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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2135909

СОНЯЧНИЙ фотоелектричних модулів з концентраторами
ДЛЯ ОТРИМАННЯ ТЕПЛА ТА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Ім'я винахідника: Стребков Д.С .; Тверьяновіч Е.В .; Артемов О.О .; Берсенєв М.А.
Ім'я патентовласника: Всеросійський науково-дослідний інститут електрифікації сільського господарства
Адреса для листування: 109456, Москва, 1-й Вишняківська ін. 2, ВІЕСХ, ОНТИ і патентування
Дата початку дії патенту: 1998.07.13

Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до сонячних фотоелектричним модулів з концентраторами для отримання тепла і електроенергії. В результаті використання запропонованого винаходу підвищується коефіцієнт концентрації енергії, знижується маса модуля і його вартість. Вищевказаний технічний результат досягається тим, що в сонячному фотоелектричному модулі, що містить скоммутірованние фотоперетворювачів 1 і встановлений з одного боку дзеркальний відбивач 2, з протилежного боку фотоперетворювачів 1 встановлено прозоре огородження 3, наприклад зі скла або пластмаси, який утворює гострий двогранний кут з площиною дзеркального відбивача 2 , а кут входу (падіння) сонячного випромінювання на прозоре огородження 3 і двогранний кут між прозорим огородженням 3 і дзеркальним відбивачем 2 пов'язані співвідношенням , де = 80-90 °.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до сонячних фотоелектричним модулів з концентраторами для отримання тепла і електроенергії.

І звестен сонячний фотоелектричний модуль з концентратом, виконаним у вигляді призми повного внутрішнього відбиття (DRMils, IEGiutronich. Ideal Prism 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 по відношенню до нормалі до поверхні ± 23,5 ^o мінімальний кут при вершині призми дорівнює 28 ^o, а коефіцієнт концентрації K = 1 / sin = 2,13. Іншим недоліком даного конструктивного рішення є велика маса призми повного внутрішнього відображення.

Найбільш близьким за 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 сонячному фотоелектричному модулі, що містить скоммутірованние фотоперетворювачів і встановлений з одного боку дзеркальний відбивач, з протилежного боку фотоперетворювачів встановлено прозоре огородження, наприклад зі скла або пластмаси, який утворює гострий двогранний кут з площиною дзеркального відбивача, а кут входу ( падіння) сонячного випромінювання на прозоре огородження і двогранний кут між прозорим огородженням і дзеркальним відбивачем пов'язані співвідношенням , де = 80 - 90 ^o.

Для зниження втрат сонячного випромінювання на відображення при великих кутах падіння прозоре огородження має мікронерівності з боку, на яку падає випромінювання, і полірованій поверхні з протилежного боку.

Для ще більшого збільшення концентрації сонячного випромінювання між фотоперетворювачах і дзеркальним відбивачем з прозорим покриттям встановлені додаткові концентратори, наприклад з фоклінов (Фоконье) або лінз Френеля.

Для повороту сонячних променів під кутом до площини прозорого огородження над прозорим огородженням встановлено оптичний пристрій у вигляді поворотних жалюзі з мініатюрних дзеркал, які нахилені до прозорого огородження під кутом відповідно до кута входу сонячного випромінювання = 50 - 80 ^o.

Сутність запропонованого винаходу пояснюється фіг. 1 - 5.

На фіг. 1 представлений загальний вигляд сонячного фотоелектричного модуля з концентратором
(Поперечний переріз) і хід променів в ньому

На фіг. 2 - конструкція фотоелектричного модуля з мікронерівностями на робочій поверхні
прозорого огородження

На фіг. 3 - сонячний фотоелектричний модуль з додатковими концентраторами
у вигляді фокліна

На фіг. 4 - сонячний фотоелектричний модуль з додатковими концентраторами
у вигляді лінз Френеля

На фіг. 5 - фотоелектричний модуль з оптичним пристроєм у вигляді поворотних жалюзі
з мініатюрних дзеркал

Сонячний фотоелектричний модуль з концентратором містить фотоперетворювачів 1, дзеркальний відбивач 2 і прозоре огородження 3 зі скла або пластмаси. Відкритий двогранний кут між дзеркальним відбивачем 2 і прозорим огородженням 3 дорівнює . Кут входу (падіння) сонячного випромінювання на робочу поверхню 4 прозорого огородження є кут між променем і вектором , Перпендикулярним до поверхні, на яку падає випромінювання.

У загальному випадку для променя, що поширюється уздовж оптичного клина з двох дзеркал, кут падіння після n-го відбиття дорівнює = + 2n , де 90 ^o. У пропонованому фотоелектричному модулі з концентратором промінь відбивається від дзеркального відбивача 2 під кутом + і падає на внутрішню сторону 5 прозорого огородження 3 під кутом = +2 , Так як кількість відображень n = 1.

Коефіцієнт відображення випромінювання від прозорого огородження залежить від кута падіння, при куті падіння від 80 до 90 ^o коефіцієнт відображення збільшується від 4 до 100%. Тому приймаємо 80 ^o +2 90 ^o.

Для зниження втрат випромінювання на відображення від робочої поверхні 4 прозорого огородження 3 вона містить мікронерівності 6 (фіг. 2), а для підвищення коефіцієнта відображення тильна поверхню 5 прозорого огородження 3 відполірована.

Для підвищення концентрації сонячної енергії на фотоперетворювачах 1 встановлено додатковий концентратор у вигляді фокліна 7 (фіг. 3) або лінзи Френеля 8 (фіг. 4).

Сонячний фотоелектричний модуль з концентратором згідно фіг. 5 має на робочій поверхні 4 прозорого огородження 3 оптичний пристрій 9 у вигляді жалюзі 10 з мініатюрних дзеркал 11, які нахилені до прозорого огородження під кутом .

Фотоперетворювачі 1 мають повітряне та (або) водяне охолодження 12. Гаряче повітря і (або) гаряча вода використовуються для опалення та гарячого водопостачання.

ПРИКЛАД КОНСТРУКТИВНОГО ВИКОНАННЯ фотоелектричних модулів

Площа прозорого огородження 3 дорівнює 2 м ² і площа дзеркального відбивача 2 становить 2 м ^2, кут між ними вибираємо 11,3 ^o, кут входу сонячного випромінювання = 65 ^o, коефіцієнт концентрації K = ^ctg11,3 o = 5,0. Прозоре огородження 3 і дзеркальний відбивач 2 виконані з загартованого скла з низьким вмістом заліза. Що відображає шар виконаний зі срібла з наступним покриттям шаром міді і двома шарами герметика. Додатковий концентратор фоклін 7 з параметричних кутом 24 ^o має коефіцієнт концентрації K = 1 / sin24 = 2,46.

Загальний коефіцієнт концентрації K _заг = 2,46 · 5,0 = 12,3. Якщо сонячне випромінювання надходить по нормалі до площини прозорого покриття, то оптичний пристрій повертає сонячне ізлученіe з = 0 ^o до = 65 ^o. Оптичний пристрій 9 у вигляді поворотних жалюзі 10 з мініатюрних дзеркал 11 має розміри дзеркал 30х1000х3мм, кут нахилу дзеркала 11 = 57,5 ^o. Кут виходу випромінювання на прозоре огородження 3 = 65 ^o.

Розміри фотоперетворювачів 1 100х1000 мм без використання додаткового концентратора і 400х1000 мм при використанні додаткового концентратора у вигляді фокліна 7 з параметричних кутом 24 ^o. Розміри вхідного отвору фокліна 100х1000 мм, вихідного отвору 40х1000 мм.

Пропонований сонячний фотоелектричний модуль з концентратором працює наступним чином. Сонячне випромінювання потрапляє на робочу поверхню 4 прозорого огородження 3 під кутом , Відбивається від дзеркального відбивача 2 під кутом + і надходить до тильної сторони 5 прозорого огородження 3 під кутом +2 , кут вибирають таким чином, щоб +2 = 85 ^o, при цьому випромінювання відбивається до фотоперетворювачах 1. Коли сонце низько над горизонтом, кут великий ( = 70 - 80 ^o), втрати на відбиття зменшуються при використанні микронеровностей 6 на прозорому огорожі 3.

Коли сонячне випромінювання надходить на прозоре огородження 3 під кутом, близьким до нормального до поверхні (кут малий), оптичний пристрій 9 повертає випромінювання в сторону фотоперетворювачів 1, при цьому кут входу випромінювання зростає, кут зменшується відповідно до співвідношення = (80 ^o - ) / 2 і коефіцієнт концентрації K = ctg зростає. Подальше збільшення концентрації відбувається, коли випромінювання потрапляє на додатковий концентратор 7.

Пропонований пристрій може бути використано в теплових установках для отримання високотемпературної теплоти, гарячої води і пари високого тиску, в цьому випадку фотоперетворювачів можуть бути відсутніми, а на їх місці встановлюють сонячний колектор c селективним покриттям.

Сонячний фотоелектричний модуль з концентратором простий у виготовленні, має малу масу, високу оптичну ефективність і низьку вартість. Високий коефіцієнт концентрації дозволяє отримати дешеву електричну енергію, теплоту і гарячу воду.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Сонячний фотоелектричний модуль з концентратором, що містить скоммутірованние фотоперетворювачів і дзеркальний відбивач, встановлений з одного боку під деяким кутом до площини фотоперетворювача, що відрізняється тим, що з протилежного боку фотоперетворювачів встановлено прозоре огородження, наприклад, зі скла або пластмаси, який утворює двогранний кут з площиною дзеркального відбивача , а кут падіння сонячного випромінювання на прозоре огородження і двогранний кут між прозорим огородженням і дзеркальним відбивачем пов'язані співвідношенням де = 80-90 °.
2. Сонячний фотоелектричний модуль по п.1, що відрізняється тим, що прозоре огородження має мікронерівності з боку, на яку падає випромінювання, а протилежна сторона відполірована.
3. Сонячний фотоелектричний модуль по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що між фотоперетворювачах і дзеркальним відбивачем з прозорим огородженням встановлено додаткові концентратори у вигляді фоклінов (Фоконье) або лінз Френеля.
4. Сонячний фотоелектричний модуль по п.3, що відрізняється тим, що на прозорому огорожі з боку, на яку падає випромінювання, встановлено оптичний пристрій для повороту сонячних променів, яке виконано у вигляді поворотних жалюзі з мініатюрних дзеркал, які нахилені до прозорого огородження під кутом, відповідним розі входу сонячного випромінювання = 50 - 80 ^o.

Версія для друку
Дата публікації 09.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів