Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения



Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения
Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения
Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения
Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения

Владельцы патента RU 2615242:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)

Изобретение относится к гелиотехнике и к конструкции солнечных модулей с фотоэлектрическими и тепловыми приемниками солнечного излучения и концентраторами для получения электрической энергии и теплоты. Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения состоит из одной ветви параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения и линейчатого фотоприемника, расположенного в фокальной области с равномерным распределением концентрированного излучения вдоль параболоцилиндрической оси, концентратор выполнен с зеркальной внутренней поверхностью отражения, форма отражающей поверхности концентратора соответствует условию равномерной, вдоль и перпендикулярно параболоцилиндрической оси, освещенности поверхностей фотоприемника, размещенного перед фокусом и выполненного в виде трех линеек из соединенных последовательно-параллельно фотоэлектрических преобразователей. Фотоприемник имеет трапецеидальную форму в поперечном сечении и устройство протока теплоносителя. Техническим результатом является обеспечение работы теплофотоэлектрического приемника солнечного модуля при средних концентрациях и равномерном освещении, нагрева теплоносителя, например воды, и снижения стоимости вырабатываемой энергии. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к гелиотехнике и конструкции солнечных модулей с фотоэлектрическими и тепловыми приемниками солнечного излучения и концентраторами для получения электрической энергии и теплоты.

Известен солнечный модуль с концентратором, содержащий основной линейно-фокусирующий параболоцилиндрический зеркальный отражатель, выполненный из двух разновеликих частей в виде одной ветви параболоцилиндрического отражателя со вторым полуцилиндрическим зеркальным отражателем, и фотоэлектрический приемник, отличающийся тем, что приемник излучения выполнен из стеклянной цилиндрической трубы и встроенного внутрь плоского стеклопакета фотоэлектрического приемника с солнечными элементами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению относится солнечный модуль с концентратором, содержащий основной линейно-фокусирующий параболоцилиндрический зеркальный отражатель и приемник в виде полосы, установленный параллельно фокальной оси основного отражателя, основной зеркальный отражатель выполнен в виде одной ветви параболоцилиндрического отражателя, снабжен вторым полуцилиндрическим зеркальным отражателем, а также третьим зеркальным полуцилиндрическим отражателем, причем третий зеркальный отражатель снабжен устройством поворота вокруг своей оси (патент RU 2206837, БИ 2003 №17).

Недостатками известных солнечных модулей являются:

- снижение оптического кпд модуля вследствие многократного, не менее 3-х раз на каждом концентраторе, отражения солнечных лучей от концентраторов, а также вследствие поглощения отраженных лучей при прохождении через ограждающие ФЭП стеклянные элементы, следовательно, снижение и общего кпд преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую;

- усложнение конструкции модуля;

- сложность юстировки 2-3 концентраторов и приемников концентрированного излучения;

- затенение дополнительными концентраторами основного.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение работы теплофотоэлектрического приемника солнечного модуля при средних концентрациях и равномерном освещении его части - фотоэлектрического приемника, нагрева теплоносителя (воды) и снижения стоимости вырабатываемой энергии.

В результате использования предлагаемого изобретения на трех гранях трапецеидального в сечении теплофотоэлектрического приемника с устройством проточной воды формируется равномерная освещенность концентрированным солнечным излучением, вырабатывая электрическую и тепловую энергию с более высоким КПД, нагревая проточную воду.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором, состоящий из одной ветви параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения и линейчатого фотоприемника, расположенного в фокальной области с равномерным распределением концентрированного излучения вдоль цилиндрической оси, содержит асимметричный из одной ветви концентратор параболоцилиндрического типа с зеркальной внутренней поверхностью отражения, форма отражающей поверхности концентратора соответствует условию равномерной, вдоль и перпендикулярно параболоцилиндрической оси, освещенности поверхностей фотоприемника, размещенного перед фокусом параболы и выполненного в виде трех линеек из соединенных последовательно-параллельно фотоэлектрических преобразователей, в составе фотоприемника трапецеидальной формы в поперечном сечении с устройством протока теплоносителя;

Солнечный модуль установлен на опоре, снабженной системой ориентации на Солнце.

Солнечный модуль снабжен системой крепления с устройством перемещения фотоприемника для изменения концентрации на его гранях отраженного солнечного потока. Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6.

На фиг. 1 представлена схема конструкции солнечного модуля с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором и теплофотоэлектрическим приемником трапецеидальной формы в поперечном сечении с устройством протока теплоносителя.

На фиг. 2 представлена схема хода лучей от асимметричного параболоцилиндрического концентратора ABCD до трех обращенных к концентратору граней теплофотоэлектрического приемника трапецеидальной формы (ТФПТ).

На фиг. 3 представлен график распределение концентрации освещенности и углов падения солнечного излучения по ширине фокального пятна верхней поверхности ТФПТ.

На фиг. 4 представлен график распределения концентрации освещенности и углов падения солнечного излучения по ширине фокального пятна средней поверхности ТФПТ.

На фиг. 5 представлен график распределения концентрации освещенности и углов падения солнечного излучения по ширине фокального пятна нижней поверхности ТФПТ.

На фиг. 6 представлена BAX трапецеидального фотоприемника модуля с тремя матричными высоковольтными параллельно соединенными фотопреобразователями размерами 4×1 см при солнечном излучении 888 Вт/м2. Коэффициент заполнения BAX m=0,660.

На фиг. 7 представлена BAX трапецеидального фотоприемника модуля с тремя высоковольтными параллельно соединенными фотопреобразователями размерами 4×1 см при солнечном излучении 888 Вт/м2. Средняя концентрация на фотоприемнике Кср=22,5 крат, коэффициент заполнения BAX m=0,728.

На фиг. 8 представлены расчетные зависимости характеристик солнечного модуля: кпд ηt, расхода воды от температуры.

Асимметричный параболоцилиндрический концентратор 1 солнечного модуля с расчетным рабочим профилем концентрирует солнечное излучение на трех гранях размещенного перед фокальной областью теплофотоэлектрического приемника: лучи от верхней части AB концентратора приходят на верхнюю грань, лучи от средней части BC концентратора приходят на среднюю грань, а лучи от нижней части CD концентратора приходят на нижнюю грань теплофотоэлектрического приемника.

На фиг. 1 показана схема конструкции солнечного модуля с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором 1 с ребрами жесткости 5 и теплофотоэлектрическим приемником 2 в виде трубы трапецеидальной формы в поперечном сечении с ФЭП на трех ее гранях, с устройствами протока теплоносителя (воды) со штуцерами 6, крепления 3 теплофотоэлектрического приемника, опоры 4 солнечного модуля.

Асимметричный параболоцилиндрический концентратор имеет форму полуветви параболы, а приемниками концентрированного излучения являются боковые и нижняя, обращенная к концентратору, грани трапецеидального в сечении канала, на которых крепятся ФЭП. Охлаждение - принудительное, протоком теплоносителя через канал, и естественное, теплообменом с окружающей средой.

На фиг. 2 представлена схема хода лучей от асимметричного параболоцилиндрического концентратора до трех обращенных к концентратору граней теплофотоэлектрического приемника трапецеидальной формы (ТФПТ) шириной dн, dcp, dв, конкретно 40×40×40 мм. Три из четырех граней ТФПТ освещаются каждая своей частью концентратора. Все четыре грани обмениваются теплом с окружающей средой.

Расчетный рабочий профиль отражающей поверхности асимметричного параболоцилиндрического концентратора и координат теплофотоэлектрического приемника выполнен по приведенным ниже зависимостям.

Верхняя грань освещается частью концентратора с граничными координатами {Хв, Ув; Х, У).

Значения координат Хвn, Увn определяются по формулам:

где δn=(ϕ+ξ)n/no, n=0,1…no, - фокусное расстояние параболы, а координаты X, Y определяются шириной концентратора.

Распределение концентрации освещенности по ширине фокального пятна на верхней грани ТФПТ определяется как:

где

Распределение концентрации освещенности и углов падения концентрированного солнечного излучения по ширине фокального пятна на верхней грани ТФПТ с шириной граней dн, dcp, dв, конкретно 40×40×40 мм, показано на фиг. 3.

Средняя грань освещается частью концентратора с граничными координатами {Хн, Ун; Хв, Ув}. Значения координат концентратора в этой области Хср, Уср определяются по формулам

Распределение концентрации освещенности и углов падения солнечного излучения по ширине фокального пятна на средней грани ТФПТ определяется по аналогии с формулами (3-6) и представлено на фиг. 4.

Нижняя грань освещается частью концентратора с граничными координатами {Хн, Ун; 0,0}. Значения координат концентратора в этой области Хнn, Унn определяются по формулам

Распределение концентрации освещенности и углов падения солнечного излучения по ширине фокального пятна на нижней поверхности ТФПТ определяется в соответствии с формулами

и представлено на фиг. 5.

Из приведенных характеристик на фиг. 3, 4, 5 видно, что изменение концентрации освещенности по ширине граней фотоэлектрического приемника не превышает 40%, что существенно не влияет на электрофизические и тепловые характеристики солнечного модуля.

Изменять концентрацию освещенности теплофотоэлектрического приемника 2 можно, перемещая приемник параллельно относительно расчетной позиции на фиг. 2.

Расчетным способом получены следующие средние концентрации, крат, на поверхностях теплофотоэлектрического приемника, облучаемых дугами концентратора: AB - 17,5, BC - 19,5, CD - 35. Такие концентрации допустимы для высоковольтных планарных ФЭП. Экспериментально проведены испытания трех высоковольтных планарных фотоэлементов размером 40×10 мм каждый, смонтированных на трех гранях теплофотоэлектрического приемника. Полученные BAX без концентрации солнечного излучения представлены на фиг. 6, а с концентрацией - на фиг. 7. Из приведенных BAX (фиг. 6 и 7) следует, что матричные высоковольтные элементы при концентрированном облучении более эффективны, чем при низком освещении солнечным излучением, что показывают значения коэффициентов заполнения BAX m. В рабочей точке BAX фиг. 7 электрическая мощность в ~19 раз больше, чем на фиг. 6, которая равна P1=1,175 Вт. При пересчете количества матричных элементов с ηфэ=0,12, на всю линейку при освещенности 700 Вт/м2 и ηопт=0,729 выработанная электрическая мощность будет равна Рэл=208 Вт, что соответствует расчетной мощности солнечного модуля 219 Вт при температуре ФЭП 74°C.

Расчет тепломассопереноса осуществлялся по формулам:

Qпп=ηоптR Fпп Кгеом, N=QФЭ ηФЭ⋅Qконв=α(tc-ta)F, α=5,7+3,8 V, Qрад=εσ(Tc4-Ta4)F, Q=Qпп-N-Qконв-Qрад⋅m=Q/cp(tвых-tвх), W=m/γFпс, Re=wdэкв/ν, αж=Nu λж/dэкв, Qв=αж(tc-tж)F. η=ηo[1-k(Tf-To)],

где Qпп - поглощенный поток отраженных лучей приемником, ηОПТ - оптический кпд, R - прямая солнечная радиация, Fпп - площадь приемной поверхности 3-х граней (АВ, BC и CD) с учетом углов падения отраженных лучей, Kгеом - геометрическая концентрация, N - мощность электрическая, ηФЭ - КПД ФЭ, QФЭ - поглощенный поток фотоэлементами, Qконв - конвективные теплопотери, α - коэффициент теплоотдачи, tc, F - площадь четырех граней трапецеидального приемника, tc, °C - средняя температура стенки приемника, ta, °C - температура среды, V - скорость ветра, Qрад - радиационные теплопотери,_ε - степень черноты стенки, σ - постоянная Стефана-Больцмана, Тс, K - средняя температура стенки приемника, Ta, K - _температура среды, Q - поток для охлаждения теплоносителем, m - массовый расход воды, cp - удельная теплоемкость, tвых, tвх - температура воды на выходе и входе приемника, W - скорость потока воды, γ - плотность воды, Fпс - площадь поперечного сечения приемника, dэкв - эквивалентный диаметр поперечного сечения приемника, ν - коэффициент кинематической вязкости воды, Re - число Рейнольдса, Nu - число Нуссельта, αж - коэффициент теплоотдачи от стенки к воде, tж - средняя температура воды, λж - коэффициент теплопроводности воды, Qв - тепловой поток, отводимый водой, ηt - зависимость КПД ФЭП от температуры, η0 - КПД ФЭП при стандартной температуре T0=298 K, - температура ФЭП, k - температурный коэффициент.

На основании приведенных выше формул произведен расчет зависимости характеристик солнечного модуля: КПД ηt, расхода воды от температуры (фиг. 8). Как видно из фиг. 8, максимальная мощность получена при температуре 43°C и составила 254 Вт. Тепловые потери в окружающую среду составили; конвективные 92 Вт, радиационные 66 Вт. Температура охлаждающей воды на входе 15-18, на выходе 22-27°C. КПД модуля 0,1146-0,1053.

При температуре ФЭП 74°C те же мощности: 233 Вт, 246 и 219 Вт.

Работает солнечный теплофотоэлектрический модуль с концентратором следующим образом.

Солнечное излучение, попадая на поверхность асимметричного параболоцилиндрического концентратора 1 солнечного модуля (фиг. 2), отражается под расчетными углами наклона таким образом, чтобы они обеспечивали равномерную концентрацию лучей на гранях теплофотоэлектрического приемника 2 солнечного модуля, выполненного в виде трубопровода с профилем трапецеидальной формой в поперечном сечении, в котором нагревается теплоноситель (вода) и на котором смонтированы скоммутированные параллельно-последовательно фотоэлектрические преобразователи. ФЭП вырабатывают электроэнергию постоянного тока, а теплоноситель регулирует температуру ФЭП и используется для теплоснабжения. Регулируя скорость протока и расход теплоносителя, можно оптимизировать нагрев ФЭП и теплоносителя, КПД солнечного модуля.

Солнечный модуль снабжен системой слежения за Солнцем, обеспечивая в прицельном положении генерирование максимальной мощности.

Пример выполнения солнечного модуля с ассиметричным параболоцилиндрическим концентратором.

Концентратор 1 (фиг. 1) с максимальным размером миделя Rмах=900 мм, высотой 500 мм выполнен из алюминиевого листа толщиной 0,3 мм с зеркально отражающей внутренней поверхностью, закрепленного на ребрах жесткости 5 размером 8×700 мм и толщиной 1 мм в прорезях опор 4, с расчетным рабочим профилем (фиг. 2), обеспечивающим равномерную концентрацию лучей на 3-х гранях трапецеидального теплофотоприемника солнечного модуля. Устройство протока теплоносителя выполнено в виде трубопровода с трапецеидальным профилем с шириной облучаемых граней 40 мм и длиной L=700 мм, со штуцерами 6 для входа и выхода теплоносителя и закреплено на стойках 3.

Солнечный модуль устанавливается на опоре 4, имеющей привод с 2 степенями свободы и датчиком слежения за Солнцем (на фиг. 1 не показаны).

Таким образом, предложенный солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором 1 (фиг. 1) обеспечивает достаточно равномерное распределение освещенности каждой грани со средней концентрацией от дуг концентратора AB - 17,5, BC - 19,5, CD - 35 крат на рабочей поверхности теплофотоприемника 2 солнечного модуля, повышая КПД преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую.

На основании приведенных расчетов в зависимости от натурных условий - плотности потока солнечного излучения, скорости ветра, температуры среды; конструктивных параметров модуля - формы и размеров концентратора и теплофотоприемника, оптического кпд, применяемых материалов, расхода теплоносителя (воды), можно прогнозировать выходные параметры (тепловые и электрические) и эффективность работы модуля в целом.

1. Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения, состоящий из одной ветви параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения и линейчатого фотоприемника, расположенного в фокальной области с равномерным распределением концентрированного излучения вдоль параболоцилиндрической оси, отличающийся тем, что солнечный модуль содержит асимметричный из одной ветви концентратор параболоцилиндрического типа с зеркальной внутренней поверхностью отражения, форма отражающей поверхности концентратора соответствует условию равномерной, вдоль и перпендикулярно параболоцилиндрической оси, освещенности поверхностей фотоприемника, размещенного перед фокусом параболы и выполненного в виде трех линеек из соединенных последовательно-параллельно фотоэлектрических преобразователей, в составе фотоприемника трапецеидальной формы в поперечном сечении с устройством протока теплоносителя.

2. Солнечный модуль по п. 1, отличающийся тем, что солнечный модуль установлен на опоре, снабженной системой ориентации на Солнце.

3. Солнечный модуль по п. 1, или 2, отличающийся тем, что солнечный модуль снабжен системой крепления с устройством перемещения фотоприемника для изменения концентрации на его гранях отраженного солнечного потока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов для солнечных батарей. Концентратор солнечных лучей для солнечной батареи выполнен в форме полуцилиндра с веерным расположением зеркальных отражающих электродов и прозрачных полупроводниковых солнечных батарей.

Изобретение относится к системам питания электронных устройств с помощью оптического излучения и может найти применение в измерительных устройствах с гальванической развязкой области измерений и области отображения информации, например в высоковольтных или взрывоопасных устройствах.

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 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.

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.

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).

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.

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.

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.

Изобретение относится к системе генерации электроэнергии, использующей экологически чистую энергию - солнечную и внешнюю паровую гибридную систему генерации электроэнергии.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, в первую очередь к конструкции солнечных электростанций с концентраторами. Солнечная электростанция содержит концентраторы, систему слежения и фотоприемники в фокальной области каждого концентратора на основе скоммутированных солнечных элементов с р-n переходами. Каждый фотоприемник выполнен в виде секций твердотельной матрицы из последовательно скоммутированных миниатюрных солнечных элементов с диодными структурами и двухсторонней рабочей поверхностью, плоскости р-n переходов диодных структур параллельны двум из четырех боковых граней и перпендикулярны рабочей поверхности фотоприемника, плоскости миделя и фокальной плоскости концентратора. Фотоприемник установлен в прозрачной для солнечного излучения оболочке и снабжен устройством для отвода теплоты, прозрачная оболочка содержит гомогенизатор концентрированного солнечного излучения в виде стержня прямоугольного сечения из оптически прозрачного материала, размеры поперечного сечения гомогенизатора соизмеримы с размерами рабочей поверхности фотоприемника, а длина стержня в 2-10 раз больше размеров рабочей поверхности фотоприемника. 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 площадь пластин теплообменника при естественном охлаждении равна площади миделя концентратора. Технический результат заключается в снижении потерь электроэнергии и увеличении КПД и срока службы солнечной электростанции. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям солнечных фотоэлектрических станций, размещенных на строительных конструкциях зданий (козырьки или навесы над крыльцом, балконом, террасой и т.д.). Станция состоит из солнечной батареи и опорной конструкции, закрепленной на стене здания. Опорная конструкция выполнена из нескольких дугообразных профилей, по крайней мере двух, причем верхние концы профилей соединены между собой горизонтальным профилем и прикреплены к стене, нижние концы профилей выполнены упирающимися в вертикальные опоры, опорная конструкция по всей площади покрыта гибким кровельным материалом, над каждым профилем на бобышках жестко установлены дугообразные трубы с отверстиями, выполненными с равным шагом, дугообразные трубы являются направляющими для передвижного каркаса солнечной батареи в виде отдельных прямоугольных каркасов для отдельных солнечных модулей, коаксиально на каждую дугообразную трубу установлена с небольшим зазором разрезанная вдоль дугообразная труба, являющаяся частью передвижного каркаса, большего сечения и меньшей длины, с отверстиями того же диаметра, что и на внутренней трубе, и тем же шагом, с возможностью перемещения наружной трубы относительно внутренней и фиксацией ее положения относительно горизонтальной плоскости путем жесткого соединения труб через совпавшие отверстия. Опорная конструкция позволяет регулировать угол наклона солнечной батареи. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к средствам хранения и выдачи носителей информации (футляров) в особо оборудованных помещениях, к объединенным с этими средствами высотным источникам комбинированного лазерного освещения территорий и к носовым опорам светозащитных очков для работы на участках разной освещенности. Хранение информации организовано по генетической аналогии (как в двойных цепочках ДНК). Футляры нанизаны на скрепленные парами вертикально подвешенные нити, каждая из которых может быть быстро изъята по коду на чипах внутри головного футляра нити. В футлярах хранится информация, необходимая для работы лицам определенных профессий. Освещение производится отдельными группами лазеров, генерирующих лучи разного цвета. Группа лазеров включается, когда из хранилища изымается соответствующая нить с футлярами (при возвращении нити лазеры выключаются). Лазеры снабжаются электроэнергией от сферических солнечных батарей, расположенных предпочтительно выше облаков. Техническим результатом является регулирование поступления энергии на Землю в местах интенсивного развития техники. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 22 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение компактности и надежности. Согласно изобретению автономный интеллектуальный источник питания содержит по меньшей мере одну батарею, цилиндрическую солнечную батарею из хотя бы двух солнечных элементов, к которой присоединены блоки заряда аккумулятора и конденсатора, к которым в свою очередь присоединены аккумулятор и буферный конденсатор соответственно, причем выходы батареи, цилиндрической солнечной батареи, аккумулятора и буферного конденсатора соединены со входами блока измерения, управления и связи и входами коммутатора, выход которого соединен со входом преобразователя/стабилизатора, выход которого соединен со одним из входов блока измерения, управления и связи, выходы которого соединены с управляющим входом коммутатора и управляющими входами блоков заряда аккумулятора и конденсатора. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с использованием концентраторов солнечного излучения, и может быть использовано в солнечных энергоустановках для работы в условиях как высокой, так и низкой освещенности. Предложены два варианта солнечного фотоэлектрического модуля со стационарным концентратором, содержащим отражатели в качестве концентрирующих элементов, включающего фотоприемник излучения с двусторонней фоточувствительностью, расположенный в фокальной области концентратора. Концентратор содержит две симметричные ветви параболоцилиндрического отражателя, разделенные плоским прямоугольным отражателем, либо он выполнен в виде параболической полусферы с плоским круглым дном в качестве отражателя, а фотоприемник излучения с двусторонней фоточувствительностью является полупрозрачным для падающего на него солнечного света и выполнен либо прямоугольным, либо круглым, при этом его площадь равна или превышает площадь плоского отражателя. Фотоэлектрический модуль обеспечивает увеличение удельной мощности модуля и снижение стоимости вырабатываемой электроэнергии даже при низких значениях коэффициента концентрации солнечного излучения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха. Привязной летательный аппарат с всепогодной комплексной ветровой и солнечной электростанцией выполнен с возможностью использовать горячий пар для создания подъемной силы и получения электроэнергии. Он состоит из ветровой части, которая расположена в сквозном ветровом канале внутри корпуса, состоящего: из входного и выходного сопел, соединительных рукавов и секций, состоящих из электростанций, каждая из которых включает ветровое колесо, шкивы с осями, соединенные гибкими связями, которые передают вращательное движение от ветрового колеса генераторам электрического тока; и солнечной части, гибкие фотоэлементы которой расположены на внешней защитной обшивке мягкого корпуса. Корпус собран из сегментов с теплоизоляцией наружной стороны. Ветровое колесо выполнено с возможностью привода во вращение ветровым потоком, который возникает при прохождении его через корпус, представляющий цилиндр, вертикально прикрепленный к земле с помощью электролебедок. Сегменты корпуса теплоизолированы с атмосферной стороны и обеспечивают нагрев воздуха в нем и создание ветрового потока, скорость которого регулируют подбором площади сечения входного сопла и площади сечения соединительного рукава. Изобретение направлено на улучшение экологии.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников. Походная гелиотермоэлектростанция включает ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, покрытый гидроизоляционной пленкой, внутри которой помещены фотоэлементы и термоэлектрический преобразователь. В массив термоэлектрического преобразователя, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2. Отрезки спаяны на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее. Сами парные проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П–образные ряды. Крайние проволочные отрезки крайних П–образных рядов термоэлектрических преобразователей и фотоэлементы через свои клеммы в каждом вертикальном ряду фототермоэлектрических преобразователей ковра соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы и через перемычки с выходными коллекторами, выходные клеммы которых соединены с накопительным блоком. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности походной гелеотермоэлектростанции. 8 ил.

Изобретение относится к строительным конструкциям со сборно/разборными частями, предназначенными для быстрого монтажа/демонтажа и транспортировки. Способ установки контейнерной электростанции с выносным оборудованием в местах ее использования включает установку контейнера и выносного оборудования, состоящего из солнечных панелей (СП) и ветроэлектрогенераторов (ВЭГ), устанавливаемых на контейнер, и СП и ВЭГ, устанавливаемых на винтовых сваях на некотором расстоянии от контейнера. Контейнер устанавливают с ориентированием по сторонам света таким образом, что левая длинная его сторона расположена на юг. Делают разметку на местности и вкручивают винтовые сваи. Монтируют металлоконструкции на южной стороне контейнера для установки СП на контейнер и на винтовые сваи, после чего устанавливают СП. Затем последовательно по схеме устанавливают мачты ВЭГ на контейнер и винтовые сваи через соответствующие узлы крепления с обеспечением возможности регулировки натяжения растяжек. Последовательность установки СП и ВЭГ определяют исходя из погодных условий. Контейнер устанавливают на ровную поверхность. Узел крепления мачты к свае состоит из нижней съемной части мачты, к которой приварен цилиндр со сквозным осевым отверстием, при этом в отверстие вставлен болт. Узел прикреплен болтами к отверстиям сваи через уголковое соединение. Специальный узел крепления состоит из нижней съемной части мачты, которая закреплена болтами к сварной коробчатой конструкции, закрепленной, в свою очередь, через болт, вкрученный в гайку, приваренную к пластине, которая закладывается в нижний строповочный узел контейнера. Изобретение позволяет повысить мобильность электростанции и упростить ее монтаж/демонтаж. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для прямой трансформации тепловой энергии в электрическую. Теплотрубная гелиотермоэлектростанция включает поддон с отверстием в днище, закрытый сверху крышкой, покрытой фотоэлементами, внутренняя сторона которой покрыта решеткой, выполненной из полос пористого материала, отверстие поддона соединено с верхним торцом заглушенной снизу вертикальной трубы, погруженной в грунт на глубину Н, в центре которой помещена подъемная труба, заполненная также пористым материалом, между верхним и нижним торцами подъемной трубы и нижним торцом вертикальной трубы и внутренней поверхностью крышки поддона устроены щели шириной ∆, пространство которых заполнено пористым материалом, внутри каждого гофра вертикальной трубы размещены вертикальные пазы длиной L, в которые вставлены вертикальные термоэлектрические преобразователи, в массиве которых помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов. Изобретение должно обеспечить повышение эффективности и надежности станции. 10 ил.

Использование: в области электротехники и энергетики. Технический результат – обеспечение графика выработки электроэнергии, соответствующего графику нагрузки без слежения за перемещением солнца по небосклону. Способ размещения панелей солнечных батарей состоит из установки панелей рядами друг за другом таким образом, чтобы ряды были размещены параллельно друг другу длинными торцами, а плоскостями - перпендикулярно или с максимально большим углом к направлению солнечных лучей в данном районе, и с технологическим интервалом между рядами таким, чтобы тень от предыдущего ряда панелей солнечных батарей при оптимальной высоте солнца не накрывала последующего ряда, а технологический интервал внутри рядов между панелями устанавливают не более 0,1…0,15L, где L - длина панели солнечной батареи, причем по высоте панели располагают над поверхностью земли, равной среднему росту обслуживающего персонала 1,6…2 м. Ряды солнечных панелей устанавливаются в направлении с севера на юг для исключения взаимного затенения панелей, а плоскости панелей имеют различную пространственную ориентацию относительно направления солнечных лучей в данном районе, которая одновременно с выбором мощности и количества солнечных панелей выбирается с целью обеспечения заданного почасового графика генерации исходя из критериев максимального значения часовой суммы суммарного солнечного излучения в момент времени t и максимума вырабатываемой электрической энергии за сутки. 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-05-20 2017-04-12T00:54:53
Наверх