| 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 RU2044231
КОЛЛЕКТОР СОЛНЕЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
Ім'я винахідника: Кодимський Д.Е .; Гордін Б.І. .; Гущин Ю.А .; Зітта Н.Ф .; Тарасов А.Д.
Ім'я патентовласника: Науково-дослідний інститут з передачі електроенергії постійним струмом високої напруги
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1992.09.29
Використання: в техніці безпосереднього перетворення енергії в електричну, зокрема в спорудах сонячних енергетичних установок і електростанцій. Суть винаходу: для зменшення забруднення світлопрозорого огорожі фотоелементів колектора сонячного випромінювання зовнішнє огородження має електропровідного покриття і клему заземлення, а саме огорожу встановлено на ізоляторі.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до перетворювачів сонячної енергії в теплову і електричну, а саме, до конструкцій колекторів сонячного випромінювання.
Відомий комбінований колектор сонячного випромінювання, що містить трубопровід з теплоносієм, яким є інертний газ або рідина, що контактує з токопоглощающім елементом, на якому встановлені фотоелементи, і світлопрозоре огорожу, причому теплопоглинальних елемент і огорожу при розміщенні колектора в фокусі концентратора можуть встановлюватися концентрично трубопроводу.
Недоліком відомого колектора є зниження його вихідної потужності на десятки відсотків внаслідок забруднення його прозорій поверхні пилоподібними частинками. Ці забруднення викликаються наявністю постійного електричного поля, створюваного власним електричним потенціалом колектора відносно "землі". У потужних геліоустановках величина потенціалу колектора щодо землі може досягати декількох кіловольт. Забруднення зовнішньої поверхні колектора викликає зниження вихідний електричної і теплової потужності, що видається установкою, з причини втрати частини світлового потоку, яка пов'язана з погіршенням оптичних характеристик покривного матеріалу колектора.
Зазначений недолік усувається шляхом зміни конструкції колектора.
Метою винаходу є така зміна конструкції, яке захищає колектор від запилення і збільшує вихідну потужність колектора сонячної установки.
Поставлена мета досягається тим, що на корпусі колектора встановлені ізолятори, на які кріпиться зовнішнє світлопрозоре огорожу, додатково має зовні, з боку світлового потоку, електропровідне світлопрозоре покриття, на якому встановлена клема заземлення.
Зовнішнє електропровідне світлопрозоре покриття може бути виконане у вигляді жорсткої сітки з електропровідного матеріалу (наприклад, металу).
У разі розміщення колектора в фокусі концентратора зовнішнє електропровідне покриття встановлено концентрично колектору.
Суть винаходу полягає в наступному. В колекторах сонячного випромінювання світловий потік, проходячи через світлопрозоре огорожу, що охороняє розташований всередині колектор сонячного випромінювання від несприятливих впливів навколишнього середовища, утилізується в колекторі. При цьому частина сонячної енергії перетворюється в електричну за допомогою розташованих в колекторі фотоелектричних перетворювачів.
У схемах сонячних електростанцій для отримання прийнятних електричних потужностей фотоелементи в колекторах (а і самі колектори) з'єднуються послідовно-паралельно, так що електричний потенціал фотоячейкі (фотоелементів) щодо "землі" може досягати декількох кіловольт.
Інша частина сонячної енергії утилізується в теплопоглинальних елементі колектора. Отримане тепло передається теплоносію, циркулюючому в трубопроводі колектора, і виводиться з колектора з метою подальшого використання для побутових або промислових потреб.
Зовнішнє світлопрозоре огорожу комбінованого колектора сонячного випромінювання по прототипу в умовах експлуатації буде забруднюватися притягає до огорожі під впливом електростатичних сил наявними в атмосфері зарядженими пилоподібними частинками, внаслідок чого ускладнюється підведення сонячного потоку безпосередньо до колектора сонячного випромінювання, зменшуються виробляються електрична і теплова потужності.
Дійсно, в навколишньому колектор атмосфері завжди знаходяться зважені частинки. В результаті природної радіації або в процесі коронування блізрасположенних електричних повітряних ліній в атмосфері з'являються носії електричних зарядів, які, зустрічаючи на своєму шляху зважену частку, приєднуються до неї, повідомляючи їй свій заряд. На заряджену частинку діють електростатичні сили, що викликаються електричним полем в просторі між колектором сонячного випромінювання і землею або заземленими частинами електроустановки. Під дією цих сил заряджені частинки рухаються до колектора, досягають світлопрозорого огорожі і утримуються на його поверхні, затінюючи колектор сонячного випромінювання.
Поступово на світлопрозорих огорожі шар непрозорих частинок збільшується так, що потужність колектора падає на десятки відсотків.
Для усунення цього ефекту пропонується колектор, з боку світового потоку забезпечити додатковим світлопрозорим покриттям з проводить електричний струм матеріалу, ізольованим від колектора і мають клему заземлення. Це покриття має бути світлопрозорим, так як встановлюється на шляху світлового потоку. Оскільки додаткове електропровідного покриття має заземлення, власне електричне поле сонячного колектора замикається всередині додаткового покриття. Таким чином, спрямований рух заряджених частинок до колектора припиняється, так як на них не буде впливати електростатична сила напруженості електричного поля.
Додаткове покриття повинне бути ізольоване від колектора для того, щоб на покритті можна було встановити електричний потенціал, відмінний від колектора (в даному випадку потенціал "землі"), для чого встановлена ізоляція (наприклад, ізолююча прокладка).
Додаткове покриття може бути виконане в різноманітних видах:
1) прозоре електропровідного покриття на зовнішній поверхні зовнішнього світлопрозорого огорожі колектора,
2) жорстка сітка з електропровідного матеріалу (наприклад, металу), розташована з зовнішнього боку колектора.
Виконання додаткового покриття у вигляді сітки з електропровідного матеріалу (варіант 2) є найбільш дешевим, проте в місцевостях з великою запиленістю і сильними вітрами деяка частина пилоподібних заряджених частинок буде заноситися вітром всередину колектора, потрапляти в його електростатичне поле і осідати на світлопрозорих огорожі. Тому цей варіант може ефективніше застосовуватися у відносно чистих атмосферних умовах.
Ефективним і порівняно недорогим є виконання додаткового покриття у вигляді електропровідного покриття на зовнішній поверхні зовнішнього світлопрозорого огорожі колектора (варіант 1), оскільки в область дії електростатичних сил заряджені пилоподібні частки через суцільне додаткове покриття проникнути не можуть навіть під дією сильного вітру.
Авторам не відомі конструкції колекторів сонячного випромінювання, що володіють перерахованими вище позитивними якостями (підвищення ККД, електричної та теплової потужності, спрощення експлуатації), на підставі чого можна говорити про наявність суттєвих відмінностей у даного (пропонованого) технічного рішення.
 |
 |
На фіг. 1 зображена конструкція плоского колектора сонячного випромінювання; на фіг. 2 конструкція колектора, розташованого в фокусі концентратора.
Колектор містить трубопровід 1 з теплоносієм (рідина або інертний газ), що контактує з теплопоглинальних елементом 2, на якому встановлені фотоелементи 3, світлопрозоре огорожу 4, який утворює з теплопоглинальних елементом 2 замкнуту порожнину 5.
З боку світлового потоку огорожі 4 забезпечується додатковим покриттям 6, виконаним з світлопрозорого матеріалу. Матеріал додаткового покриття 6 має здатність проводити електричний струм.
Додаткове електропровідного покриття 6 має ізоляцію 7 щодо корпусу 8 колектора та інших його елементів. Крім того, додаткове покриття 6 має клему для заземлення 9.
При виконанні колектора плоским всі його елементи встановлюються в корпусі 8. При розміщенні колектора в фокусі концентратора 10 (фіг. 2), наприклад Параболоциліндричні, теплопоглинальних елемент 2, фотоелементи 3, світлопрозоре огорожу 4 з додатковим світлопрозорим електропровідним покриттям 6 встановлюються концентрично трубопроводу 1 і закріплюються на ньому.
У колекторі використовуються фотоелементи 3, наприклад напівпровідникові, на основі різних модифікацій кремнію або арсеніду галію. Конструктивно фотоелементи можуть представляти із себе плоскі пластини або гнучкі тонкі плівки.
Огорожа 4 виконується з світлопрозорого матеріалу, наприклад зі скла або пластмаси. Порожнина 5, утворена огорожею 4 і теплопоглинальних елементом 2, може бути вакуумована або заповнена інертним газом або прозорою теплоаккумулирующей хімічно нейтральною рідиною.
При висвітленні колектора на його деталях виникає електричний потенціал, величина якого визначається кількістю послідовно з'єднаних фотоелементів. Під впливом цього потенціалу заряджені пилоподібні частки, що знаходяться в атмосфері, під впливом електростатичних сил можуть притягатися до колектора і осідати на світлопрозорих огорожі 4, погіршуючи його прозорість. Для запобігання забруднення колектора на зовнішню поверхню зовнішнього світлопрозорого огорожі 4 додатково наносять електропровідне світлопрозоре покриття 6, на якому встановлена клема заземлення 9. Покриття 6 може бути виконано, наприклад, на основі суміші оксидів олова і індію. Покриття 6 може бути виконано у вигляді сітки з електропровідного матеріалу, наприклад з нержавіючої сталевого дроту з розміром осередку 5-10 мм. Діаметр дроту повинен бути мінімальним з точки зору забезпечення механічної міцності з тим, щоб забезпечити високий коефіцієнт пропускання сонячного потоку, наприклад діаметр проводу може бути обраний в межах 0,15-0,2 мм. Покриття 6 за допомогою контакту 9 пов'язане з "землею" (має заземлення).
Оскільки щільність струму, що викликається рекомбінацією підходять до додатковому покриттю 6 заряджених пилоподібних частинок, незначна, то поперечний переріз S токопроводов, що з'єднують додаткове покриття 6 з "землею", буде визначатися тільки їх механічну міцність, тобто S> 1-2 мм.
Зовнішнє світлопрозоре огорожу 4 з додатковим електропровідним світлопрозорим покриттям 6 має електричну ізоляцію 7 (фіг. 1) щодо колектора. У плоскому колекторі (фіг. 1) за формою ізоляційна деталь 7, що виготовляється з діелектрика, наприклад склотекстоліти, може бути продовженням верхньої частини корпусу 8. У циліндричному колекторі 8 (фіг. 2) ізоляцією служитиме діелектрик, що заповнює порожнину 5 (інертний газ, хімічно нейтральна рідина або вакуум).
З торців циліндричного колектора огорожу 4 з додатковим покриттям 6 підтримується ізоляційними пластинами, виготовленими з діелектрика і закріпленими на трубопроводі 1.
КОЛЛЕКТОР працює наступним чином
Сонячне випромінювання, що проходить через огорожу 4 і покриття 6 поглинається фотоелементами 3 і теплопоглинальні елементами 2. Частина енергії, поглиненої фотоелементами, перетворюється в електрику, інша частина в тепло і передається теплоносію. Випромінювання, поглинене безпосередньо теплопоглинальних елементом 2, повністю перетворюється в тепло і і відводиться від колектора за допомогою теплоносія в трубопроводі 1. При роботі фотоелементів навколо колектора утворюється електростатичне поле, прітягі- вающее заряджені запиляющіе частки з навколишньої атмосфери. Електростатичне поле колектора нейтралізують, поєднуючи додаткове струмопровідні покриття 6 зовнішнього світлопрозорого огорожі 4 через клему заземлення 9 з "землею". При цьому електростатичні сили притягання до колектора не діють на заряджені запиляющіе частки, що знаходяться в навколишній атмосфері.
Ефективність описаного пристрою залежить від конкретних конструкцій колектора і характеристики місця його установки. Найбільший ефект від застосування пропонованих конструкцій виникає при використанні подібних конструкцій в кол лекторів сонячних електростанцій, розташованих в районах з сухим кліматом.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. КОЛЛЕКТОР СОЛНЕЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ, що містить приймач випромінювання у вигляді фотоелементів і встановлене з зазором щодо останніх щонайменше одне світлопрозоре огорожу, що відрізняється тим, що зовнішнє світлопрозоре огорожу забезпечено зовні електропровідним світлопрозорим покриттям зі встановленою на ньому клеми заземлення.
2. Колектор по п.1, що відрізняється тим, що електропровідного покриття виконано у вигляді жорсткої сітки.
3. Колектор по пп. 1 і 2, що відрізняється тим, що при корпусному виконанні колектора світлопрозоре огорожу закріплено на корпусі через ізолятори.
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.