| 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 RU2154243
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА
Ім'я винахідника: Стребков Д.С .; Тверьяновіч Е.В .; Берсенєв М.А.
Ім'я патентовласника: Стребков Дмитро Семенович; Тверьяновіч Едуард Володимирович
Адреса для листування: 109456, Москва, 1-ий Вишняківська пр.2, ВІЕСХ, ОНТИ і патентування
Дата початку дії патенту: 1999.01.11
Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до сонячних фотоелектричним модулів з концентраторами для отримання тепла і електроенергії. У сонячної енергетичної установки, яка містить скоммутірованние фотоперетворювачів і основний плоский дзеркальний відбивач, на який падає випромінювання, встановлений під деяким кутом до площини фотоперетворювачів, з боку випромінювання встановлений додатковий плоский дзеркальний відбивач, який утворює гострий кут з площиною основного дзеркального відбивача. Над площиною додаткового дзеркального відбивача, однонаправленно з гострим двухгранний кутом, встановлені половинки Параболоциліндричні відбивачів, таким чином, що найближчий до додаткового плоского дзеркального відбивача край кожної половинки Параболоциліндричні відбивача знаходиться по ходу променів під віддаленим краєм сусідній половинки Параболоциліндричні відбивача. Фокальна область кожного Параболоциліндричні відбивача встановлена в площині додаткового плоского дзеркального відбивача, причому в місці розміщення кожної фокальній області додатковий плоский дзеркальний відбивач має вікна, прозорі для випромінювання, ширина яких порівнянна з розміром фокальної області. Технічний результат: в результаті використання пропонованого винаходу підвищується коефіцієнт концентрації енергії, знижується маса установки і її вартість.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до сонячних фотоелектричним модулів з концентраторами для отримання тепла, і електроенергії.
Відомий сонячний фотоелектричний модуль з концентратором, виконаним у вигляді призми повного внутрішнього відбиття (DR Mils, IE Giutronich. Ideal Prisin Solar Concentrators. Solar Energy, vol. 21, 1978, стор. 423).
Недоліком відомого фотоелектричного модуля є низький коефіцієнт концентрації. Це пов'язано з тим, що при куті входу випромінювання але відношенню до нормалі до поверхні ± 23,5 o мінімальний кут при вершині призми 
o дорівнює 28 o, а коефіцієнт концентрації K = 1 / sin o = 2,13. Іншим недоліком даного конструктивного рішення є велика маса, призми повного внутрішнього відображення.
Найбільш близьким але технічною сутністю до пропонованого винаходу є конструкція фотоелектричного модуля з плоским дзеркальним відбивачем (M. Ronnelid et al.Booster Reflektors for Photovolteuc modules at high altitude. Nortk Sun Int. Conf. Proc. 1997. Finland. P. 555). Дзеркальний відбивач підсилює потік сонячного випромінювання на фотоперетворювач пропорційно коефіцієнту концентрації, що дорівнює 1,5-2,0.
Недоліком відомого фотоелектричного модуля є низький коефіцієнт концентрації.
Завданням запропонованого винаходу є збільшення концентрації сонячної енергії, зниження маси модуля і зниження його вартості.
В результаті використання запропонованого винаходу підвищується коефіцієнт концентрації енергії, знижується маса модуля і його вартість.
Вищевказаний технічний результат досягається тим, що в сонячної енергетичної установки, яка містить скоммутірованние фотоперетворювачів і основний плоский дзеркальний відбивач, на який падає випромінювання, встановлений під деяким кутом до площини фотоперетворювачів, з боку сонячного випромінювання встановлений додатковий плоский дзеркальний відбивач, який утворює гострий кут з площиною основного дзеркального відбивача. Над площиною додаткового дзеркального відбивача однонаправлено з гострим двухгранний кутом встановлені половинки Параболоциліндричні відбивачів таким чином, що найближчий до додаткового плоского дзеркального відбивача край кожної половинки Параболоциліндричні відбивача знаходиться по ходу променів під віддаленим від додаткового плоского дзеркального відбивача краєм сусідній половинки Параболоциліндричні відбивача.
Фокальна область кожної половинки Параболоциліндричні відбивача розташована в площині додаткового плоского дзеркального відбивача, причому в місці розміщення кожної фокальній області додатковий плоский дзеркальний відбивач має вікна, прозорі для випромінювання, ширина яких порівнянна з розміром фокальної області.
Для забезпечення спостереження за сонцем в сонячної енергетичної установки половинки Параболоциліндричні відбивачів мають осі обертання, що збігаються з фокальними осями і оббиту систему повороту.
Для збільшення ККД сонячної енергетичної установки прозорі вікна в додатковому плоскому дзеркальному відбивачі виконані у вигляді повітряних проміжків.
Для зменшення втрат сонячної енергії, яке викликане виходом сонячних променів з простору між основним і додатковим плоскими дзеркальними відбивачами через вікна в додатковому дзеркальному відбивачі, краю кожної частини додаткового плоского дзеркального відбивача, розташованої між сусідніми вікнами, вигнуті таким чином, що кожен край, віддалений від вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1-5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача в сторону основного плоского дзеркального відбивача, а кожен край, наближений до вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1-5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача в сторону, протилежну основним дзеркальному відбивача.
Для збільшення коефіцієнта концентрації сонячної енергетичної установки площині частин додаткового дзеркального відбивача, розташованих між сусідніми прозорими вікнами, повернені під кутом 0,1-4 o але відношенню до площини вікон додаткового плоского дзеркального відбивача, таким чином, що кожен край частини додаткового плоского дзеркального відбивача, віддалений від вершини гострого двухгранний кута, знаходиться ближче до основного плоскому дзеркальному відбивача, ніж край цій же частині, наближений до вершини гострого двухгранний кута.
Сутність запропонованого винаходу пояснюється фіг. 1, 2, 3, 4.
На фіг. 1 представлений загальний вигляд сонячної енергетичної установки (поперечний переріз) і хід променів в ньому
На фіг. 2 - сонячна енергетична установка з напрямком сонячних променів, відмінному від нормального
На фіг. 3 - сонячна енергетична установка, в якій краю кожної частини додаткового плоского дзеркального відбивача, розташовані між сусідніми вікнами, вигнуті таким чином, що кожен край, віддалений від вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1-5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача в сторону основного плоского дзеркального відбивача, а, кожен край, наближений до вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1-5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача в сторону, протилежну основним дзеркальному відбивача.
На фіг. 4 - сонячна енергетична установка, в якій площині частин додаткового плоского дзеркального відбивача, розташовані між сусідніми вікнами, встановлені під кутом 0,1-4 o по відношенню до площини вікон додаткового плоского дзеркального відбивача.
Умовні позначення:
1 - основний плоский дзеркальний відбивач;
2 - половинки Параболоциліндричні відбивачів;
3 - система повороту половинок Параболоциліндричні відбивачів для орієнтації за сонцем;
4 - прозорі вікна в додатковому плоскому дзеркальному відбивачі, розташовані в зоні фокальних областей половинок Параболоциліндричні відбивачів;
5 - додатковий плоский дзеркальний відбивач;
6 - фотоелектричні перетворювачі.
Вершина двухгранний кута 
- Це пряма, утворена перетином площин основного плоского дзеркального відбивача 1 і додаткового дзеркального відбивача 5, утворюють двухгранний кут . Краї половинок 2 Параболоциліндричні відбивачів, які віддалені від додаткового плоского дзеркального відбивача 5, і краю, які є найближчими до поверхні додаткового дзеркального відбивача, є прямими лініями, які паралельні фокальній області 4 і вершині гострого двухгранний кута .
Установка, працює таким чином (фіг. 1 і 2):
Сонячне випромінювання (промінь 1), відбиваючись від половинки параболічного відбивача 2, потрапляє на фотоперетворювачів 6 через фокус 4.
Луч 2 потрапляє на фотоперетворювачів 6 після відображення від половинки Параболоциліндричні відбивача 2 і основного плоского дзеркального відбивача 1.
Луч 3 надходить на фотоперетворювачів після відображення від половинки Параболоциліндричні відбивача 2 основного плоского дзеркального відбивача 1 і додаткового плоского дзеркального відбивача 5.
При багаторазовому відбитті променів від стінок плоских дзеркальних відбивачів 1 і 5 змінюється кут падіння цих променів відповідно до формули.
k = o + k ,
де k - кут падіння при к-ом відображенні; o - кут входу променів (кут між нормаллю до площини відбивача 5 і напрямком променя); - Гострий двухгранний кут між плоскими дзеркальними відбивачами 1 і 5.
Таким чином, всі промені, що потрапили у внутрішній простір між дзеркальними відбивачами 1 і 5, випрямляються і приходять до фотоперетворювачах 6 під кутом близьким до 90 o.
В фіг. 3 промінь 1, відбиваючись від основного плоского дзеркального відбивача 1, не йде через прозорі вікна 4, зроблені в зоні фокальних областей половинок Параболоциліндричні відбивачів 2, з простору між дзеркальними відбивачами 1 і 5 за рахунок того, що краю кожної частини додаткового плоского дзеркального відбивача 5 , розташовані між сусідніми вікнами 4, вигнуті таким чином, що кожен край, віддалений від вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1-5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача 5 в сторону основного плоского дзеркального відбивача 1, а кожен край, наближений до вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1-5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача 5 в сторону, протилежну основним дзеркальному відбивача 1.
В фіг. 4 промінь 1, відбиваючись від основного відбивача 1, не йде через прозорі вікна 4 з простору між дзеркальними відбивачами 1 і 5 за рахунок повороту площині частин додаткового дзеркального відбивача 5, розташованих між сусідніми вікнами 4 на 0,1-4 o але відношенню до площини прозорих вікон 4, таким чином, що край кожної частини додаткового плоского дзеркального відбивача 5, віддалений від вершини гострого двухгранний кута, знаходиться ближче до основного плоскому дзеркальному відбивача 1, ніж край цій же частині, наближений до вершини гострого двухгранний кута.
При сонячної орієнтації установки для стеження за відміною Сонця необхідно повертати половинки Параболоциліндричні відбивачів 2 на 1 o через 3,5 дня.
Приклад конструктивного виконання сонячної енергетичної установки.
Довжина сонячної енергетичної установки - 2,4 м, ширина - 1,2 м, розміри половинок Параболоциліндричні відбивачів 2 - 0,5 х 1,2 м, параметричний кут - ± 24 o, кут між плоскими дзеркальними відбивачами 1 і 5 - = 8 o, розміри фокальної області 4 - 0,05 х 1,2 м, відстань між фокальними осями - 0,225 м, розміри скоммутірованних фотоперетворювачів - 0,4 х 1 м, геометрична концентрація:
K геом = arcctg = Arcctg 8 o = 7,1
Кут відхилення половинок параболічних відбивачів - 48 o, кут нахилу площини додаткового дзеркального відбивача 5 при сонячної орієнтації до поверхні горизонту дорівнює широті місцевості мінус 10 o. Для умов Москви цей кут складає 46 o.
Електрична потужність сонячної енергетичної установки при загальному оптичному ККД відбивачів 0,8 і ККД фотоперетворювачів 12% становить 280 Вт.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Сонячна енергетична установка, яка містить скоммутірованние фотоперетворювачів і основний плоский дзеркальний відбивач, на який падає випромінювання, встановлений під деяким кутом до площини фотоперетворювачів, що відрізняється тим, що з боку сонячного випромінювання встановлений додатковий плоский дзеркальний відбивач, який утворює гострий кут з площиною основного плоского дзеркального відбивача, над площиною додаткового дзеркального відбивача, однонаправленно з гострим двухгранний кутом, встановлені половинки Параболоциліндричні відбивачів таким чином, що найближчий до додаткового плоского дзеркального відбивача край кожної половинки Параболоциліндричні відбивача знаходиться по ходу променів під віддаленим від додаткового плоского дзеркального відбивача краєм сусідній половинки Параболоциліндричні відбивача, фокальна область кожного Параболоциліндричні відбивача розташована в площині додаткового плоского дзеркального відбивача, причому в місці розміщення кожної фокальній області додатковий плоский дзеркальний відбивач має вікна, прозорі для випромінювання, ширина яких порівнянна з розміром фокальної області.
2. Сонячна енергетична установка по п.1, що відрізняється тим, що половинки Параболоциліндричні відбивачів мають осі обертання, що збігаються з фокальними осями, і загальну систему повороту для стеження за сонцем.
3. Сонячна енергетична установка по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що вікна в додатковому плоскому дзеркальному відбивачі виконані у вигляді повітряних проміжків.
4. Сонячна енергетична установка по пп.1, 2 і 3, яка відрізняється тим, що краю кожної частини додаткового плоского дзеркального відбивача, розташованої між сусідніми вікнами, вигнуті таким чином, що кожен край, віддалений від вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1 - 5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача в сторону основного плоского дзеркального відбивача, а кожен край, наближений до вершини гострого двухгранний кута, відхилений на 1 - 5 o по відношенню до площини додаткового плоского дзеркального відбивача в сторону, протилежну основним дзеркальному відбивача.
5. Сонячна енергетична установка по пп.1, 2 і 3, яка відрізняється тим, що площині частин додаткового дзеркального відбивача, розташованих між сусідніми прозорими вікнами, повернені під кутом 0,1 - 4 o по відношенню до площини вікон додаткового плоского дзеркального відбивача, таким чином, що кожен край частини додаткового плоского дзеркального відбивача, віддалений від вершини гострого двухгранний кута, знаходиться ближче до основного плоскому дзеркальному відбивача, ніж край цій же частині, наближений до вершини гострого двухгранний кута.
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.