плоскости. Угол β1 выбирается из условия максимального отклонения отраженного луча на выходе из системы на расстоянии ОЕ=2а.

Принимая h=1, получим:

На фиг. 2 касательная 5 в точке А и касательная 6 в точке D к цилиндрическому зеркальному отражателю 1 образуют угол θ0 с поверхностью 2 входа лучей. Обозначим через θ угол между плоскостью входа лучей цилиндрического зеркального отражателя и касательной плоскостью к поверхности цилиндрического зеркального отражателя в точке падения лучей. Касательная 7 в точке G параллельна плоскости поверхности входа 2 лучей, поэтому в точке G θ=0. Из фиг. 2 следует, что θ0=max θ в точках А и D, в точке G θ=0, на участке AG θ<φ0, а на участке GD θ>φ0.

Радиус кривизны цилиндрического зеркального отражателя R=АО и высоту сегмента FG найдем из Δ O1AF:AF=AO1sinθ0, AO1=R, ,

FG=O1G-O1F, , .

Для лучей, нормальных к рабочей поверхности 3 модуля в точке А: β1=2φ-2θ0.

Подставляя β1 из (1), получим:

В точке D: β1=2φ+2θ0.

В точке G: θ=0, β1=2φ0=arctg(2tgφ0).

Для любой точки цилиндрического зеркального отражателя:

β1=2φ0-2θ при φ<φ0,

β1=2φ0, θ=0 при φ=φ0,

,

где φ - угол наклона касательной плоскости к поверхности цилиндрического зеркального отражателя в точке падения лучей, углы β1 β2, φ и φ0 отсчитываются от вертикали к рабочей поверхности против часовой стрелки.

При расчете оптической отклоняющей периодической системы на фиг. 1, 2 принимается, что точки В и D находятся на одной вертикали к поверхности для всех цилиндрических зеркальных отражателей 1 при любом угле φ0. Это означает, что при увеличении φ0 и постоянной ширине d цилиндрического зеркального отражателя 1 растет расстояние а=tgφ0 между цилиндрическими зеркальными отражателями.

Из фиг. 2 и формул (6) следует, что угол выхода лучей β1 изменяется при отражении лучей от различных участков цилиндрического зеркального отражателя 1.

,

где

;

- угол выхода лучей при отражении от нижнего края (точка D) цилиндрического зеркального отражателя;

- угол выхода лучей при отражении от верхнего края (точка А) цилиндрического зеркального отражателя.

Оптическая отклоняющая система из цилиндрических зеркальных отражателей 1 обеспечивает 100% переотражение излучения 4, поступающего на рабочую поверхность 3 солнечного модуля с концентратором. Полупараболоцилиндрический концентратор 8 с параметрическим углом δ, фокальной осью F и вершиной О имеет поверхность входа 9 лучей, которая параллельна рабочей поверхности 3 солнечного модуля с концентратором. Приемник 10 установлен между фокальной осью F и вершиной О полупараболоцилиндрического концентратора 8.

В солнечном модуле с концентратором на фиг. 3 отклоняющая оптическая система шириной В=QO1 создает на поверхности входа 9 лучей полупараболоцилиндрического концентратора 8 поток лучей с углом β1, .

Коэффициент концентрации солнечного модуля с концентратором при нормальном падении излучения 4 на рабочую поверхность 3 равен:

.

Параметрический угол δ определяется из условия:

,

На фиг. 4 солнечный модуль с концентратором содержит оптическую отклоняющую систему из двух групп установленных в одной плоскости и отклоняющих лучи встречно цилиндрических зеркальных отражателей 11 и 12, у которых угол между поверхностями входа цилиндрических зеркальных отражателей 13 и 14 составляет Q1=2φ0, а угол между поверхностями входа 15 и 16 равен Q2=180°. Солнечный модуль содержит концентратор в виде полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 17 и второго полупараболоцилиндрического зеркального отражателя 18 с общим двухсторонним приемником 19. У полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей 17 и 18 поверхности входа 20 и 21 находятся в одной плоскости. Линии 22 и 23, которые являются касательными к поверхности полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей 17 и 18 у поверхностей входа 20 и 21 и внешними границами апертурных углов, образуют между собой угол Q4=180°-2δ. Коэффициент концентрации солнечного модуля с концентратором на фиг. 4 равен:

.

Солнечный модуль с концентратором работает следующим образом (фиг. 1, 2, 3). Солнечное излучение 4 поступает по нормали на рабочую поверхность 3 солнечного модуля с концентратором, отражается от цилиндрических зеркальных отражателей 1 под углом β1, поступает на поверхность входа 9 полупараболоцилиндрического концентратора 8, отражается от полупараболоцилиндрической поверхности концентратора и поступает на приемник 10 при условии .

Пример выполнения солнечного модуля с концентратором (фиг. 1, 2, 3)

Отклоняющая оптическая система состоит из цилиндрических зеркальных отражателей 1 размером плоскости входа d=100 мм. Угол наклона плоскости входа 2 цилиндрических зеркальных отражателей 1 φ0=34,55°, расстояние между цилиндрическими зеркальными отражателями 1 а=d·sinφ0=56,71 мм, радиус кривизны R=383,06 мм, высота сегмента 3,72 мм, угол входа лучей β0=0°, θ0=7,5°, углы выхода лучей β1 min=54,1°, β1 max=84,1°, апертурный угол полупараболоцилиндрического концентратора 8 δ=18°, зеркальные отражатели концентратора 8 выполнены из полированного алюминия. Приемник 10 имеет размеры 125×1250 мм, состоит из 36 кремниевых солнечных элементов размером 125×31,25 мм, соединенных последовательно.

Геометрический коэффициент концентрации k=10,47, оптический КПД 85%, КПД приемника 15%. Размеры модуля 1300×1250 мм. Площадь модуля 1,635 м2. Количество цилиндрических зеркальных отражателей - 22. Общий КПД модуля 12,75%. Пиковая электрическая мощность 208,58 Вт при освещенности 1 кВт/м2 и температуре 25°С.

Лучи с углами β1=2(φ0-θ0) собираются в области, близкой к фокальной оси F полупараболоцилиндрического концентратора 8.

В связи с тем, что лучи, выходящие из оптической отклоняющей системы, не параллельны, а образуют расходящийся поток с углами выхода в диапазоне

2(φ+θ0)≥β1≥2(φ0-θ0), излучение будет концентрироваться не в фокальной оси F полупараболоцилиндрического концентратора 8, а равномерно распределяться по всей площади фотоприемника 10, что улучшает условия теплоотвода от поверхности фотоприемника и снижает потери от неравномерного освещения.

Основные требования к солнечным модулям с концентраторами из кремния: коэффициент концентрации не более 10-12 из условия воздушного или водяного охлаждения модулей и использование рассеянного излучения в пределах апертурного угла концентратора. Такие солнечные модули с концентраторами могут быть использованы со следящими системами для установки на крышах зданий или на земле. При стоимости зеркальных отражателей 30 долл./м2, концентрации 5, оптическом КПД 0,85 и электрическом КПД 15% стоимость солнечного модуля с концентратором составит 86,58 долл./м2, 0,378 долл./Вт, при этом стоимости концентратора и приемника будут примерно равны и составлять по 50% от стоимости модуля.

По сравнению с прототипом солнечный модуль с концентратором имеет нулевые косинусные потери, большой срок службы и низкую стоимость. Приемник 10 может быть выполнен с устройством отвода тепла для получения электроэнергии и горячей воды или горячего воздуха.

1. Солнечный модуль с концентратором, имеющий рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, концентратор и приемник излучения, на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система, выполненная в виде жалюзи из зеркальных фацет, имеющая поверхности входа и выхода лучей, отличающийся тем, что зеркальные фацеты выполнены в виде цилиндрических зеркальных отражателей с радиусом кривизны R и плоскостью входа лучей шириной d, угол выхода лучей β1 для цилиндрических зеркальных отражателей, угол φ0 наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей и их радиус кривизны R при нормальном падении лучей на рабочую поверхность модуля связаны соотношениями:
β1=2φ0-2θ при φ<φ0,
β1=2φ0+2θ при φ>φ0,
β1=2φ0, θ=0 при φ=φ0,


где β1 - угол выхода лучей для цилиндрических зеркальных отражателей,
φ0 - угол наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей,
φ - угол наклона касательной плоскости к поверхности цилиндрического зеркального отражателя в точке падения лучей,
θ - угол между плоскостью входа лучей цилиндрического зеркального отражателя и касательной плоскостью к поверхности цилиндрического зеркального отражателя в точке падения лучей,
θ0 - угол между плоскостью входа лучей и касательной плоскостью на краях цилиндрического зеркального отражателя,
углы β, β1, φ и φ0 отсчитываются от вертикали к рабочей поверхности против часовой стрелки, расстояние а между цилиндрическими зеркальными отражателями на рабочей поверхности и ширина поверхности входа цилиндрических зеркальных отражателей удовлетворяет соотношению:
a=dsinφ0,
при котором для любых углов φ0 нижняя грань цилиндрического зеркального отражателя и верхняя грань следующего цилиндрического зеркального отражателя находятся в одной вертикальной плоскости, а концентратор выполнен в виде полупараболоцилиндрического зеркального отражателя с апертурным углом δ, который связан с углами φ0 и θ0 следующим соотношением:
δ≥45°-φ0+θ0.

2. Солнечный модуль с концентратором по п. 1, отличающийся тем, что концентратор дополнительно содержит второй полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель с общим двухсторонним приемником, а оптическая отклоняющая система содержит установленные в одной плоскости две группы цилиндрических зеркальных отражателей с углом между поверхностями входа 2φ0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике, а именно к энергетике преобразования солнечного излучения в электричество с помощью тепловых машин, и может быть использовано, в частности, в солнечных электрических станциях башенного типа.
Изобретение относится к гибридным энергетическим системам. Комплексная электростанция на дирижабле с подъемной силой пара состоит из ветреной и солнечной частей.

Изобретение относится к гелиотехнике и может использоваться в системах управления солнечным концентраторным модулем для получения электрической и тепловой энергии.

Фотоэлектрический модуль солнечного концентрированного излучения относится к гелиотехнике и касается создания солнечных модулей с фотоэлектрическими и тепловыми приемниками и концентраторами солнечного излучения в виде параболоцилиндров.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и гелиотехники. Система автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции содержит, по крайней мере, один ветромодуль, связанный с башней сетчатой конструкции, аккумуляторные батареи и систему преобразования и управления электропитанием.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к комбинированным концентраторным солнечным энергетическим установкам с охлаждаемыми двухсторонними фотоэлектрическими солнечными модулями (ФСМ) для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, а именно к ветроэнергетике. Солнечно-конвективная электростанция содержит один или несколько воздуховодов, один или несколько электрогенераторов, коллектор, в котором установлена либо не установлена система нагрева воздуха, установлена либо не установлена система тепловых насосов, одну или несколько турбин, систему тросов, систему шлангов и газовый комплекс.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами для получения электрической энергии и теплоты. В солнечном модуле с концентратором, имеющим рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, полупараболоцилиндрический концентратор с поверхностью входа лучей и приемник излучения, установленный между фокальной осью и вершиной полупараболоцилиндрического концентратора, причем на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система из основных зеркальных отражателей с поверхностями входа и выхода лучей, выполненных в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, на выходе оптической отклоняющей системы установлены дополнительные зеркальные отражатели, углы входа β0, выхода лучей β1 для основных зеркальных отражателей, углы входа лучей β0 и β2 для дополнительных зеркальных отражателей, угол φ и φ1 наклона основных и дополнительных зеркальных отражателей и апертурный угол полупараболоцилиндрического концентратора δ связаны соотношениями.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле с концентратором, имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, концентратор и приемник излучения, на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система из основных зеркальных отражателей, выполненных в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, на выходе оптической отклоняющей системы установлены дополнительные зеркальные отражатели, углы входа β0, выхода лучей β1 для основных зеркальных отражателей, углы входа лучей β0 и β2 для дополнительных зеркальных отражателей, угол φ и φ1 наклона основных и дополнительных зеркальных отражателей связаны соотношениями, а приемник с шириной А=B·ctgβ1 установлен по ходу лучей β1, β2 в плоскости, перпендикулярной к плоскости выхода лучей, где В - ширина оптической отклоняющей системы.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле с концентратором, имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, приемник излучения, согласно изобретению на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система из основных зеркальных отражателей, выполненных в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, на выходе оптической системы установлены дополнительные зеркальные отражатели, углы входа β0, выхода лучей β1 для основных зеркальных отражателей, углы входа лучей β0 и β2 для дополнительных зеркальных отражателей, углы φ0 и φ1 наклона основных и дополнительных зеркальных отражателей связаны соотношениями.

Комплементарная система подачи тепловой энергии с использованием солнечной энергии и биомассы принадлежит к области использования чистой энергии. Система содержит устройство, концентрирующее солнечные лучи, емкость (1) для хранения солнечного тепла, энергоустановку на биомассе, устройство охлаждения и замораживания для охлаждения и систему нагревания воды для центрального нагревания. Устройство, концентрирующее солнечные лучи, соединено трубопроводом с емкостью (1), впуск первого выпускного теплообменника (В1) емкости (1) соединен с выпуском насоса питательной воды бойлера на биомассе, выпуск первого теплообменника (В1) соединен с впуском системы питательной воды бойлера на биомассе. Впускной трубопровод второго теплообменника (В2) емкости (1) соединен с выпускным трубопроводом водоочистительной установки, и выпуск второго теплообменника (В2) соединен с впускным трубопроводом тепловой энергии устройства охлаждения и замораживания. Охлаждающая вода устройства охлаждения и замораживания соединена с емкостью горячей воды водонагревательной системы, чтобы осуществлять нагревание для пользователей. Емкость (1) представляет собой емкость для хранения тепла с двумя или с тремя теплоносителями и двумя циклами, а теплоносителем в ней является теплопроводящее масло или расплавленная соль. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к альтернативной (солнечной) энергетике и может быть использовано для преобразования энергии солнца в электрическую. Технический результат заключается в увеличении поверхностной плотности солнечной энергии, воздействующей на поверхность солнечных батарей или на спаи термоэлектрического генератора, которая происходит за счет суммарного отражения солнечных лучей от отражающих поверхностей, облучаемых лучевой энергией, проходящей через оптические линзы. Для этого устройство содержит каркас, на котором закреплены датчик перпендикулярности солнечных лучей и солнечная батарея. За солнечной батареей в освещенной солнцем области находятся механически связанные с каркасом отражающие плоскостные поверхности, плоскости которых расположены под углом, определяющим попадание отраженных солнечных лучей на обратную сторону солнечной батареи, при этом падающие на отражающие плоскостные поверхности солнечные лучи проходят через оптические линзы. Отражающие плоскостные поверхности могут иметь форму усеченного конуса или пирамиды в зависимости от формы солнечной батареи. При этом поверхности могут быть объединены в оптическую линзу или линзу Френеля, которые имеют форму кольца, а также могут представлять собой гибкую надувную отражающую поверхность. К обратной стороне солнечной батареи могут быть прикреплены термоэлектрические генераторы, внешние (горячие) контакты которых находятся в растворе расплавленных солей. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системе генерации электроэнергии, использующей экологически чистую энергию - солнечную и внешнюю паровую гибридную систему генерации электроэнергии. Система содержит солнечный парогенератор, выходной конец которого соединен с входом (3) пара высокого давления турбоагрегата (2) через первый регулирующий клапан (18), выходной конец для пара внешнего регулятора (15) пара соединен с входом (3) пара высокого давления турбоагрегата (2) через второй регулирующий клапан (20) и второй переключающий клапан (19), выход (4) пара низкого давления турбоагрегата (2) соединен с входным концом конденсационного аппарата (5), а его выходной конец соединен с входным концом деаэратора (6), его выходной конец соединен с входным концом насоса (7) подачи воды, его выходной конец соединен с входным концом оборотной воды солнечного парогенератора через первый переключающий клапан (16), а выходной конец насоса (7) дополнительно соединен с байпасом (11) оборотной воды внешнего пара через четвертый переключающий клапан (23). Система дополнительно содержит резервуар (9) для хранения мягкой воды. Изобретение позволит использовать отработанное тепло промышленного производства для исключения зависимости от погоды и нестабильной и прерывистой концентрации теплового солнечного излучения. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение раскрывает приемник солнечного излучения для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию. Приемник (2) солнечного излучения (1) для гелиотермальной параболической антенны имеет тепловой двигатель, расположенный в его фокусе, впускной и выпускной коллекторы (9), группу трубок (8), идущих от впускного коллектора к выпускному коллектору, по которым течет нагреваемая при приеме солнечного излучения (1) рабочая текучая среда. Приемник (2) содержит верхний слой (5), по меньшей мере один промежуточный слой (6), расположенный под верхним слоем (5). Трубки (8) проложены в виде лабиринта по всей поверхности промежуточного слоя или промежуточных слоев приемника. Нижний слой (7) расположен под по меньшей мере одним промежуточным слоем (6), в котором расположены впускной и выпускной коллекторы (9) для рабочей текучей среды. Верхний слой (5), по меньшей мере один промежуточный слой (6) с трубками (8) и нижний слой (7) выполнены как одна единая деталь из сплава, способного выдерживать температуры свыше 600°С. Изобретение обеспечивает увеличение протяженности трубок 8 по поверхности приемника (2), что приводит к оптимизации теплопередачи. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле с концентратором, имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, концентратор и приемник излучения, на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система, выполненная в виде жалюзи из зеркальных фацет, имеющая поверхности входа и выхода лучей, зеркальные фацеты выполнены в виде цилиндрических зеркальных отражателей с радиусом кривизны R и плоскостью входа лучей шириной d и помещены в оптически прозрачную среду с коэффициентом преломления n, угол выхода лучей β1 для цилиндрических зеркальных отражателей, угол выхода лучей отклоняющей оптической системы β2, угол ϕ0 наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей и их радиус кривизны R при нормальном падении лучей на рабочую поверхность модуля связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения, расстояние между цилиндрическими зеркальными отражателями на рабочей поверхности и ширина поверхности входа цилиндрических зеркальных отражателей удовлетворяет соотношению , при котором для любых углов ϕ0 нижняя грань цилиндрического зеркального отражателя и верхняя грань следующего цилиндрического зеркального отражателя находятся в одной вертикальной плоскости. Также имеется второй вариант выполнения солнечного модуля. В результате использования изобретения повышается удельная мощность модуля и снижается его стоимость. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к энергетике, может использоваться в солнечной электростанции с использованием концентрированного солнечного излучения и может найти применение в других отраслях науки и техники вплоть до разработки плазменно-ракетных двигателей для полетов в космосе и создания плазмы в термоядерном синтезе благодаря полученной высокотемпературной зоне с большой энергией в ограниченном пространстве. Технический результат состоит в обеспечении благоприятного температурного режима, отсеивание инфракрасного излучения от солнечных батарей исключает перегрев, в связи с чем исключается необходимость моделирования системы охлаждения, а концентрирование солнечного излучения позволяет в десятки раз уменьшить площади солнечных батарей и обеспечить выработку максимального коэффициента полезного действия при преобразовании солнечной энергии в тепловую и электрическую. Для этого базовыми составляющими конструкции солнечной электростанции являются собирающие линзы; магистральный световод; рикошетная зеркальная пластина для центровки луча после изменения направления; дисперсионная оптическая призменная конструкция; солнечная батарея и приемник-световод инфракрасного излучения, действующие в качестве единой конструкции солнечной электростанции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система управления платформой концентраторных солнечных модулей содержит платформу (6) с концентраторными каскадными солнечными модулями, оптический солнечный датчик (24), выполненный в виде CMOS матрицы, подсистему (7) азимутального вращения, подсистему (8) зенитального вращения, включающую датчик положения платформы по зенитальному углу, центральный блок (23) управления, содержащий контроллер, блок (26) часов реального времени, датчик (13) числа оборотов первого электродвигателя (12), датчик (19) числа оборотов второго электродвигателя (18). Система обеспечивает увеличение КПД солнечной установки и сводит к минимуму время поиска и точного наведения на солнечный диск на протяжении всего срока службы солнечной установки. 2 ил.

Изобретение относится к ветровым и солнечным энергетическим установкам, объединенным в единую конструкцию. Энергоэффективная солнечно-ветровая энергетическая установка содержит: трехлопастную конусно-шнековую ветроэнергетическую установку с горизонтальным вращающимся валом, которая образована тремя половинками спиральных цилиндров, расположенных относительно друг друга под углом 120°, усеченных криволинейными поверхностями второго порядка; поворотную платформу с вертикальным валом; солнечную энергетическую установку, представляющую собой пленочную солнечную фотоэлектронную батарею, нанесенную на внешнюю поверхность трех лопастей конусно-шнековой ветроэнергетической установки; вертикальную пластину, расположенную под поворотной платформой; монтажные фигурные пластины для крепления к ним примыкающей части половинок спиральных цилиндров, неподвижно соединенные с горизонтальным вращающимся валом; основание, к которому крепятся примыкающие части трех лопастей конусно-шнековой ветроэнергетической установки; переднюю треугольную опорную стойку с подшипниковым узлом; две задние параллельные стойки с подшипниковым узлом, установленным между ними и служащим для крепления задней части горизонтального вращающегося вала; две поперечные планки, прикрепленные к двум задним параллельным стойкам; тихоходный магнитоэлектрический генератор, установленный на двух параллельных стойках и двух поперечных планках; конфузор-диффузор с цилиндрической частью между ними, выполненные из прозрачного поликарбоната, причем трехлопастная конусно-шнековая ветроэнергетическая установка с горизонтальным вращающимся валом, подшипниковыми узлами, передней треугольной стойкой и двумя задними параллельными стойками расположены в цилиндрической части конфузора-диффузора; передний и задний ложементы, служащие для крепления к ним цилиндрической части конфузора-диффузора, прикрепленные к поворотной платформе; двояковыпуклые продольные линзы, встроенные вдоль цилиндрической части конфузора-диффузора; литиевые аккумуляторные батареи; контроллер заряда-разряда литиевых аккумуляторных батарей; инвертор. Изобретение направлено на повышение выработки электроэнергии при слабых скоростях ветра и увеличение КПД выработки электроэнергии пленочными солнечными фотоэлектронными батареями. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, к конструкции солнечных электростанций с концентраторами. Солнечная электростанция содержит концентраторы, систему слежения и фотоприемники в фокальной области каждого концентратора, установленные в прозрачной для солнечного излучения оболочке и снабженные устройством для отвода теплоты, прозрачная оболочка содержит гомогенизатор концентрированного солнечного излучения из набора плоских тонких пластин из оптически прозрачного материала, размеры поперечного сечения гомогенизатора соизмеримы с размерами рабочей поверхности фотоприемника, ширина каждой пластины равна расстоянию между токоотводами, произведение толщины пластин на их количество определяет размер гомогенизатора вдоль плоскости р-n переходов диодных структур, длина гомогенизатора в 2-10 раз больше размеров рабочей поверхности фотоприемника, плоскости диодных структур параллельны двум из четырех граней гомогенизатора, а устройство отвода тепла выполнено в виде тонких пластин из теплопроводящего материала, присоединенных к токоподводам каждой секции твердотельной матрицы путем пайки или сварки параллельно плоскости р-n переходов диодных структур, размер секций между пластинами теплообменника составляет 4-20 мм, а суммарная их площадь при естественном охлаждении равна площади миделя концентратора. Технический результат заключается в снижении потерь электроэнергии, увеличении КПД и срока службы солнечной электростанции. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройству кровельных панелей для крыш зданий и сооружений со встроенными солнечными модулями. Гибридная кровельная солнечная панель, установленная на крыше здания, нормаль к поверхности крыши находится в меридиональной плоскости, содержит корпус и защитное покрытие на рабочей поверхности, выполненное в виде оптической отклоняющей системы из набора призм, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель и приемник излучения в виде полосы, установленной между фокальной осью и вершиной полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, при этом приемник излучения выполнен в виде гибридного когенерационного солнечного фотоэлектрического модуля со вторым защитным покрытием, установленным под углом ≤90° к защитному покрытию гибридной кровельной солнечной панели, второе защитное покрытие и корпус гибридной кровельной солнечной панели образуют герметичную полость, заполненную полисилоксановым гелем, в которой размещен приемник излучения из скоммутированных солнечных элементов, наружная стенка корпуса со стороны герметичной полости содержит каналы, в которых размещены встроенные трубы для прокачки теплоносителя, корпус гибридной кровельной солнечной панели и трубы за пределами корпуса снабжены теплоизоляцией, гибридная кровельная солнечная панель содержит электрические и гидравлические разъемы для соединения с соседними гибридными кровельными солнечными панелями. Изобретение обеспечивает повышение эффективности использования солнечной энергии в кровельной солнечной панели и снижение стоимости получения электрической энергии и теплоты. 19 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-10-10 2016-10-10T09:29:32
Наверх