RU153290U1

RU153290U1 - DEVICE FOR PRODUCING ELECTRIC AND THERMAL ENERGY BY USING PHOTOELECTRIC CONVERTERS

Info

Publication number: RU153290U1
Application number: RU2014145726/28U
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Чигак; Сакен Койшыбаевич Шерьязов; Пётр Петрович Короткий
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2015-07-10

Abstract

1. Устройство для получения электрической и тепловой энергии с помощью фотоэлектрических преобразователей, включающее первую внешнюю поверхность и вторую внутреннюю поверхность, скрепленные между собой, при этом на наружной стороне второй поверхности расположена совокупность фотоэлектрических преобразователей, а внутренняя сторона первой поверхности представляет собой рефлектор, обращенный к наружной стороне второй поверхности, отличающееся тем, что обе поверхности выполнены в форме призм, причем стенки второй поверхности выполнены из теплопроводящего материала, а на верхней ее стороне дополнительно установлены фотоэлектрические преобразователи, внутренняя часть устройства представляет собой бак-охладитель с входным и выходным патрубками и циркулирующим в нем теплоносителем.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему слежения за солнцем, используемую для ориентации устройства перпендикулярно направлению падения излучения и включающую системы управления и вращения, и поддерживающую конструкцию.1. A device for generating electrical and thermal energy using photovoltaic converters, comprising a first outer surface and a second inner surface bonded to each other, while on the outer side of the second surface there is a combination of photovoltaic converters, and the inner side of the first surface is a reflector facing the outer side of the second surface, characterized in that both surfaces are made in the form of prisms, and the walls of the second surface are made s of the heat-conducting material, and on its upper side mounted photoelectric converters additionally, the inner part of the device is a tank with coolant inlet and outlet nozzles and circulating therein teplonositelem.2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a tracking system for the sun, used to orient the device perpendicular to the direction of incidence of radiation and including control and rotation systems, and supporting structure.

Description

Полезная модель относится к области гелиотехники и используется для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую.The utility model relates to the field of solar technology and is used to convert solar energy into electrical and thermal.

Известен энергетический модуль (2028557, RU, МПК F24J 2/12, F24J 2/14, H01L 31/052, опубликован 09.02.1995), содержащий концентратор излучения с вогнутой поверхностью, установленный в его фокусе приемник излучения на солнечных элементах с системой теплоотвода и устройство слежения за солнцем, вогнутая поверхность концентратора снабжена солнечными элементами, при этом угол раскрытия концентратора не превышает 80°A known energy module (2028557, RU, IPC F24J 2/12, F24J 2/14, H01L 31/052, published 02/09/1995) containing a radiation concentrator with a concave surface, a radiation detector mounted on its focus on solar cells with a heat sink system and sun tracking device, the concave surface of the concentrator is equipped with solar cells, while the opening angle of the concentrator does not exceed 80 °

Существенный недостаток данного модуля - необходимость применения гибких фотоэлементов для покрытия вогнутой поверхности концентратора и низкий коэффициент полезного действия (КПД) гибких фотоэлементов на вогнутой поверхности концентратора, ограничивает сферу его применения.A significant drawback of this module is the need to use flexible photocells to cover the concave surface of the concentrator and the low coefficient of performance (COP) of the flexible photocells on the concave surface of the concentrator, which limits its scope.

Наиболее близким по технической сущности является концентратор световой энергии для солнечных батарей (122526, RU, МПК H01L 31/052, опубликован 27.11.2012), принятый за прототип. Концентратор состоит из соосно расположенных первой и второй конических либо вписанных в конические поверхностей с углом при вершине 90°. Основания конусных поверхностей лежат на одной плоскости, которая конструктивно перпендикулярна к солнечному световому потоку. Первая внешняя поверхность и вторая внутренняя поверхность скреплены между собой, при этом на наружной стороне второй поверхности расположена совокупность фотоэлектрических преобразователей, а внутренняя сторона первой поверхности представляет собой рефлектор, обращенный к наружной стороне второй поверхности Задачей данной полезной модели является создание устройства с более высоким КПД за счет установки дополнительных фотоэлектрических преобразователей, их охлаждения, и системы слежения за солнцем.The closest in technical essence is the light energy concentrator for solar panels (122526, RU, IPC H01L 31/052, published November 27, 2012), adopted as a prototype. The concentrator consists of coaxially located first and second conical or inscribed in conical surfaces with an angle at the apex of 90 °. The bases of the conical surfaces lie on one plane, which is structurally perpendicular to the solar light flux. The first outer surface and the second inner surface are bonded to each other, while on the outer side of the second surface there is a combination of photoelectric converters, and the inner side of the first surface is a reflector facing the outer side of the second surface. The objective of this utility model is to create a device with higher efficiency for due to the installation of additional photovoltaic converters, their cooling, and a tracking system for the sun.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве, включающем первую внешнюю поверхность и вторую внутреннюю поверхность, скрепленные между собой, при этом на наружной стороне второй поверхности расположена совокупность фотоэлектрических преобразователей, а внутренняя сторона первой поверхности представляет собой рефлектор, обращенный к наружной стороне второй поверхности, в отличие от прототипа обе поверхности выполнены в форме призм, причем стенки второй поверхности выполнены из материала с высокой теплопроводностью, а на верхней стороне дополнительно установлены фотоэлектрические преобразователи, внутренняя часть устройства представляет собой бак-охладитель с входным и выходным патрубками и циркулирующим в нем теплоносителем. Внутренняя часть первой поверхности имеет зеркальное покрытие для отражения солнечного излучения на фотоэлектрические преобразователи. Устройство дополнительно содержит систему слежения за солнцем, используемую для ориентации устройства перпендикулярно направлению падения излучения и включающую системы управления, вращения и поддерживающую конструкцию.This is achieved by the fact that in the proposed device, including the first outer surface and the second inner surface, bonded to each other, while on the outer side of the second surface there is a combination of photoelectric converters, and the inner side of the first surface is a reflector facing the outer side of the second surface, unlike the prototype, both surfaces are made in the form of prisms, and the walls of the second surface are made of material with high thermal conductivity, and on the top The photoelectric converters are additionally installed on the side, the inside of the device is a cooler tank with inlet and outlet pipes and a coolant circulating in it. The inner part of the first surface has a mirror coating to reflect solar radiation on photovoltaic converters. The device further comprises a sun tracking system used to orient the device perpendicular to the direction of radiation incidence and including control, rotation and supporting systems.

Покрытие фотоэлектрическими преобразователями верхней стороны внутренней поверхности устройства позволяет повысить КПД устройства за счет повышения его электрической мощности при неизменной мощности потока солнечного излучения и неизменной площади верхней стороны устройства. Использование поверхностей призменной формы позволяет создать бак-охладитель для поддержания КПД фотоэлектрических преобразователей за счет предотвращения повышения их температуры. Применение системы слежения за солнцем позволяет повысить КПД устройства за счет увеличения суточного количества вырабатываемой устройством электроэнергии.The coating of the upper side of the device’s inner surface with photoelectric converters makes it possible to increase the efficiency of the device by increasing its electric power while the solar radiation flux remains constant and the upper side of the device remains constant. The use of prismatic surfaces allows you to create a tank cooler to maintain the efficiency of photovoltaic converters by preventing their temperature from rising. The use of a tracking system for the sun can increase the efficiency of the device by increasing the daily amount of electricity generated by the device.

На фиг. 1 представлен вид устройства сверху.In FIG. 1 shows a top view of the device.

На фиг. 2 представлен вид устройства сбоку.In FIG. 2 shows a side view of the device.

Устройство для получения электрической и тепловой энергии с помощью фотоэлектрических преобразователей состоит из первой внешней и второй внутренней поверхностей, выполненных в форме призм (фиг. 1 и фиг. 2). Внутренняя сторона 1 первой поверхности имеет зеркальное покрытие (на рисунке не показано) для отражения излучения на фотоэлектрические преобразователи (на рисунке не показаны), расположенные на внешней стороне 2 второй поверхности.A device for generating electric and thermal energy using photovoltaic converters consists of a first external and second internal surfaces made in the form of prisms (Fig. 1 and Fig. 2). The inner side 1 of the first surface has a mirror coating (not shown in the figure) to reflect radiation on photovoltaic converters (not shown in the figure) located on the outer side 2 of the second surface.

Вторая поверхность представляет собой полую конструкцию призменной формы, в торцевых частях которой расположены патрубки 3 для обеспечения подвода и отвода теплоносителя. Стенки призмы выполнены из материала с высокой теплопроводностью.The second surface is a hollow prismatic structure, in the end parts of which there are pipes 3 for supplying and discharging the coolant. The walls of the prism are made of a material with high thermal conductivity.

На внешних сторонах второй поверхности расположены фотоэлектрические преобразователи, которые для улучшения условий теплоотвода и обеспечения лучшего теплового контакта прикреплены к внешним сторонам с помощью теплопроводящего материала. Фотоэлектрические преобразователи могут соединяться последовательно, параллельно или смешанно для получения необходимых параметров по току и напряжению.Photoelectric converters are located on the outer sides of the second surface, which are attached to the outer sides by means of a heat-conducting material to improve heat removal conditions and ensure better thermal contact. Photoelectric converters can be connected in series, parallel or mixed to obtain the necessary parameters for current and voltage.

На верхней стороне второй поверхности расположены дополнительные фотоэлектрические преобразователи.On the upper side of the second surface are additional photoelectric converters.

Обе поверхности скреплены между собой с помощью соединений, обеспечивающих жесткость и прочность конструкции.Both surfaces are bonded to each other using joints providing rigidity and structural strength.

Устройство прикреплено к системе слежения за солнцем, состоящей из фундамента, опорной и поддерживающих конструкций, а также систем управления и вращения.The device is attached to the sun tracking system, which consists of a foundation, supporting and supporting structures, as well as control and rotation systems.

Устройство работает следующим образом. Солнечное излучение падает на устройство. Часть излучения непосредственно поглощается фотоэлектрическими преобразователями, расположенными на верхней стороне второй поверхности. Часть излучения отражается от зеркального покрытия внутренней стороны первой поверхности 1 на фотоэлектрические преобразователи, расположенные на внешних сторонах второй поверхности 2. При этом вырабатывается электроэнергия, часть которой может использоваться для питания системы слежения за солнцем. Фотоэлектрические преобразователи охлаждаются за счет циркуляции теплоносителя в баке-охладителе, образованным внутренней частью устройства, представляющей собой полую конструкцию призменной формы.The device operates as follows. Solar radiation is incident on the device. Part of the radiation is directly absorbed by photoelectric converters located on the upper side of the second surface. Part of the radiation is reflected from the mirror coating of the inner side of the first surface 1 to the photoelectric converters located on the outer sides of the second surface 2. This produces electricity, part of which can be used to power the tracking system for the sun. Photoelectric converters are cooled due to the circulation of the coolant in the cooler tank formed by the inside of the device, which is a hollow prism-shaped structure.

При облучении солнечным излучением фотоэлектрических преобразователей, они нагреваются, что приводит к снижению их КПД и, соответственно, снижению производительности устройства. Для устранения этого вторая поверхность покрыта теплопроводящим материалом, который через теплопроводящую стенку поверхности передает тепловую энергию теплоносителю, циркулирующему в баке-охладителе с последующей передачей отобранной тепловой энергии потребителю. При этом поддерживается КПД фотоэлектрических преобразователей и происходит более полное использование энергии. Бак-охладитель подключается к системе теплоснабжения с помощью патрубков 3.When the photoelectric converters are irradiated with solar radiation, they heat up, which leads to a decrease in their efficiency and, accordingly, a decrease in the productivity of the device. To eliminate this, the second surface is covered with heat-conducting material, which transfers heat energy through the heat-conducting wall of the surface to the coolant circulating in the cooler tank with the subsequent transfer of the selected heat energy to the consumer. At the same time, the efficiency of photoelectric converters is supported and a more complete use of energy occurs. The cooler tank is connected to the heat supply system using pipes 3.

Система слежения за солнцем ориентирует устройство таким образом, чтобы его верхняя часть была перпендикулярна солнечному излучению.The sun tracking system orientates the device so that its upper part is perpendicular to solar radiation.

Техническим результатом использования устройства за счет покрытия фотоэлектрическими преобразователями верхней стороны внутренней поверхности устройства, использования поверхностей призменной формы в качестве бака-охладителя, а также применения системы слежения за солнцем является повышение КПД преобразования энергии солнечного излучения в электрическую.The technical result of using the device by coating the upper side of the device’s surface with photoelectric converters, using prismatic surfaces as a cooling tank, and using the sun tracking system is to increase the efficiency of converting solar energy into electrical energy.

Claims

1. A device for generating electrical and thermal energy using photovoltaic converters, comprising a first outer surface and a second inner surface bonded to each other, while on the outer side of the second surface there is a combination of photovoltaic converters, and the inner side of the first surface is a reflector facing the outer side of the second surface, characterized in that both surfaces are made in the form of prisms, and the walls of the second surface are made s of the heat-conducting material, and on its upper side mounted photoelectric converters additionally, the inner part of the device is a tank with coolant inlet and outlet pipes and the coolant circulating therein.

2. The device according to p. 1, characterized in that it further comprises a tracking system for the sun, used to orient the device perpendicular to the direction of incidence of radiation and including control and rotation systems, and supporting structure.