RU132258U1 - THERMOPHOTOELECTRIC MODULE WITH PARABOLOTORIC CONCENTRATE OF SOLAR RADIATION - Google Patents

THERMOPHOTOELECTRIC MODULE WITH PARABOLOTORIC CONCENTRATE OF SOLAR RADIATION Download PDF

Info

Publication number
RU132258U1
RU132258U1 RU2012154821/06U RU2012154821U RU132258U1 RU 132258 U1 RU132258 U1 RU 132258U1 RU 2012154821/06 U RU2012154821/06 U RU 2012154821/06U RU 2012154821 U RU2012154821 U RU 2012154821U RU 132258 U1 RU132258 U1 RU 132258U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrator
receiver
solar radiation
cylindrical
parabolotoric
Prior art date
Application number
RU2012154821/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Майоров
Владимир Анатольевич Панченко
Станислав Николаевич Трушевский
Владимир Захарович Трубников
Original Assignee
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) filed Critical Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Priority to RU2012154821/06U priority Critical patent/RU132258U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU132258U1 publication Critical patent/RU132258U1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Abstract

Теплофотоэлектрический модуль с параболоторическим концентратором солнечного излучения, содержащий концентратор и фотоэлектрический приемник расположенный в фокальной области с равномерным распределением концентрированного излучения, содержит параболоторический концентратор и цилиндрический теплофотоэлектрический приемник с устройством протока воды, который установлен в фокальной области, а концентратор представляет собой тело вращения с зеркальной внутренней поверхностью отражения и выполнен составным по принципу собирания отраженных лучей в двух фокальных областях из отдельных частей концентратора, при этом нижняя часть концентратора концентрирует солнечное излучение в соответствии с условием равномерной освещенности поверхности фотоэлектрической части теплофотоэлектрического приемника, выполненного в виде цилиндра из скоммутированных высоковольтных фотоэлектрических преобразователей длиной hи радиусом r, а верхняя часть концентратора концентрирует солнечное излучение в соответствии с условием равномерной освещенности тепловой части теплофотоэлектрического приемника (торцевой поверхности) цилиндрического теплофотоэлектрического приемника радиусом r, устройство протока воды представляет собой внутреннюю полость цилиндрического теплофотоэлектрического приемника, в которую коаксиально вставлен полый цилиндр с воронкой на верхнем торце для слива воды.A thermal photovoltaic module with a parabolotoric solar radiation concentrator, containing a concentrator and a photoelectric detector located in the focal region with a uniform distribution of concentrated radiation, contains a parabolotoric concentrator and a cylindrical thermophotovoltaic receiver with a water flow device that is installed in the focal region, and the concentrator is a rotation body with a mirror internal reflection surface and made integral according to the principle of collecting reflected rays in two focal regions from separate parts of the concentrator, while the lower part of the concentrator concentrates solar radiation in accordance with the condition of uniform illumination of the surface of the photoelectric part of the photovoltaic receiver, made in the form of a cylinder of commutated high-voltage photoelectric converters of length h and radius r, and the upper part of the concentrator solar radiation in accordance with the condition of uniform illumination of the thermal part of the heat photo of an electric receiver (end surface) of a cylindrical thermophotovoltaic receiver of radius r, the water flow device is an internal cavity of a cylindrical thermophotovoltaic receiver, into which a hollow cylinder with a funnel at the upper end to drain water is coaxially inserted.

Description

Полезная модель относится к гелиотехнике и конструкции солнечных модулей с фотоэлектрическими и тепловыми приемниками солнечного излучения и концентраторами.The utility model relates to solar engineering and the design of solar modules with photovoltaic and thermal receivers of solar radiation and concentrators.

Известны солнечные модули с фотоэлектрическими преобразователями (ФЭП) и концентраторами солнечного излучения в виде параболоида (Стребков Д.С., Росс М.Ю., Джайлани А.Т., Митина И.В. «Солнечная установка с концентратором» Патент РФ №2396493, Бюл. №22, 2010).Known solar modules with photovoltaic converters (PECs) and solar radiation concentrators in the form of a paraboloid (Strebkov DS, Ross M.Yu., Dzhaylani AT, Mitina IV "Solar installation with a concentrator" RF patent №2396493 Bul. No. 22, 2010).

Недостатками известных солнечных модулей, имеющих концентраторы, создающие в плоскости фотоэлектрического преобразователя высокие концентрации в фокальной плоскости, достигающие 2000 крат и более, которые не могут быть использованы кремниевыми планарными ФЭП.The disadvantages of the known solar modules having hubs that create high concentrations in the focal plane in the plane of the photoelectric converter, reaching 2,000 times or more, which cannot be used by silicon planar PECs.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является солнечный фотоэлектрический модуль, состоящий из параболоидного концентратора типа «Фокон» и фотоэлектрический преобразователя расположенного в фокальной плоскости с равномерным распределением концентрированного излучения (Арбузов Ю.Д., Бабаев Ю.А., Евдокимов В.М., Левинскас А.Л., Майоров ВА., Ясайтис Д-Ю.Ю. «Концентратор солнечной энергии». Патент СССР №1794254, 3.04.91.).Closest to the proposed utility model is a solar photovoltaic module consisting of a Fokon type paraboloid concentrator and a photovoltaic transducer located in the focal plane with a uniform distribution of concentrated radiation (Arbuzov Yu.D., Babaev Yu.A., Evdokimov V.M., Levinskas A.L., Mayorov V.A., Yasaitis D-Yu. Yu. “Solar energy concentrator. USSR Patent No. 1794254, 3.04.91.).

Недостатками известного солнечного фотоэлектрического модуля являются:The disadvantages of the known solar photovoltaic module are:

- снижение КПД планарными кремниевыми фотоэлектрическими приемниками ФЭП при высоких концентрациях солнечного излучения;- reduction of efficiency by planar silicon photovoltaic photoelectric detectors at high solar radiation concentrations;

- расположение оптического фокуса на оси фотоэлектрического модуля и концентрическое распределение освещенности поверхности фотоприемника ограничивают конфигурацию и тип применяемых ФЭП (возможно применение только круглых планарных ФЭП);- the location of the optical focus on the axis of the photovoltaic module and the concentric distribution of the illumination of the surface of the photodetector limit the configuration and type of applied photoconductors (only circular planar photoconductors can be used);

- низкие напряжения на одном планарном ФЭП (~0,5 В) приводят к необходимости последовательной коммутации большого числа ФЭП в солнечном фотоэлектрическом модуле, чтобы набрать напряжение 12 В и выше, приемлемое для дальнейшего использования в электрических аккумуляторах, инверторах постоянного тока в переменный и т.п.- low voltages on one planar PEC (~ 0.5 V) lead to the need for sequential switching of a large number of PECs in the solar photovoltaic module in order to gain a voltage of 12 V or higher, acceptable for further use in electric batteries, DC inverters, and so on .P.

Последовательная коммутация большого числа ФЭП уменьшает надежность системы, т.к. выход из строя одного элемента цепи приводит к отказу всей цепи.Serial switching of a large number of photomultipliers reduces the reliability of the system, because failure of one element of the circuit leads to a failure of the entire circuit.

Задачей предлагаемой полезной модели является выработка электрической и тепловой энергии и обеспечение более эффективной работы солнечного теплофотоэлектрического модуля при высоких концентрациях за счет равномерного освещения солнечным излучением фотоэлектрического приемника.The objective of the proposed utility model is the generation of electrical and thermal energy and the provision of more efficient operation of the solar photovoltaic module at high concentrations due to the uniform illumination of the photoelectric receiver with solar radiation.

В результате использования предлагаемой полезной модели осуществляется получение на одном фотоэлектрическом преобразователе (модуле) технически приемлемого напряжения (12 В и выше), повышение КПД фотоэлектрического преобразования; получение горячего водоснабжения и снижение стоимости вырабатываемой энергии, на боковой поверхности цилиндрического теплофотоэлектрического приемника с высоковольтными фотоэлектрическими преобразователями формируется равномерная освещенность концентрированного излучения; на торцевой поверхности цилиндрического теплофотоэлектрического приемника формируется освещенность концентрированного излучения для нагрева проточной воды.As a result of using the proposed utility model, a technically acceptable voltage (12 V and higher) is obtained on one photoelectric converter (module), and the efficiency of the photoelectric conversion is increased; obtaining hot water supply and reducing the cost of generated energy, uniform illumination of concentrated radiation is formed on the side surface of a cylindrical thermophotoelectric receiver with high-voltage photoelectric converters; on the end surface of a cylindrical thermophotoelectric receiver, illumination of concentrated radiation is formed to heat running water.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый теплофотоэлектрический модуль с параболоторическим концентратором солнечного излучения, содержащий концентратор и фотоэлектрический приемник расположенный в фокальной области с равномерным распределением концентрированного излучения, содержит параболоторический концентратор и цилиндрический теплофотоэлектрический приемник с устройством протока воды, который установлен в фокальной области, а концентратор, представляет собой тело вращения с зеркальной внутренней поверхностью отражения и выполнен составным по принципу собирания отраженных от отдельных частей концентратора лучей в двух фокальных областях, при этом нижняя часть концентратора концентрирует солнечное излучение, в соответствии с условием равномерной освещенности поверхности фотоэлектрической части теплофотоэлектрического приемника, выполненного в виде цилиндра из скоммутированных высоковольтных фотоэлектрических преобразователей длиной hо и радиусом rо, а верхняя часть концентратора концентрирует солнечное излучение в соответствии с условием равномерной освещенности тепловой части теплофотоэлектрического приемника (торцевой поверхности) цилиндрического теплофотоэлектрического приемника радиусом rо, устройство протока воды представляет собой внутреннюю полость цилиндрического теплофотоэлектрического приемника, в которую коаксиально вставлен полый цилиндр с воронкой на верхнем торце для слива воды.The above technical result is achieved in that the proposed photovoltaic module with a parabolotor solar concentrator, comprising a concentrator and a photovoltaic receiver located in the focal region with a uniform distribution of concentrated radiation, contains a parabolotor concentrator and a cylindrical thermophotoelectric receiver with a water flow device that is installed in the focal region, and a hub is a body of revolution with a mirror internal the lower reflection surface and made composite according to the principle of collecting the rays reflected from the individual parts of the concentrator in two focal areas, while the lower part of the concentrator concentrates solar radiation, in accordance with the condition of uniform illumination of the surface of the photoelectric part of the heat-photovoltaic receiver, made in the form of a cylinder of commutated high-voltage photoelectric converters length h о and radius r о , and the upper part of the concentrator concentrates solar radiation in accordance with the condition of uniform illumination of the thermal part of the heat-photoelectric receiver (end surface) of a cylindrical heat-photoelectric receiver of radius r о , the water flow device is an internal cavity of a cylindrical heat-photoelectric receiver, into which a hollow cylinder with a funnel at the top end is coaxially inserted to drain the water.

На боковой поверхности цилиндрического теплофотоэлектрического приемника с высоковольтными фотоэлектрическими преобразователями формируется равномерная освещенность концентрированного излучения; на торцевой поверхности цилиндрического теплофотоэлектрического приемника формируется освещенность концентрированного излучения для нагрева проточной воды.On the side surface of a cylindrical thermophotovoltaic receiver with high-voltage photoelectric converters, uniform illumination of concentrated radiation is formed; on the end surface of a cylindrical thermophotoelectric receiver, illumination of concentrated radiation is formed to heat running water.

Сущность полезной модели поясняется фиг.1, 2, 3, 4.The essence of the utility model is illustrated in figures 1, 2, 3, 4.

На фиг.1 представлена схема конструкции теплофотоэлектрического модуля с составным параболоторическим концентратором солнечного излучения.Figure 1 presents a design diagram of a photovoltaic module with a composite parabolotoric concentrator of solar radiation.

На фиг.2 представлена схема конструкции цилиндрического теплофотоэлектрического приемника с системой протока воды.Figure 2 presents the design diagram of a cylindrical thermophotovoltaic receiver with a water flow system.

На фиг.3 представлены графики зависимости температуры нагрева воды на выходе теплофотоэлектрического приемника от расхода проточной воды при разной мощности концентрированного излучения.Figure 3 presents graphs of the temperature of the heating water at the outlet of the photovoltaic receiver from the flow rate of flowing water at different powers of concentrated radiation.

На фиг.4 представлены графики зависимости температуры нагрева воды - на боковой (фотоэлектрической) и - торцевой (тепловой) частях системы протока воды теплофотоэлектрического приемника от расхода проточной воды.Figure 4 presents graphs of the temperature of water heating on the side (photovoltaic) and - end (thermal) parts of the water flow system of the photovoltaic receiver from the flow rate of running water.

Теплофотоэлектрический модуль содержит составной параболоторический концентратор 1, нижняя часть параболоторического концентратора 2 создает фокальную область на поверхности теплофотоэлектрического приемника 3 на его цилиндрической фотоэлектрической части 4 высотой hо, радиусом rо; верхняя часть параболоторического концентратора 5 создает фокальную область на тепловой части цилиндрического теплофотоэлектрического приемника торцевой поверхности 6 радиусом rо и устройством протока воды, где вход холодной воды осуществляется через патрубок 7, а выход теплой воды через патрубок 8.The thermophotovoltaic module contains a composite parabolotoric concentrator 1, the lower part of the parabolotoric concentrator 2 creates a focal region on the surface of the thermophotovoltaic receiver 3 on its cylindrical photoelectric part 4 of height h about , radius r about ; the upper part of the parabolotoric concentrator 5 creates a focal region on the thermal part of the cylindrical thermophotovoltaic receiver of the end surface 6 of radius r о and a water flow device, where the cold water inlet through the pipe 7, and the warm water out through the pipe 8.

Теплофотоэлектрический приемник 3 с системой протока воды на фиг.2 состоит из алюминиевого цилиндра, на котором расположена фотоэлектрическая часть 4 с закрепленными высоковольтными ФЭП на боковой поверхности длиной hо и радиусом rо, а также тепловая часть 6 (торцевая поверхность). Во внутреннюю полость цилиндрического теплофотоэлектрического приемника 3 вставлен полый цилиндр 9 с входом холодной воды через патрубок 7, с воронкой 10 на верхнем торце и выходом теплой воды через патрубок 8.The thermophotovoltaic receiver 3 with the water flow system in FIG. 2 consists of an aluminum cylinder on which the photovoltaic part 4 is located with fixed high-voltage photovoltaic cells on the side surface of length h о and radius r о , as well as thermal part 6 (end surface). A hollow cylinder 9 is inserted into the internal cavity of the cylindrical thermophotovoltaic receiver 3 with the inlet of cold water through the pipe 7, with a funnel 10 at the upper end and the outlet of warm water through the pipe 8.

На основании предложенной системы уравнений определяется зависимость температуры нагрева проточной воды от конструктивных параметров параболоторического концентратора, теплофотоэлектрического приемника, системы протока воды, расхода проточной воды:Based on the proposed system of equations, the dependence of the heating temperature of running water on the design parameters of a parabolotoric concentrator, a thermophotoelectric receiver, a water flow system, and flowing water flow is determined:

m=Pц/cр(tвых ц-tвх); W=m/(ρF); Re=wl/ν Gr=gβ(tвых ц-tвх)l3/ν2, β=(ρ1-ρ2)/ρ1(tвых ц-tвх)]; Nu=B(Grж/Prж)n(Prж/Prст)0,25; α=Nuλ/l; Qводы+Qконв+Qизл=Pцил; Qконв=αвозд(tст-tа)Fвозд;

Figure 00000002
; Qводы=α(tст-tсред)Fw; t=tвых ц+0,8Pторц/(cрm)б,m = P c / c p (t output c -t in ); W = m / (ρF); Re = wl / ν Gr = gβ (t output c -t in ) l 3 / ν 2 , β = (ρ 1 -ρ 2 ) / ρ 1 (t output c -t in )]; Nu = B (Gr w / Pr w ) n (Pr w / Pr st ) 0.25 ; α = Nuλ / l; Q water + Q conv + Q outl = P cyl ; Q conv = α air (t st -t a ) F air ;
Figure 00000002
; Q water = α (t st -t environments ) F w ; t = t output q + 0.8P butt / (c p m) b,

где ρ - плотность воды, F - площадь поперечного сечения протока воды; Re - число Рейнольдса; l - высота цилиндра; ν - кинематическая вязкость воды; Рr - число Прандтля; Gr - число Грасгофа; Nu - число Нуссельда; tвых ц - температура воды на выходе из кольцевого зазора цилиндрической части приемника; где tст и Fw - температура и площадь цилиндрической стенки, соприкасающейся с водой, W - средняя по сечению скорость потока; g - ускорение земного притяжения, β - температурный коэффициент объемного расширения воды. α - коэффициент теплоотдачи; Qводы - тепловой поток, уносимый водой в кольцевом зазоре; Qконв и Qизл - тепловые потери боковой поверхности цилиндра в окружающую среду конвекцией и излучением; Та - абсолютные температуры излучающей поверхности и окружающей среды; Fвозд - площадь поверхности теплосброса; ε - степень черноты; σ - постоянная Стефана-Больцмана; λ - коэффициент теплопроводности воды при средней температуре; Рц - тепловой поток цилиндрической поверхности приемника; Рторц - тепловой поток торцевой поверхности приемника. Индексы «ж» и «ст» относятся к жидкости и стенке.where ρ is the density of water, F is the cross-sectional area of the water duct; Re is the Reynolds number; l is the height of the cylinder; ν is the kinematic viscosity of water; Pr is the Prandtl number; Gr is the Grashof number; Nu is the Nusseld number; t o c - water temperature at the outlet of the annular gap of the cylindrical part of the receiver; where t article and F w is the temperature and area of the cylindrical wall in contact with water, W is the average flow velocity over the cross section; g is the acceleration of gravity, β is the temperature coefficient of volume expansion of water. α is the heat transfer coefficient; Q of water - heat flow carried away by water in the annular gap; Q Conv and Q outl - heat loss of the lateral surface of the cylinder into the environment by convection and radiation; T a - the absolute temperature of the radiating surface and the environment; F air - surface area of the heat discharge; ε is the degree of blackness; σ is the Stefan-Boltzmann constant; λ is the coefficient of thermal conductivity of water at an average temperature; R c - heat flow of the cylindrical surface of the receiver; P end - the heat flux of the end surface of the receiver. The indices "g" and "st" refer to the fluid and the wall.

На основании приведенных формул произведен расчет зависимости температуры нагрева воды на выходе системы протока воды теплофотоэлектрического приемника от расхода проточной воды при разной мощности концентрированного излучения (фиг.3), а также расчет зависимости температуры нагрева воды - на боковой (фотоэлектрической) и - торцевой (тепловой) частях системы протока воды теплофотоэлектрического приемника от расхода проточной воды (фиг.4).Based on the above formulas, the dependence of the temperature of the water heating at the outlet of the water flow system of the photovoltaic receiver on the flow rate of the flowing water at different power of concentrated radiation is calculated (Fig. 3), as well as the dependence of the temperature of the water heating on the side (photoelectric) and end (thermal ) parts of the water flow system of the photovoltaic receiver from the flow of flowing water (figure 4).

Работает теплофотоэлектрический модуль с параболоторическим концентратором солнечного излучения следующим образом.A thermophotoelectric module with a parabolotoric concentrator of solar radiation works as follows.

Солнечное излучение, попадая на поверхность параболоторического концентратора 1 от нижней его составной части 2, отражается таким образом, чтобы обеспечивалась достаточно равномерная концентрация лучей на фотоэлектрической части 4 теплофотоэлектрического приемника 3 модуля, который выполнен в виде цилиндра радиусом rо из скоммутированных высоковольтных фотоэлектрических преобразователей высотой hо с устройством ввода проточной воды 7, нагревая при этом воду между внутренней поверхностью цилиндра с закрепленными высоковольтными фотоэлектрических преобразователей 5 и внешней поверхностью полого цилиндра 9 (в кольцевом зазоре) до температуры не снижающей их эффективную работу;Solar radiation falling on the surface of the parabolotor concentrator 1 from its lower component 2 is reflected in such a way that a sufficiently uniform concentration of rays on the photovoltaic part 4 of the thermophotovoltaic receiver 3 of the module is provided, which is made in the form of a cylinder of radius r о from switched high-voltage photovoltaic converters of height h about with the input device for running water 7, while heating the water between the inner surface of the cylinder with fixed high-voltage phot electric transducers 5 and the outer surface of the hollow cylinder 9 (in the annular gap) to a temperature that does not reduce their effective operation;

Солнечное излучение, попадая на поверхность параболоторического концентратора 1 от верхней его составной части 5, отражается таким образом, чтобы обеспечивалась достаточно равномерная концентрация лучей на тепловой части 6 цилиндрического теплофотоэлектрического приемника 3 радиусом rо, нагревая проточную воду, проходящую через воронку 10 и выходящую через патрубок 8, до определенной температуры.Solar radiation falling on the surface of the parabolotor concentrator 1 from its upper component 5 is reflected in such a way that a sufficiently uniform concentration of rays is ensured on the thermal part 6 of the cylindrical thermophotoelectric receiver 3 of radius r о , heating the flowing water passing through the funnel 10 and exiting through the pipe 8, to a certain temperature.

Пример выполнения теплофотоэлектрического модуля с параболоторическим концентратором солнечного излучения.An example of a thermophotoelectric module with a parabolotoric concentrator of solar radiation.

Концентратор 1 с максимальным радиусом Rмах=500 мм, минимальным радиусом Rmin=67 мм и высотой 545,6 мм выполнен составным из двух частей из алюминиевого листа толщиной 0,5 с зеркально отражающей рабочей поверхностью:The hub 1 with a maximum radius R max = 500 mm, a minimum radius R min = 67 mm and a height of 545.6 mm is made of two parts of an aluminum sheet with a thickness of 0.5 with a mirror-reflecting working surface:

нижняя часть концентратора 2 обеспечивает равномерную концентрацию лучей теплофотоэлектрического приемника 3 модуля на его фотоэлектрической части 4, выполненного в виде цилиндра диаметром 110 мм и высотой 90 мм. На боковай поверхности цилинлра закреплены скоммутированные высоковольтные фотоэлектрические преобразователи высотой 60 мм, шириной 10 мм.the lower part of the concentrator 2 provides a uniform concentration of the rays of the thermophotovoltaic receiver 3 of the module on its photovoltaic part 4, made in the form of a cylinder with a diameter of 110 mm and a height of 90 mm. Commutated high-voltage photoelectric converters 60 mm high, 10 mm wide are fixed on the side surface of the cylinder.

Концентрация освещенности на поверхности фотоэлектрической части 4 теплофотоэлектрического приемника 3 модуля составляет К=16 крат;The concentration of illumination on the surface of the photovoltaic part 4 of the photovoltaic receiver 3 of the module is K = 16 times;

верхняя часть концентратора 5 обеспечивает равномерную концентрацию лучей на тепловой части 6 теплофотоэлектрического приемника 3 модуля. Средняя концентрация освещенности на тепловой части 6 тепло-фотоэлектрического приемника 2 модуля составит К=72 крат.the upper part of the concentrator 5 provides a uniform concentration of rays on the thermal part 6 of the photovoltaic receiver 3 of the module. The average concentration of illumination on the thermal part 6 of the heat-photoelectric receiver 2 of the module will be K = 72 times.

Теплофотоэлектрический приемник 3 с устройством протока воды состоит из из скоммутированных высоковольтных ФЭП высотой ho=60 мм, шириной 10 мм, закрепленных теплопроводящим клеем на боковой поверхности алюминиевого цилиндра радиусом rо=60 мм и высотой 90 мм. Во внутреннюю полость цилиндрического теплофотоэлектрического приемника вставлен полый цилиндр 8 диаметром 50 мм и высотой 80 мм с воронкой 9 на верхнем торце для слива воды.The thermophotoelectric receiver 3 with a water flow device consists of switched high-voltage photomultipliers with a height of h o = 60 mm, a width of 10 mm, and fixed with a heat-conducting adhesive on the side surface of an aluminum cylinder with a radius of r о = 60 mm and a height of 90 mm. A hollow cylinder 8 with a diameter of 50 mm and a height of 80 mm with a funnel 9 at the upper end to drain the water is inserted into the inner cavity of the cylindrical thermophotoelectric receiver.

Таким образом, предложенный теплофотоэлектрический модуль солнечного концентрированного излучения с высоковольтными фотоэлектрическими преобразователями и составным параболоторическим концентратором обеспечивает: достаточно равномерное распределение освещенности со средней концентрацией К=16 крат на фотоэлектрической части 4 теплофотоэлектрического приемника 3 модуля из последовательно-параллельно соединенных высоковольтных ФЭП повышая напряжение и КПД преобразования солнечной энергии в электрическую; и достаточно равномерное распределение освещенности тепловой части 6 теплофотоэлектрического приемника 3 модуля со средней концентрацией К=72 крат, нагревая проточную воду и тем самым повышая общий КПД преобразования солнечной энергии теплофотоэлектрического модуля.Thus, the proposed solar photovoltaic module of concentrated solar radiation with high-voltage photovoltaic converters and a composite paraboloric concentrator provides: a fairly uniform distribution of illumination with an average concentration of K = 16 times on the photovoltaic part 4 of the thermophotovoltaic receiver 3 modules from series-parallel connected high-voltage photovoltaic cells increasing the voltage and conversion efficiency solar energy into electricity; and a fairly uniform distribution of the illumination of the thermal part 6 of the photovoltaic receiver 3 of the module with an average concentration of K = 72 times, heating the flowing water and thereby increasing the overall efficiency of solar energy conversion of the photovoltaic module.

Claims (1)

Теплофотоэлектрический модуль с параболоторическим концентратором солнечного излучения, содержащий концентратор и фотоэлектрический приемник расположенный в фокальной области с равномерным распределением концентрированного излучения, содержит параболоторический концентратор и цилиндрический теплофотоэлектрический приемник с устройством протока воды, который установлен в фокальной области, а концентратор представляет собой тело вращения с зеркальной внутренней поверхностью отражения и выполнен составным по принципу собирания отраженных лучей в двух фокальных областях из отдельных частей концентратора, при этом нижняя часть концентратора концентрирует солнечное излучение в соответствии с условием равномерной освещенности поверхности фотоэлектрической части теплофотоэлектрического приемника, выполненного в виде цилиндра из скоммутированных высоковольтных фотоэлектрических преобразователей длиной ho и радиусом rо, а верхняя часть концентратора концентрирует солнечное излучение в соответствии с условием равномерной освещенности тепловой части теплофотоэлектрического приемника (торцевой поверхности) цилиндрического теплофотоэлектрического приемника радиусом rо, устройство протока воды представляет собой внутреннюю полость цилиндрического теплофотоэлектрического приемника, в которую коаксиально вставлен полый цилиндр с воронкой на верхнем торце для слива воды.
Figure 00000001
A thermophotoelectric module with a parabolotoric solar radiation concentrator, containing a concentrator and a photoelectric detector located in the focal region with a uniform distribution of concentrated radiation, contains a parabolotoric concentrator and a cylindrical thermophotoelectric receiver with a water flow device that is installed in the focal region, and the concentrator is a rotation body with a mirror internal reflection surface and made integral according to the principle of collecting the reflected beams in two focal fields of the individual parts hub, the lower portion of the concentrator concentrates the solar radiation in accordance with a uniform illumination condition of the surface of the photovoltaic part teplofotoelektricheskogo receiver, configured as a cylinder of of switched high photoelectric converters length h o of radius r o, and the upper part of the concentrator concentrates solar radiation in accordance with the condition of uniform illumination of the heat part otoelektricheskogo receiver (end surface) of the cylindrical teplofotoelektricheskogo receiver radius r o, the water flow device is a cylindrical inner cavity teplofotoelektricheskogo receiver, which is coaxially inserted in a hollow cylinder with a funnel at the upper end for draining water.
Figure 00000001
RU2012154821/06U 2012-12-18 2012-12-18 THERMOPHOTOELECTRIC MODULE WITH PARABOLOTORIC CONCENTRATE OF SOLAR RADIATION RU132258U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154821/06U RU132258U1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 THERMOPHOTOELECTRIC MODULE WITH PARABOLOTORIC CONCENTRATE OF SOLAR RADIATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154821/06U RU132258U1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 THERMOPHOTOELECTRIC MODULE WITH PARABOLOTORIC CONCENTRATE OF SOLAR RADIATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU132258U1 true RU132258U1 (en) 2013-09-10

Family

ID=49165376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154821/06U RU132258U1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 THERMOPHOTOELECTRIC MODULE WITH PARABOLOTORIC CONCENTRATE OF SOLAR RADIATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU132258U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103579399A (en) * 2013-10-11 2014-02-12 华中科技大学 Packaging structure for surface-light-condensing solar cells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103579399A (en) * 2013-10-11 2014-02-12 华中科技大学 Packaging structure for surface-light-condensing solar cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8952238B1 (en) Concentrated photovoltaic and solar heating system
CN102589159B (en) Photovoltaic and photo-thermal composite parabolic condenser with vacuum tube
US20110226308A1 (en) Solar energy hybrid module
CN103219409B (en) Have and rotate the light-focusing type of photovoltaic battery pack and the solar energy photovoltaic system of non-concentrating type
EP2857775A1 (en) Solar photo-thermal receiving device
Manokar et al. Performance analysis of parabolic trough concentrating photovoltaic thermal system
Çağlar Design of a parabolic trough solar collector using a concentrator with high reflectivity
US20190049152A1 (en) Apparatus and Method For The Co-Production Of High Temperature Thermal Energy and Electrical Energy From Solar Irradiance
RU132258U1 (en) THERMOPHOTOELECTRIC MODULE WITH PARABOLOTORIC CONCENTRATE OF SOLAR RADIATION
KR20070001632A (en) Photovoltaic-thermal energy cogeneration system
RU2282113C1 (en) Solar photoelectric module with concentrator
Senthilkumar et al. Design and development of a three dimensional compound parabolic concentrator and study of optical and thermal performance
RU2554674C2 (en) Thermal photoelectric module with parabolic-cylinder concentrator of solar radiation
RU2505755C2 (en) Photovoltaic module with compound parabolic concentrator
Madessa et al. Investigation of solar absorber for small scale solar concentrating parabolic dish
KR101966213B1 (en) PVT module structure including solar thermal syetem with surface coating for absorbing efficiceny
RU2455584C1 (en) Solar module and combined solar power plant on its basis
US8853522B1 (en) Concentrated photovoltaic and solar heating system
Jiang et al. Design and thermodynamic analysis of an innovative parabolic trough photovoltaic/thermal system with film-based beam splitter
RU2431787C2 (en) Solar power station
RU2591747C2 (en) Thermal photoelectric module with parabolic-cylinder concentrator of solar radiation and method of making same
RU2615242C2 (en) Solar module havng asymmetric cylindrical parabolic solar radiation concentrator
KR101610071B1 (en) Structure of pvt module
KR20140003696A (en) Solar heat collecting system using cone shape reflector
RU153290U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING ELECTRIC AND THERMAL ENERGY BY USING PHOTOELECTRIC CONVERTERS

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20131219