| 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 RU2282271
ПАНЕЛЬ СОНЯЧНОЇ БАТАРЕИ з концентраторами
Ім'я винахідника: Кудряшов Віктор Спиридонович (RU); Сахнов Михайло Юрійович
Ім'я патентовласника: Федеральне державне унітарне підприємство "Науково-виробниче об'єднання прикладної механіки ім. Академіка М.Ф. Решетньова"
Адреса для листування: 662972, Красноярський край, ЗАТЕ Железногорськ, м Железногорськ, вул. Леніна, 52, ФГУП НПО ПМ, Р.П. Туркеничу
Дата початку дії патенту: 2004.06.03
Винахід відноситься до області сонячної енергетики, зокрема до конструкції сонячних батарей космічного і наземного застосування. Технічний результат винаходу: підвищення коефіцієнта концентрації при еквівалентній сумарній ширині відбивачів. Сутність: концентратор, встановлений за однією або більше сторін панелі, виконаний з двох відбивачів, встановлених таким чином, щоб потоки сонячного світла, відбиті від обох відбивачів, рівномірно падали на поверхню сонячної батареї.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області сонячної енергетики, зокрема до конструкції сонячних батарей космічного і наземного застосування.
При використанні сонячних батарей потрібно отримувати максимальну потужність з одиничної площі фотоактивного поверхні. Ця мета може бути досягнута збільшенням щільності світлового потоку на фотоелектричні перетворювачі. Одним із засобів, що застосовуються для вирішення даного завдання, є концентратор, що встановлюється на панель сонячної батареї.
Відома конструкція панелі сонячної батареї з концентратором по US Patent May 28,1996 №5220747.
Концентратор цієї панелі сонячної батареї складається з відбивачів сонячного світла, встановлених по одному з обох сторін панелі. Відбитий потік від відбивача падає на половину ширини панелі сонячної батареї, а сам відбивач виконаний в половину розміру панелі. Сумарний відбитий потік збільшує освітленість сонячних елементів в 1,5 рази.
Відома конструкція, описана в роботі «Innovate solar panels pose many tests challengers» / Dunke Dick, Goerlitz Kurt // Sound and Vibr.1337-31. NIO - c.6,8,10. На відміну від розглянутого вище варіанту, тут відбивачі концентратора виконані в розмір панелі, і сумарний світловий потік на сонячні елементи подвоюється.
Найбільш близьким технічним рішенням є конструкція панелі сонячної батареї US №6017002, яка обрана в якості прототипу.
На відміну від попередніх відбивачі концентратора виконані у вигляді плівки і розтягнуті в площину за допомогою спеціального подпружиненного каркаса.
Недоліком відомої конструкції є обмеження коефіцієнта концентрації величиною 2 при нескінченному збільшенні ширини відбивачів при установці останніх по одному з двох протилежних сторін панелі.
При установці одного відбивача з одного боку панелі сонячної батареї, при збільшенні кута установки (кут між тильною поверхнею відбивача і площиною панелі сонячної батареї) і збільшується і ширина відбивача, а коефіцієнт концентрації прагне до 2.
Метою пропонованого винаходу є підвищення коефіцієнта концентрації при еквівалентній сумарній ширині відбивачів.
Поставлена мета досягається установкою складеного концентратора, що складається з двох відбивачів, з одного або більше сторін панелі сонячної батареї.
 |
 |
 | |
Пропонований винахід пояснюється кресленнями, де на фіг.1 представлений загальний вигляд, на фіг.2 представлений креслення для розрахунку параметрів відбивачів, на фіг.3 представлений графік залежності коефіцієнта концентрації від сумарної ширини відбивачів при установці концентратора з одного боку панелі.
Суть пропонованого винаходу полягає в наступному. На бічну сторону панелі сонячної батареї 1 встановлюється два відбивача 2 і 3. Ширина відбивачів і кути установки вибираються таким чином, щоб потоки сонячного світла 4, відбиті від обох відбивачів, рівномірно падали на поверхню панелі сонячної батареї. Ця умова дозволяє вибрати оптимальну електричну схему сонячної батареї, тому що наявність нерівномірного освітлення ділянок в послідовному ланцюзі сонячних елементів призводить до погіршення характеристик і зниження надійності батареї.
Це реалізується в такий спосіб.
Ширина першого відбивача дорівнює
де
b - розмір панелі, нормальний до її бічній стороні, 
1 - кут між тильною стороною першого відбивача і площиною сонячної батареї.
Ширина другого відбивача дорівнює
де
2 - кут між тильною стороною другого відбивача і площиною сонячної батареї.
кут 1 вибирають в діапазоні 45 ° < 1 <90 °, a кут 2 - в діапазоні 45 ° < 1 < 2 <90 ° (при 1 = 2 = 45 ° відбитий потік не потрапляє на панель сонячної батареї, а при 1 = 2 = 90 ° потік сонячного світла паралельний відбивачам).
Для підтвердження цих залежностей розглянемо креслення фіг.2.
АЕ - сонячна батарея, ЄК - відбивач.
кут 
= 90 ° - 1, кут 
= 180 ° - (180 ° - 1) - = 2 · 1-90 °;
c = l1 · sin 1 і c = (b + EC) · tg = (B + EC) · tg (2 · 1-90 °);
l1 · sin 1 = (b + EC) · tg (2 · 1-90 °) = (b + l1 · cos 1) · tg (2 · 1-90 °).
спрощуємо:
l1 · sin 1 = (b + l1 · cos 1) · tg (2 · 1-90 °)
l1 · sin 1 = b · tg (2 · 1-90 °) + l1 · cos 1 · tg (2 · 1-90 °)
tg (2 · 1-90 °) = tg (- (90 ° -2 · 1)) = ctg (-2 · 1) = - ctg (2 · 1)
sin 1 · sin (2 · 1) + cos 1 · cos (2 · 1) = cos (2 · 1 1) = cos 1
Таким чином, ширина першого відбивача
а коефіцієнт концентрації від одного відбивача з кожного боку панелі сонячної батареї (з урахуванням прямого потоку сонячного світла) дорівнює
Знайдемо ширину другого відбивача.
AD паралельна ЄК за умовою рівномірного освітлення сонячної батареї відбитим потоком. Тоді, трикутники ABD і ЕВК подібні по за двома кутами ( 
BAD = BEK, ADB = EKB як відповідні кути при паралельних прямих). отже,
використовуючи тотожність 
спрощуємо:
остаточно
Коефіцієнт концентрації при використанні двох відбивачів з одного боку сонячної батареї (з урахуванням прямого потоку сонячного світла), дорівнює:
Kk = 1 + K1 ( 1) + K2 ( 2), де
- Коефіцієнт концентрації від першого відбивача;
- Коефіцієнт концентрації від другого відбивача.
На графіку фіг.3 представлені результати розрахунку основних параметрів: 11, 12 - відповідно ширини першого і другого відбивачів в частках ширини панелі сонячної батареї b; Кк - коефіцієнт концентрації від складеного концентратора.
Як видно на фіг.3, починаючи з сумарною ширини відбивачів, що дорівнює приблизно двом з половиною значенням ширини панелі сонячної батареї, коефіцієнт концентрації світлового потоку при використанні складеного концентратора перевищує аналогічний коефіцієнт для одинарного концентратора. Це дозволяє приблизно в тій же пропорції підвищити вихідну потужність сонячної батареї.
Використання пропонованого винаходу дозволяє знизити необхідну площу сонячних елементів при еквівалентній потужності сонячної батареї. Це веде до зниження вартості сонячних батарей як для космічних апаратів, так і для сонячних батарей наземного застосування.
З відомих заявнику патентно-інформаційних матеріалів не виявлено сукупність ознак, схожих з сукупністю ознак, що заявляється.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Панель сонячної батареї з концентратором у вигляді плоских відбивачів по одній або більше сторін панелі, яка відрізняється тим, що концентратор складається з двох відбивачів, які встановлюють таким чином, що потік сонячного світла, відбитий від першого і другого відбивачів, поступово падає на панель сонячної батареї, перший відбивач з'єднують однією стороною з бічною стороною панелі сонячної батареї під кутом 1 між тильною поверхнею відбивача і площиною панелі батареї і його ширина дорівнює
де b - розмір панелі сонячної батареї, нормальний до її бічній стороні, до іншої сторони першого відбивача приєднують другий відбивач під кутом 2 між його тильною поверхнею і площиною панелі сонячної батареї і його ширина дорівнює
причому кути 1 і 2 вибирають в діапазоні 45 ° < 1 < 2 <90 °.
Версія для друку
Дата публікації 03.02.2007гг
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.