| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2137258
фотоелектричних модулів
Ім'я винахідника: Стребков Дмитро Семенович; Тверьяновіч Едуард Володимирович
Ім'я патентовласника: Стребков Дмитро Семенович; Тверьяновіч Едуард Володимирович
Адреса для листування: 109456, Москва, 1-й Вишняківська ін., Буд.2, ВІЕСХ, ОНТИ і патентування
Дата початку дії патенту: 1998.09.09
Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема стосується створення фотоелектричних модулів з концентраторами сонячного випромінювання для вироблення електрики. Під площиною розташування сонячної батареї з двосторонньої робочої поверхнею розташований концентратор сонячного випромінювання, виконаний у вигляді плоских дзеркал, встановлених на деякій відстані від сонячної батареї, при цьому ширина сонячної батареї l 1, ширина дзеркал l, відстань від тильної поверхні сонячної батареї до дзеркал і кут падіння променів на тильну поверхню сонячної батареї пов'язані певними співвідношеннями. Технічний результат винаходу - збільшення освітленості тильної сторони сонячної батареї і поліпшення охолодження сонячної батареї
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області гелиотехники і, зокрема, стосується створення фотоелектричних модулів з концентраторами сонячного випромінювання для вироблення електрики.
Відомий фотоелектричний модуль (аналог), в якому планарная (плоска) сонячна батарея розташована між двома похилими дзеркалами, розташованими під кутами до площини батареї (патент США N 2.998.005, кл. 126-270). Сонячне випромінювання в зазначеному модулі потрапляє на лицьову сторону сонячної батареї і на дзеркала, при цьому створюється додаткова концентрація випромінювання на лицьовій поверхні за рахунок відбитого від дзеркал світлового потоку. За цим принципом була створена сонячна установка фірми ARCOSolar (США) з приймальною поверхнею 10х10 м, на якій були встановлені описані вище модулі. Як сонячної батареї використовувалися планарниє модулі, серійно випускаються промисловістю (проспект фірми ARCOSolar, Central Power Systems, 1983). Експлуатація цієї установки показала, що полімерний матеріал, в якому встановлюються сонячні елементи в фотобатарей не витримує подвійний сонячної радіації і схильний до светостаренію, що проявляється в потемнінні і погіршенні його светопропуcканія, відповідно падає ККД модулів.
Відомий фотоелектричний модуль (прототип), що складається з сонячної фотоелектричної батареї з двосторонньої робочої поверхнею і концентратора сонячного випромінювання, виконаного у вигляді плоских дзеркал, встановлених під площиною розташування сонячної батареї по ходу променів і нахилених до цієї площини (патент Франції N 2.342.558. Опубл . 27 лютого 1976 р кл. H 01 31/08, 02 B 5/08). Працює модуль наступним чином: сонячне випромінювання проходить на лицьову сторону сонячної батареї і на дзеркало. Відбите від дзеркала випромінювання потрапляє на друге дзеркало і потім на тильну сторону сонячної батареї. Таким чином, сонячна батарея висвітлюється сонячним випромінюванням з двох сторін, причому на кожній стороні освітленість не перевищує одноразову, що дозволяє використовувати плоскі батареї, технологія яких добре відпрацьована.
Недоліком відомого технічного рішення є великі светопотері, що виникають при багаторазовому відбитті сонячного випромінювання на дзеркалах. Якщо врахувати, що коефіцієнт відображення скляного дзеркала зазвичай становить 0,85, то при дворазовому відображенні цей коефіцієнт дорівнюватиме 0,85 2 = 0,72, при триразовому 0,85 3 = 0,61, що зменшує сумарний ККД перетворення сонячного випромінювання в електрика.
Запропоноване винахід вирішує такі технічні завдання: збільшує освітленість тильної сторони сонячної батареї і збільшує охолодження сонячної батареї.
Для досягнення зазначеного результату дзеркала розташовані за габаритами сонячної батареї на відстані від неї, що дорівнює h = l 1 / tg 
, Де l 1 - ширина сонячному батареї, - Кут падіння променів на тильну поверхню сонячної батареї, з інтервалом, рівним ширині сонячної батареї, при цьому ширина l 1 сонячної батареї і ширина дзеркал 1 пов'язані співвідношенням l = l 1 / cos / 2 (1 + tg tg / 2).
Ознаки, що відрізняють запропоноване технічне рішення від найбільш близького рішення але патенту Франції N 2.342.558 полягають в наступному:
збільшення освітленості тильної сторони сонячної батареї за рахунок одноразового відображення сонячного випромінювання від дзеркал, що збільшують освітленість і ККД перетворення сонячного випромінювання.
Наявність вільного простору між дзеркалами (інтервал між дзеркалами l 1) дозволяє частково використовувати на тильній стороні батареї випромінювання, розсіяне підстильної поверхнею землі поблизу сонячної установки, особливо при наявності снігу або світлого піску, що і збільшить освітленість тильної сторони модуля на 5 - 10%.
Наявність за сонячною батареєю незамкнутого простору з великими інтервалами між дзеркалами і сонячною батареєю (розмір h) покращують умови охолодження сонячної батареї за рахунок обдування вітром або за рахунок створення вільної конвекції при нагріванні деталей модуля під дією сонячного випромінювання. Зниження температури фотоелектричної батареї веде до збільшення ККД перетворення. Наявність вільного простору (розмір l 1) за сонячною батареєю сприяє видаленню сонячного випромінювання з довжиною хвилі більше 1,2 мкм, яке проходить наскрізь через кремнієві сонячні елементи, з яких може бути виконана сонячна батарея, що і позитивно впливає на охолодження батареї.
На кресленні представлений сонячний фотоелектричний модуль в поперечному перерізі і схема проходження сонячних променів в його межах.
 |
Фотоелектричний модуль, що складається з сонячної фотоелектричної батареї 1 з двосторонньої робочої поверхнею і концентратора сонячного випромінювання, виконаного у вигляді плоских дзеркал 2 і 3, встановлених під площиною 4 розташування сонячної батареї 1 і нахилених до цієї площини 4 під кутами |
Працює модуль наступним чином. Модуль повинен бути встановлений на що орієнтується на Сонце опорно-поворотному пристрої (на кресленні не показано). Сонячне випромінювання приходить на лицьову сторону сонячної батареї 1 і на дзеркала 2 і 3, відбивається від дзеркал 2 і 3 і потрапляє на тильну сторону батареї 1 під кутами . Сонячна батарея 1 з двосторонньої робочої поверхнею перетворює частину сонячного випромінювання в електричний струм, інша частина сонячного випромінювання нагріває сонячну батарею 1. Через вільний простір l 1 між дзеркалами 2 і 3 на тильну сторону батареї 1 потрапляє частина розсіяною радіації від підстильної поверхні землі навколо сонячної установки , що збільшує освітленість батареї 1 і вироблення електроенергії. Наявність вільного простору за площиною 4 сонячної батареї (бічні зазори h та заднє отвір l 1) створюють сприятливі умови для охолодження сонячної батареї 1 вітром і конвективними повітряними потоками, які виникають при нагріванні елементів конструкції модуля під впливом сонячної радіації. Наявність відкритого простору у вигляді тильного отвори l 1 за батареєю 1 покращує скидання невикористаного сонячного випромінювання з довжиною хвилі більше 1,2 мкм в навколишній простір. Висота модуля визначається формулою h = l 1 / tg . Ширина дзеркала 1 визначається формулою l = l 2 / cos / 2.
Можна показати, що концентрація випромінювання на тильній стороні сонячної батареї 1 визначається рівняннями
K = 2l 2 / l 1, (1)
при цьому
l 2 = l 1 / (1 + tg tg / 2) (2).
Підстановка (2) в (1) при значенні = 45 o дає значення K = 1,41. значення = 45 o вибрано з оптимальних умов входу випромінювання в модуль (мінімальні Френелевскую втрати). Реальна концентрація на тильній стороні з урахуванням втрат на відбиття від дзеркал (0,85) і Френелевскую втрат при куті = 45 o (0,91) складе приблизно 1 (1,41 · 0,85 · 0,91 = 1,1), що забезпечить нормальну роботу широко поширених плоских модулів з полімерним наповнювачем. Електрична потужність, що знімається з подібного модуля з двосторонньої робочої поверхнею (лицьовій і тильної сторони), дорівнює
N мод = N осіб. + N тил. = 2N осіб (3)
Концентрація на тильній стороні в модулі прототипу при дворазовому відображенні від дзеркал буде дорівнює 0,85 2 = 0,72, що менше, ніж у пропонованому модулі (1,1). Вартість пропонованого модуля повинна бути менше ніж у прототипу, тому що необхідна площа дзеркал менше в 2 рази.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Фотоелектричний модуль, що складається з сонячної фотоелектричної батареї з двосторонньої робочої поверхнею і концентратора сонячного випромінювання, виконаного у вигляді плоских дзеркал, встановлених під площиною розташування сонячної батареї по ходу променів і нахилених до цієї площини, що відрізняється тим, що дзеркала розташовані за габаритами сонячної батареї на відстані від неї, що дорівнює
h = l 1 / tg ,
де l 1 - ширина сонячної батареї; - Кут падіння променів на тильну поверхню сонячної батареї,
з інтервалом, рівним ширині сонячної батареї, при цьому ширина сонячної батареї l 1 і ширина дзеркал l пов'язані співвідношенням
l = l 1 / cos / 2 (l + tg tg / 2).
Версія для друку
Дата публікації 12.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.