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 RU2191329

СОНЯЧНИЙ МОДУЛЬ з концентраторами

Ім'я винахідника: Безруких П.П .; Беленов А.Т .; Ківалов С.Н .; Поляков В.І .; Стребков Д.С .; Тверьяновіч Е.В.
Ім'я патентовласника: Державна наукова установа Всеросійський науково -дослідний інститут електрифікації сільського господарства
Адреса для листування: 109456, Москва, 1-й Вишняківська пр-д, 2, ВІЕСХ, ОНТИ і патентування, О.В.Голубевой
Дата початку дії патенту: 2001.02.20

Винахід відноситься до області гелиотехники, зокрема стосується створення сонячних модулів з концентраторами сонячного випромінювання для вироблення електрики і тепла. Суть винаходу полягає в тому, що поперечний переріз циліндричного концентратора виконано з двома радіусами, причому коло радіуса r сполучається з окружністю більшого радіуса R в площині, на якій розташовані центри обох радіусів, перпендикулярній площині, що сприймає випромінювання. Приймач випромінювання може бути розташований в площині радіуса r, поєднаної з площиною сполучення кіл з радіусами r і R. Винахід має забезпечити збільшення концентрації випромінювання на приймачі випромінювання.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області геліотехніці, зокрема стосується створення сонячних модулів з концентраторами сонячного випромінювання для вироблення електрики і тепла.

Відомий сонячний модуль (аналог) для вироблення тепла та електрики, в якому приймач випромінювання, в даному випадку сонячні елементи, розташований на поверхні виходу випромінювання з концентратора, виконаного у вигляді Параболоциліндричні відбиває (пат. США 4045246 від 11.08.75, нац. Кл . 136/89, 126/270, МКІ H 01 L 35/00).

Сонячне випромінювання в зазначеному модулі приходить на сенсорну поверхню, потрапляє на стінки концентратора, відбивається і приходить на сонячні елементи, розташовані на поверхні виходу випромінювання, при цьому надлишкове тепло з сонячних елементів знімається протікає рідиною. Такі модулі з концентраторами мають такі недоліки: вони займають великий обсяг, т. Е. Мають велику матеріаломісткість при відносно низькій концентрації випромінювання.

Відомий сонячний фотоелектричний модуль з концентратором (прототип), що складається з циліндричного концентратора з сприймає сонячне випромінювання площиною, поперечний переріз концентратора виконано по колу радіуса r, і приймача випромінювання з двосторонньої робочої поверхнею, розташованого в площині радіуса r (патент Франції 2342558, опубл. 23.09 .77, МКІ H 01 L 31/08, G 02 В 5/08). Сонячне випромінювання приходить на сенсорну площину, на якій встановлена ​​частина приймача випромінювання, виконана у вигляді сонячних елементів з двосторонньою фоточутливістю, частина сонячного випромінювання потрапляє безпосередньо на лицьову сторону приймача випромінювання, розташованого на сприймає площині в межах радіусу r. Через другу частину сприймає площині, що має і розмір r, випромінювання проходить на концентратор, відбивається і потрапляє на тильну сторону приймача випромінювання. Концентрація (геометрична) випромінювання на сонячних елементах, що дорівнює відношенню площі сприймає площині (2r) до площі сонячних елементів (r) становить в цьому випадку 2.

Недоліком відомого рішення є низька концентрація випромінювання на сонячних елементах, яка в ідеальному випадку дорівнює 2, а в реальних умовах з урахуванням відображення від циліндричного концентратора складе 1,5-1,6, що призводить до незначної зміни як вартісних характеристик модуля (для фотоелектричних модулів ), так і теплотехнічних параметрів (для комбінованих модулів для вироблення електрики і тепла).

Запропоноване винахід вирішує таку технічну задачу: збільшує концентрацію випромінювання на приймачі випромінювання.

Для досягнення зазначеного результату поперечний переріз циліндричного концентратора виконано двома радіусами, причому коло радіуса r сполучається з окружністю більшого радіуса R в площині, на якій розташовані центри обох радіусів, перпендикулярній площині, що сприймає випромінювання. Приймач випромінювання може бути розташований в площині радіуса r, поєднаної з площиною сполучення кіл з радіусами r і R.

Ознаки, що відрізняють запропоноване технічне рішення від найбільш близького рішення за патентом Франції 2342558 полягають в наступному.

Збільшення площі, що сприймає сонячне випромінювання, площині відбувається за рахунок того, що частина поперечного перерізу циліндричного концентратора виконано з радіусом r, а інша частина виконана з великим радіусом R, а площа приймача випромінювання пропорційна меншому радіусу r.

Ще більше можна підняти концентрацію на приймачі випромінювання, якщо площину з приймачем випромінювання поєднана з площиною сполучення кіл радіусів r і R, розташованої перпендикулярно сприймає сонячне випромінювання площиною.

На фіг. 1 і 2 представлені поперечні перерізи сонячного модуля з циліндричним концентратором і схема проходження сонячних променів.

Сонячний модуль з концентратором (фіг.1), що складається з циліндричного концентратора 1 з сприймає сонячне випромінювання площиною 2, поперечний переріз концентратора виконано по колу з радіусом r і приймача випромінювання 3 з двосторонньої робочої поверхнею, розташованої в площині радіуса r. Поперечний переріз циліндричного концентратора 1 виконано двома радіусами r і R, причому коло радіуса r сполучається з окружністю більшого радіуса R в площині 4, на якій розташовані центри _О1 і O ₂ обох радіусів, перпендикулярній площині 2, що сприймає сонячне випромінювання.

Приймач випромінювання 3 (фіг.2) може бути розташований в площині радіуса r, поєднаної з площиною 3 сполучення кіл з радіусами r і R.

Крім того, на фіг.1 і 2 зображено: сонячні промені l _1, l _2, l _3, l _4, l ₅ і схема їх проходження по концентратора; апертурний кут ; розмір вільної поверхні концентратора L.

Працює модуль наступним чином. Сонячне випромінювання (фіг.1) приходить на сенсорну площину 2. Частина випромінювання, наприклад промінь l _1, безпосередньо потрапляє на лицьову сторону приймача випромінювання 3 з двосторонньої робочої поверхнею, встановленого в площині радіуса r з центром O ₁ на площині 4 сполучення. Як приймач можуть бути використані сонячні елементи з двосторонньої фоточутливістю, сонячні колектори для отримання гарячого теплоностітеля, а й комбіновані модулі на основі сонячних колекторів з встановленими на них сонячними елементами для вироблення тепла та електрики. Луч l ₂ перетинає сприймає площину 2, відбивається від середньої частини концентратора 1 і потрапляє на тильну сторону приймача випромінювання 3. Луч l ₃ з периферії концентратора 1 відбивається від частини концентратора, утвореної окружністю R, потім від частини концентратора, утвореної окружністю r, і потрапляє на тильну сторону приймача випромінювання 3. у варіанті модуля, де приймач випромінювання 3 розташований в площині 4 сполучення кіл з радіусами r і R (фіг.2), периферійний промінь l ₄ потрапляє на частину концентратора з радіусом R, потім на частину концентратора з радіусом r, потім на тильну сторону приймача випромінювання 3. Луч l ₅ від концентратора потрапляє на лицьову сторону приймача випромінювання 3.

Можна показати, що концентрація (К) випромінювання за спрощеним варіантом фіг.1 підраховується за формулою

K = (L + r) / r, (1)

при = 60 ^o, L = ^Rcos30 o; R = 2r; К = 2,7.

У варіанті з фіг.2 концентрація підраховується наступним чином:

R = L / r, (2)

при L = ^Rcos30 o; = 60 ^o, R = 4r, К = 3,46.

Таким чином, пропоновані модулі мають геометричну концентрацію сонячного випромінювання на приймачі випромінювання від 2,7 до 3,5 (у прототипу 2), що в реальних умовах (при коефіцієнті відбиття концентратора 0,85) концентрація складе 2,3-2,9 ( для прототипу 1,5-1,7). Збільшення концентрації на 50-70% призведе до зниження вартості модуля на 30-40%, тому що зниження вартості не пропорційно збільшенню концентрації.

Приклад виконання сонячного модуля з концентратором.

Приклад 1. Сонячний модуль має дзеркальний циліндричний концентратор (фіг. 1), що складається з дзеркального відбивача радіуса r = 0,25 м і дзеркального відбивача з радіусом R = 0,5 м. Розміри приймача випромінювання, виконаного у вигляді сонячних елементів з двосторонньою фоточутливістю : ширина 0,7 м, довжина 1,25 м, висота 0,25 м, апертурний кут = 60 ^o, коефіцієнт геометричній концентрації 2,8, коефіцієнт відображення концентратора 0,8, номінальна потужність модуля 75 Вт (при сонячної радіації тисячі Вт / м ^2), напруга 12 В.

Приклад 2. Сонячний модуль з фіг.2 має концентратор, що складається з відбивача радіусом r = 0,2 м, пов'язаний з відбивачем радіусом R = 0,8 м, розмір L = 0,7 м. Приймач 3 виконаний у вигляді металевого абсорбера з прокачуванням рідкого теплоносія і сонячними елементами, встановленими на обох сторонах абсорбера під захищеними стеклами. Розміри приймача випромінювання: ширина r = 0,4 м, довжина 1,25 м, геометрична концентрація 3,46, коефіцієнт відображення концентратора 0,8, електрична потужність модуля 75 Вт (при сонячної радіації 1000 Вт / м ^2), теплова потужність 0 , 5 кВт.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Сонячний модуль з концентратором, що складається з циліндричного концентратора з сприймає сонячне випромінювання площиною і приймача випромінювання з двосторонньої робочої поверхнею, що відрізняється тим, що поперечний переріз циліндричного концентратора виконано двома радіусами, причому коло радіуса r сполучається з окружністю більшого радіуса R в площині, на якій розташовані центри обох радіусів, перпендикулярній площині, що сприймає сонячне випромінювання, а приймач випромінювання розташований в площині радіуса r кола концентратора.

2. Сонячний модуль з концентратором по п.1, що відрізняється тим, що приймач випромінювання розташований в площині радіуса r, поєднаної з площиною сполучення кіл з радіусами r і R.

Версія для друку
Дата публікації 24.03.2007гг

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