RU173096U1 - Комбинированная солнечно-энергетическая установка - Google Patents
Комбинированная солнечно-энергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU173096U1 RU173096U1 RU2016150450U RU2016150450U RU173096U1 RU 173096 U1 RU173096 U1 RU 173096U1 RU 2016150450 U RU2016150450 U RU 2016150450U RU 2016150450 U RU2016150450 U RU 2016150450U RU 173096 U1 RU173096 U1 RU 173096U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar
- heat
- coolant
- heat accumulator
- filter
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 241001609370 Puschkinia scilloides Species 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/10—Cleaning arrangements
- H02S40/12—Means for removing snow
-
- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к гелиотехнике, а именно к комбинированным солнечно-энергетическим станциям для получения тепла и электричества. Комбинированная солнечно-энергетическая установка, состоящая из солнечных батарей, элементов корпуса, аккумулятором тепла, перед фронтальной поверхностью солнечных батарей расположен спектральный фильтр. Фильтр состоит из плоского герметичного резервуара, наполненного теплоносителем, имеет входной и выходной патрубки для обмена энергии теплоносителя с аккумулятором тепла. Контур аккумулятора тепла снабжен реверсивным насосом для подачи теплоносителя в спектральный фильтр. Полезная модель должна повысить эффективность работы установки путем уменьшения нагрева солнечных батарей при одновременной генерации электричества и тепла, автоматического очищения поверхности от снега и льда. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Description
КОМБИНИРОВАННАЯ СОЛНЕЧНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Полезная модель относиться к гелиотехнике, а именно к комбинированным солнечно-энергетическим станциям для получения тепла и электричества. Станция содержит промышленные солнечные батареи, селективный фильтр с теплоносителем, аккумулятор тепла с теплообменником.
Известны технические решения, в которых используются воздушные или жидкостные теплоносители. Их применение способствует повышению КПД, фотопреобразования, а отводимое тепло может использоваться как дополнительный источник тепла, это, так называемая, PVT-технология. Кроме того, для уменьшения снижения КПД солнечного модуля связанного с его нагревом используются различные спектральные устройства.
Известно техническое решение (Патент RU 149536, МПК H02S10/00, опубл. 10.01.2015), в котором используется устройство типа голографических пленок, расположенных на поверхности солнечного элемента, которые отражают излучение не соответствующее спектральным характеристикам фотоэлемента.
Недостатком такого технического решения является невозможность очищения поверхностей солнечных батарей от снега и льда.
Известно также другое техническое решение (Патент RU 156898, МПК H01L31/04, опубл. 20.11.2015), в котором для очистки поверхности солнечной батареи от снега и льда в системе электроснабжения используется дополнительный аккумулятор электроэнергии, предназначенный для питания нагревателя работающего в автоматическом режиме для оттаивания снега и льда.
Наиболее близким техническим решением (Патент RU 2382953, МПК F24J2/42, опубл. 27.02.2010), в котором используется жидкий теплоноситель, прозрачный для фотоактивного излучения с концентраторами солнечной энергии. Также в этой станции имеется аккумулятор тепла с теплообменником, который используется для нагрева холодной воды и дальнейшего ее использования. Недостатком данной конструкции является то, что солнечные элементы находятся внутри герметичных заполненных теплоносителем корпусах с прозрачными окнами, теплоноситель должен быть неагрессивным по отношению к материалу солнечных элементов и с высокими диэлектрическими свойствами. Кроме того, концентраторы солнечной энергии находятся в открытом пространстве и подвержены влиянию погоды, снежным заносам, обледенению и т.д.
На фиг. 1 представлена спектральная характеристика кремниевых солнечных элементов [1]. На фиг. 2 представлен спектр солнечного излучения [2]. Видно, что часть спектра солнечного излучения > 1 мкм не используется для преобразования в электрический ток, а следовательно идет на нагрев тела солнечного элемента. На фиг. 3 представлена вольт-амперная характеристика кремниевых солнечных элементов при разных температурах. Видно, что при нагреве элемента на один градус свыше 25°С он теряет в напряжении 0,002 В, т.е. 0,4 %/градус [3]. Таким образом, ограничивая спектр солнечного излучения установкой спектрального фильтра можно снизить нагрев поверхности элемента, тем самым увеличить эффективность солнечной станции в целом.
Целью настоящей полезной модели является повышение энергетического выхода комбинированной солнечно-энергетической установки, то есть повышение общей эффективности путем уменьшения нагрева солнечных батарей при одновременной генерации электричества и тепла, автоматического очищения поверхности от снега и льда, упрощение конструкции, снижение себестоимости за счет разделения модулей теплоносителя и солнечных батарей, кроме того, упрощается ремонт и замена солнечных батарей. Поставленная цель достигается тем, что в комбинированной солнечно-энергетической установке, состоящей из солнечных батарей, элементов корпуса, аккумулятора тепла, согласно полезной модели, перед фронтальной поверхностью солнечных батарей расположен спектральный фильтр. Спектральный фильтр состоит из плоского герметичного резервуара наполненного теплоносителем, поглощающим ИК-составляющей солнечного излучения (> 1 мкм) и часть УФ-диапазона (< 0,4 мкм), имеет входной и выходной патрубки для обмена энергии теплоносителя с аккумулятором тепла.
3. Комбинированная солнечно-энергетическая установка по п.1., отличающаяся тем, что контур аккумулятора тепла снабжен реверсивным насосом для подачи теплоносителя в спектральный фильтр. Также насос прокачивает теплоноситель в обе стороны от спектрального жидкостного фильтра в зависимости от атмосферных условий.
В зимних условиях, когда эффективность солнечных батарей снижается из-за заносов снегом или обледенения светоприемых поверхностей солнечной установки целесообразно реверсировать поток теплоносителя в контуре аккумулятора теплообменника для подачи нагретого теплоносителя для оттаивания наледи или снега, в отличие от летного режима, когда необходимо отвести часть тепловой энергии не участвующей в преобразовании энергии в электрический ток и использовать полученное тепло для нагрева, например, холодной воды.
Полезная модель поясняется рисунками:
Фиг. 1 – Спектральная характеристика кремниевых солнечных элементов;
Фиг. 2 – Распределение энергии солнечного излучения по спектру в области длин волн 2000-30 000 Å;
Фиг. 3 – Вольт-амперная характеристика кремниевых солнечных элементов при разных температурах;
Фиг. 4 – Функциональная блок-схема комбинированной солнечно-энергетической установки, где 1 – жидкостный спектральный фильтр, 2 – солнечная батарея, 3 – зажимы , 4 – трубопровод, 5 –аккумулятор тепла с теплообменником и реверсивным насосом
Сущность полезной модели поясняется фигурой 4. На фигуре 4 приведена функциональная блок-схема комбинированной солнечно-энергетической установки, содержащая жидкостный спектральный фильтр, промышленную солнечную батарею, реверсивный насос, аккумулятор тепла с теплообменником. Фильтр представляет собой плоский герметичный резервуар с размерами равными размерам промышленной солнечной батареи, прозрачный для всего диапазона солнечного излучения. Крепление фильтра с солнечной батареей осуществляется с помощью зажимов непосредственно соприкасающимися плоскими поверхностями для дополнительной контактной передачи тепла от рабочей поверхности батареи к фильтру, так как эффективность кремниевой батареи составляет примерно 16-19 %, а значит около 80 % энергии излучения видимого диапазона превращается в тепло в теле солнечных элементов. Теплоноситель представляет собой жидкость с высокой теплопроводностью и со спектральным поглощением > 1 мкм и часть УФ-диапазона < 0,4 мкм.
Комбинированная солнечная энергетическая установка работает следующим образом. Солнечное излучение, проходя через спектральный жидкостный фильтр, теряет часть излучение не фотоактивную для солнечных элементов (< 0,4 мкм и > 1 мкм) и нагревает теплоноситель внутри корпуса фильтра. Прошедшее излучение поглощается поверхностью солнечной батареи и преобразуется в электрический ток порядка 16-19 %. Около 80 % солнечной энергии прошедшей через солнечный фильтр превращается в тепло в фоточувствительных слоях солнечных элементов. Это тепло передается спектральному фильтру за счет поверхностного контакта солнечной батареи с корпусом спектрального фильтра. Реверсивный насос прокачивает теплоноситель через фильтр и аккумулятор тепла с теплообменником. В зависимости от времени года насос может обеспечить обратную подачу нагретого теплоносителя от аккумулятора тепла к фильтру для оттаивания наледи льда или снега в зимний период или нагрева воды для дальнейшего использования в летний период.
При конкретном исполнении в качестве теплоносителя может быть использована, например, дистиллированная вода. В качестве солнечных батарей могут быть использованы любые промышленно выпускаемые плоские кремниевые батареи, так как изменения конструкции последних не требуется, что удобно при ремонте или профилактическом обслуживании.
Таким образом, предложенное техническое решение имеет простую конструкцию, позволяет повысить энергетический выход комбинированной солнечно-энергетической установки, т.е. повысить общую эффективность ее работы, обеспечивает очистку рабочих поверхностей от снега и льда, упрощает ремонт и замену солнечных батарей.
Литература
1. Изменение спектральной чувствительности и КПД солнечных элементов под влиянием света, температуры и корпускулярного обличения [Электронный ресурс] : BankSolar – URL: http://banksolar.ru.
2. К границам пространства З. Бургeсc : пер. с англ. / С. И. Кузнецова, Н. А. ЗАКСА ; под ред. Д. Л. Тимрота. – Издательство иностранной литературы. Москва. – 1957. – 223 c.
3. Солнечные элементы [Электронный ресурс] : Solar Battery – URL: http://solbat.narod.ru.
Claims (3)
1. Комбинированная солнечно-энергетическая установка, состоящая из солнечных батарей, элементов корпуса, аккумулятором тепла, отличающаяся тем, что перед фронтальной поверхностью солнечных батарей расположен спектральный фильтр.
2. Комбинированная солнечно-энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что фильтр состоит из плоского герметичного резервуара, наполненного теплоносителем, имеет входной и выходной патрубки для обмена энергии теплоносителя с аккумулятором тепла.
3. Комбинированная солнечно-энергетическая установка по п.1., отличающаяся тем, что контур аккумулятора тепла снабжен реверсивным насосом для подачи теплоносителя в спектральный фильтр.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150450U RU173096U1 (ru) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Комбинированная солнечно-энергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150450U RU173096U1 (ru) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Комбинированная солнечно-энергетическая установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU173096U1 true RU173096U1 (ru) | 2017-08-11 |
Family
ID=59633316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016150450U RU173096U1 (ru) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Комбинированная солнечно-энергетическая установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU173096U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2679771C1 (ru) * | 2018-02-01 | 2019-02-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ автоматизированной очистки солнечных панелей |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU418681A2 (ru) * | 1971-12-17 | 1974-03-05 | институт Г. М. Кржижановского | Солнечный теплообменник |
| US4441484A (en) * | 1977-10-17 | 1984-04-10 | Leonard Greiner | Chemical heat pump |
| RU2348869C2 (ru) * | 2004-01-22 | 2009-03-10 | Юропиен Организейшн Фор Нюклиер Рисерч-Серн | Вакуумируемый плоский солнечный коллектор и способ его изготовления |
| RU2382953C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) | Комбинированная солнечно-энергетическая станция |
-
2016
- 2016-12-21 RU RU2016150450U patent/RU173096U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU418681A2 (ru) * | 1971-12-17 | 1974-03-05 | институт Г. М. Кржижановского | Солнечный теплообменник |
| US4441484A (en) * | 1977-10-17 | 1984-04-10 | Leonard Greiner | Chemical heat pump |
| RU2348869C2 (ru) * | 2004-01-22 | 2009-03-10 | Юропиен Организейшн Фор Нюклиер Рисерч-Серн | Вакуумируемый плоский солнечный коллектор и способ его изготовления |
| RU2382953C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) | Комбинированная солнечно-энергетическая станция |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2679771C1 (ru) * | 2018-02-01 | 2019-02-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ автоматизированной очистки солнечных панелей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ju et al. | A review of concentrated photovoltaic-thermal (CPVT) hybrid solar systems with waste heat recovery (WHR) | |
| Siecker et al. | A review of solar photovoltaic systems cooling technologies | |
| Sahota et al. | Review on series connected photovoltaic thermal (PVT) systems: Analytical and experimental studies | |
| KR101979659B1 (ko) | 건물일체형 태양광·태양열 시스템 | |
| RU2382953C1 (ru) | Комбинированная солнечно-энергетическая станция | |
| KR102026003B1 (ko) | 조합형 집광기 광전지 설비 | |
| CN103178146A (zh) | 太阳能电池模块 | |
| CN102104346A (zh) | 一种聚光光伏-温差发电一体化装置 | |
| JP2014228268A (ja) | 太陽光熱と太陽光発電を一体化した温水器 | |
| Anand et al. | Performance evaluation of photovoltaic/thermal–HDH desalination system | |
| YEŞİLYURT et al. | Techniques for enhancing and maintaining electrical efficiency of photovoltaic systems | |
| Kadhim et al. | Experimental evaluation of evaporative cooling for enhancing photovoltaic panels efficiency using underground water | |
| RU173096U1 (ru) | Комбинированная солнечно-энергетическая установка | |
| RU193323U1 (ru) | Складной теплофотоэлектрический концентраторный модуль с двусторонними фотоэлементами | |
| KR101278718B1 (ko) | 복합형 태양 에너지 이용 시스템 | |
| CN109217811A (zh) | 一种光电光热一体化组件以及热水系统 | |
| CN106533358A (zh) | 自动调节循环泵驱动功率的光伏光热综合利用装置及控制方法 | |
| WO2017077400A1 (en) | Integrated solar heat and power generation | |
| Tabet et al. | Performances Improvement of photovoltaic thermal air collector by planer reflector | |
| Kim et al. | Experimental performance comparison of water type glazed and unglazed PV-thermal combined collectors | |
| CN206302381U (zh) | 自动调节循环泵驱动功率的光伏光热综合利用装置 | |
| CN205490384U (zh) | 一种槽式太阳能热电联产接收器装置 | |
| RU2767046C1 (ru) | Модульная солнечная когенерационная установка | |
| Khatiwada et al. | Study of performance of solar photovoltaic thermal collector at different temperatures | |
| Vivar et al. | Results from the first ANU-chromasun CPV-T microconcentrator prototype in Canberra |