RU2121632C1 - Device for concentration of solar radiation - Google Patents
Device for concentration of solar radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2121632C1 RU2121632C1 RU97103922/06A RU97103922A RU2121632C1 RU 2121632 C1 RU2121632 C1 RU 2121632C1 RU 97103922/06 A RU97103922/06 A RU 97103922/06A RU 97103922 A RU97103922 A RU 97103922A RU 2121632 C1 RU2121632 C1 RU 2121632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- lenses
- concentrating
- fixed
- optical fibers
- Prior art date
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
Landscapes
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гелиотехники, в частности касается концентрирующих солнечное излучение установок с преобразователями энергии для получения тепла и электричества. The invention relates to the field of solar technology, in particular for concentrating solar radiation installations with energy converters for generating heat and electricity.
Известно устройство, концентрирующее солнечное излучение, состоящее из линз, установленных на ориентируемой на Солнце раме, в фокусах линз установлены отражающие конусы, на выходе которых укреплены световоды, передающие солнечное излучение, сконцентрированное линзами, к потребителю энергии, установленному на упомянутой раме (Заявка 32111339, ФРГ, заяв. 27.03.82, N P32211339.0, опубл. 29.09.83, МКИ G 02 B 27/14). A device is known that concentrates solar radiation, consisting of lenses mounted on a sun-oriented frame, reflective cones are installed at the lens foci, the light guides are mounted at their output, transmitting solar radiation concentrated by lenses to an energy consumer mounted on said frame (Application 32111339, Germany, application 27.03.82, N P32211339.0, publ. 09/29/83, MKI G 02 B 27/14).
Недостатками известного решения являются увеличенные светопотери за счет наличия в оптической цепи отражающих конусов и неудобное расположение потребителя излучения на ориентируемой раме, что не позволяет объединить излучение от нескольких рам на одном потребителе для увеличения его мощности. The disadvantages of the known solutions are increased light losses due to the presence of reflecting cones in the optical circuit and the inconvenient location of the radiation consumer on an orientable frame, which does not allow combining radiation from several frames on one consumer to increase its power.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство (прототип), концентрирующее солнечное излучение, состоящее из набора концентрирующих линз, установленных на раме, связанной с механизмом слежения, который имеет подвижную и неподвижную части, и гибких световодов, торцы входа излучения которых установлены в фокусах концентрирующих линз, и торцы выхода излучения установлены на неподвижной поверхности и направлены в сторону потребителя излучения (пат. N 4512335, США, опубл. 23.04.85, приор. 03.04.82; N 55668, Япония, МКИ F 24 J 3/02, НКИ 126/440). The closest in technical essence to the present invention is a device (prototype) concentrating solar radiation, consisting of a set of concentrating lenses mounted on a frame associated with a tracking mechanism, which has a movable and fixed part, and flexible optical fibers, the ends of the radiation input of which are installed in the foci of the concentrating lenses, and the ends of the radiation output are mounted on a fixed surface and directed towards the consumer of radiation (US Pat. N 4512335, USA, publ. 23.04.85, prior. 03.04.82; N 55668, Japan, M And F 24 J 3/02, NKI 126/440).
Недостатком известного решения являются повышенные светопотери в системе передачи излучения по световодам из-за их больших длин, т.к. концентрирующие линзы находятся на ориентируемой за положением Солнца на небосводе раме, а потребитель излучения расположен неподвижно и вынесен за пределы рамы, таким образом длина световодов должна быть такой, чтобы их можно было проложить по всей раме с запасом для компенсации длины при повороте рамы. Большие длины световодов вызывают значительные светопотери, так, для длины в 1 м светопотери могут составлять приблизительно 20% /1/. Уменьшение оптического КПД ведет к уменьшению вырабатываемой энергии. A disadvantage of the known solution is the increased light loss in the transmission system of the radiation along the optical fibers due to their long lengths, because the concentrating lenses are located on a frame oriented beyond the position of the Sun in the sky, and the radiation consumer is stationary and extended outside the frame, so the length of the optical fibers must be such that they can be laid along the entire frame with a margin to compensate for the length when the frame is rotated. Long fiber lengths cause significant light loss, so for a length of 1 m light loss can be approximately 20% / 1 /. A decrease in optical efficiency leads to a decrease in the generated energy.
Целью данного изобретения являются увеличение оптического КПД и выработки энергии. The aim of this invention is to increase optical efficiency and energy production.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство дополнительно содержит установленные на неподвижной поверхности коллимационные линзы, в передних фокусах которых установлены торцы выхода излучения из гибких световодов, торцы входа излучения в световоды установлены на подвижной части механизма слежения, неподвижная часть которого установлена на неподвижной раме с набором концентрирующих линз, имеющих сферические концентрические оптические поверхности. Сферические оптические поверхности могут образовывать оболочки из материала с большим коэффициентом преломления, чем коэффициент преломления материала сердцевины концентрирующих линз. Плоскость неподвижной рамы с набором концентрирующих линз может быть установлена под углом широты местности к горизонтальной плоскости. Подвижная часть механизма слежения может быть выполнена в виде двух параллельных между собой плат, между которыми шарнирно укреплены концы световодов с торцами входа излучения, платы шарнирно закреплены на неподвижной раме с возможностью качания вокруг центров сферических поверхностей концентрирующих линз. Неподвижная плоскость с коллимационными линзами может быть расположена горизонтально и потребитель энергии выполнен в виде концентратора с преобразователем излучения, установленным в его фокусе. The specified technical result is achieved by the fact that the device further comprises collimation lenses mounted on a fixed surface, in the front foci of which the ends of the radiation exit from the flexible optical fibers are installed, the ends of the radiation input into the optical fibers are mounted on the moving part of the tracking mechanism, the fixed part of which is mounted on a fixed frame with concentrating lenses having spherical concentric optical surfaces. Spherical optical surfaces can form shells of a material with a higher refractive index than the refractive index of the core material of the concentrating lenses. The plane of a fixed frame with a set of concentrating lenses can be set at an angle of latitude to the horizontal plane. The moving part of the tracking mechanism can be made in the form of two boards parallel to each other, between which the ends of the optical fibers with the ends of the radiation input are articulated, the boards are pivotally mounted on a fixed frame with the ability to swing around the centers of the spherical surfaces of the concentrating lenses. A fixed plane with collimation lenses can be located horizontally and the energy consumer is made in the form of a concentrator with a radiation converter installed in its focus.
Положительный эффект увеличения оптического КПД и выработки энергии достигается тем, что в предлагаемом устройстве солнечное излучение концентрирующими линзами подается в относительно короткие гибкие световоды, которые транспортируют излучение в фокусы коллимационных линз, которые превращают солнечный свет в постоянно направленные на потребителя световые параллельные лучи, т.е. излучение на большое расстояние передается не по световодам, как в прототипе, а по воздуху, что значительно уменьшает световые потери. Передача излучения по воздуху значительно эффективнее передачи по световодам, в которых луч совершает зигзагообразные движения в плотном оптическом материале. Другим достоинством предлагаемого устройства является то, что рама с концентрирующими линзами расположена неподвижно, все оптические и механические детали расположены внутри закрытого объема, так что на механизм слежения не действуют ветровые нагрузки и на его привод требуется меньше затрат энергии, чем для привода открытой рамы в случае прототипа. Поскольку рама с концентрирующими линзами в предлагаемом устройстве неподвижна, то линзы должны концентрировать солнечное излучение в большом угловом диапазоне при перемещении Солнца с утра до вечера, т.е. обладать большим полем зрения. Этому качеству отвечают линзы, имеющие сферические концентрические оптические поверхности, которые одинаково качественно концентрируют солнечное излучение практически при любом положении Солнца на небосводе в силу своей осесимметричной структуры. The positive effect of increasing the optical efficiency and energy production is achieved by the fact that in the proposed device the solar radiation is concentrated by lenses into relatively short flexible fibers, which transport the radiation into the focuses of collimation lenses, which turn sunlight into constantly parallel light rays directed at the consumer, i.e. . radiation over a long distance is transmitted not through optical fibers, as in the prototype, but through air, which significantly reduces light losses. The transmission of radiation through air is much more efficient than transmission through optical fibers in which the beam makes zigzag motions in dense optical material. Another advantage of the proposed device is that the frame with the concentrating lenses is stationary, all optical and mechanical parts are located inside the enclosed volume, so that the wind mechanism does not act on the tracking mechanism and less energy is required for its drive than for an open frame drive in the case of prototype. Since the frame with concentrating lenses in the proposed device is stationary, the lenses should concentrate solar radiation in a large angular range when moving the Sun from morning to evening, i.e. have a large field of view. Lens having spherical concentric optical surfaces that concentrate solar radiation at almost any position of the Sun in the sky due to its axisymmetric structure corresponds to this quality.
Сферические оптические поверхности могут образовывать оболочки из материала с большим коэффициентом преломления, чем коэффициент преломления материала сердцевины концентрирующих линз, что уменьшает отрицательное влияние сферической аберрации на пятно рассеяния в фокусе концентрирующих линз, улучшает условия входа излучения в световоды, уменьшает световые потери в них. Spherical optical surfaces can form shells from a material with a higher refractive index than the refractive index of the core material of the concentrating lenses, which reduces the negative effect of spherical aberration on the scattering spot at the focus of the concentrating lenses, improves the conditions for radiation to enter the optical fibers, and reduces light losses in them.
Плоскость неподвижной рамы с набором концентрирующих линз может быть установлена под углом широты местности к горизонтальной плоскости, что уменьшает взаимное затенение концентрирующими линзами друг друга при низком положении Солнца, увеличивает время работы в течение суток. The plane of the fixed frame with a set of concentrating lenses can be set at an angle of latitude to the horizontal plane, which reduces the mutual shadowing by the concentrating lenses of each other at a low position of the Sun, increases the working time during the day.
Подвижная часть механизма слежения может быть выполнена в виде двух параллельных между собой плат, между которыми шарнирно укреплены концы световодов с торцами входа излучения, платы шарнирно закреплены на неподвижной раме с возможностью качания вокруг центров сферических поверхностей концентрирующих линз, что обеспечивает надежную установку торцов входа излучения в световоды при отслеживании пространственного положения фокусов концентрирующих линз при перемещении Солнца по небосводу и установку торцов перпендикулярно оси приходящего конического пучка, что создает наилучшие условия входа излучения в световоды. The movable part of the tracking mechanism can be made in the form of two boards parallel to each other, between which the ends of the optical fibers with the ends of the radiation input are articulated, the boards are pivotally mounted on a fixed frame with the ability to swing around the centers of the spherical surfaces of the concentrating lenses, which ensures reliable installation of the ends of the radiation input in optical fibers when tracking the spatial position of the focusing lens focuses when moving the Sun across the sky and installing the ends perpendicular to the axis of arrival a wide conical beam, which creates the best conditions for radiation to enter the optical fibers.
Неподвижная плоскость с коллимационными линзами может быть расположена горизонтально и потребитель энергии выполнен в виде концентратора с преобразователем излучения, установленным в его фокусе, что позволяет объединить на одном потребителе излучения световые потоки от многих рам с концентрирующими линзами и повысить мощность всего устройства. The fixed plane with collimation lenses can be located horizontally and the energy consumer is made in the form of a concentrator with a radiation converter installed in its focus, which allows combining light fluxes from many frames with concentrating lenses on one radiation consumer and increasing the power of the entire device.
Предложенное устройство демонстрируется на фиг. 1 и фиг. 2. The proposed device is shown in FIG. 1 and FIG. 2.
На фиг. 1 показаны общий вид одной рамы с концентрирующими линзами и схема хода световых лучей. In FIG. 1 shows a general view of one frame with concentrating lenses and a pattern of the course of light rays.
На фиг. 2 показан общий вид концентрирующей системы, в котором суммируется излучение от нескольких рам с линзами с помощью концентратора на потребителе излучения, установленном в его фокусе. In FIG. Figure 2 shows a general view of a concentrating system in which radiation from several frames with lenses is summarized by a concentrator on a radiation consumer installed in its focus.
Устройство, концентрирующее солнечное излучение, состоящее из набора концентрирующих линз 1, установленных на раме 2, связанной с механизмом слежения, который имеет подвижную 3 и неподвижную 4 части, и гибких световодов 5, торцы 6 входа излучения которых установлены в фокусах F1, F2, F3 ... концентрирующих линз 1, и торцы выхода излучения установлены на неподвижной поверхности 8 и направлены в сторону потребителя 9 излучения. Устройство дополнительно содержит установленные на неподвижной поверхности 8 коллимационные линзы 10, в передних фокусах F1, F2, F3 ... которых установлены торцы 7 выхода излучения из гибких световодов 5, торцы 6 входа излучения в световоды 5 установлены на подвижной части 3 механизма слежения, неподвижная часть 4 которого установлена на неподвижной раме 2 с набором концентрирующих линз 1, имеющих сферические концентрические оптические поверхности 11 и 12. Сферические оптические поверхности 11 и 12 могут образовывать оболочки 14 из материала с большим коэффициентом преломления, чем коэффициент преломления материала сердцевины 15 концентрирующих линз 1. Плоскость 13 неподвижной рамы 2 с набором концентрирующих линз 1 может быть установлена под углом φ широты местности к горизонтальной плоскости. Подвижная часть 3 механизма слежения может быть выполнена в виде двух параллельных между собой плат 15 и 16, между которыми шарнирно укреплены концы 17 световодов 5 с торцами 6 входа излучения, платы 15 и 16 шарнирно закреплены на неподвижной раме 2 с возможностью качания вокруг центров 20 сферических поверхностей 11 и 12 концентрирующих линз 1. Неподвижная плоскость 8 с коллимационными линзами 10 может быть расположена горизонтально и потребитель 9 энергии может быть выполнен в виде концентратора 21 с преобразователем 22 излучения, установленным в его фокусе Fк.A device concentrating solar radiation, consisting of a set of concentrating lenses 1 mounted on a frame 2, connected with a tracking mechanism, which has a movable 3 and fixed 4 parts, and flexible
Дополнительно на фиг. 1 изображено:
солнечное излучение, приходящее на солнечную установку;
вид G, укрупненно показывающий шарнирное крепление концов 17 световодов 5 между платами 15 и 16 с пружиной 23, обеспечивающей компенсацию длины световода 5 при изменении расстояния между платами.Additionally, in FIG. 1 is shown:
solar radiation coming to a solar installation;
view G, enlarged showing the hinged fastening of the ends 17 of the
Дополнительно на фиг. 2 изображено:
- диаметр H концентратора 21 с преобразователем 22 в фокусе Fк;
вид Q, показывающий укрупненный фрагмент рамы 2 с концентрирующими линзами 1 при расположении неподвижной плоскости 8 в горизонтальном положении;
длина L1 рабочей поверхности концентрирующих линз на одной раме 2;
общая длина L солнечной установки;
угол наклона γ параллельных солнечных лучей из коллимационных линз 10.Additionally, in FIG. 2 shows:
- the diameter H of the
view Q, showing an enlarged fragment of the frame 2 with concentrating lenses 1 when the
the length L 1 of the working surface of the concentrating lenses on one frame 2;
total length L of the solar installation;
angle of inclination γ of parallel sunlight from
Работает устройство следующим образом: солнечное излучение (показано стрелками, фиг. 1) приходит на набор концентрирующих линз 1, установленных на неподвижной раме 2, собирается каждой линзой 1 в фокусы F1, F2, F3 ... . Пространственное положение этих фокусов меняется при изменении положения Солнца на небосводе, эти изменения отслеживаются подвижной частью 3 механизма слежения, который приводится в движение с помощью датчиков слежения и двигателей с редукторами, не указанными на чертежах, при этом торцы 6 световодов 5 устанавливаются в фокусах F1, F2, F3 ... так, что оси конических световых пучков от концентрирующих линз 1 устанавливаются по осям концов 17 световодов 5, что обеспечивает наилучшие условия вхождения света в световод. Световод 5 транспортирует солнечное излучение в неподвижно расположенные на поверхности 8 торцы 7 световодов 5, при этом торцы 7 совмещены с передними фокусами F
Для упрощения процесса отслеживания пространственных положений фокусов F1, F2, F3 ... концентрирующие линзы 1 выполнены со сферическими концентрическими поверхностями 11 и 12. Такие линзы имеют одинаковое фокусное расстояние для любых положений Солнца на небосводе, что легко отслеживается простым поворотом рычагов 18 и 19 вокруг неподвижных частей механизма слежения 4, установленного на плоскости 13, на которой расположены центры 20 концентрирующих линз 1. Повороты рычагов 18 и 19 смещают платы 15 и 16 относительно друг друга и устанавливают концы 17 световодов 5 по осям конических пучков от линз 1. Для компенсации длины концов 17 световодов при изменении расстояния между платами 15 и 16 установлены пружины 23 на каждом световоде. Для улучшения условий ввода излучения в световоды 5 концентрирующие линзы 1 имеют оболочки 14, ограниченные сферическими концентрическими поверхностями 11 и 12 из материала с коэффициентом преломления, большим, чем материал сердцевины 15, что уменьшает пятно рассеяния за счет уменьшений сферических аберраций.To simplify the process of tracking the spatial positions of the foci F 1 , F 2 , F 3 ... the concentrating lenses 1 are made with spherical concentric surfaces 11 and 12. Such lenses have the same focal length for any position of the Sun in the sky, which is easily tracked by simply turning the levers 18 and 19 around the fixed parts of the tracking mechanism 4 mounted on a plane 13 on which the centers 20 of the concentrating lenses 1 are located. The turns of the levers 18 and 19 displace the boards 15 and 16 relative to each other and set the ends 17
Плоскость 13 неподвижной рамы 2 может быть расположена под углом φ к горизонтальной поверхности, равным географической широте местности, где сооружена солнечная установка. Такое расположение плоскости 13 увеличивает число часов работы концентрирующей системы в течение светового дня. The plane 13 of the fixed frame 2 can be located at an angle φ to a horizontal surface equal to the geographical latitude of the area where the solar installation was built. This arrangement of the plane 13 increases the number of hours of operation of the concentrating system during daylight hours.
Для увеличения мощности установок, использующих предлагаемое концентрическое устройство, неподвижную поверхность 8 можно расположить горизонтально (фиг. 2), тогда отдельные рамы 2 с набором концентрирующих линз 1 могут посылать параллельные пучки от коллимационных линз 10 на общий потребитель излучения, выполненный в виде концентратора 21 с преобразователем излучения 22, установленным в его фокусе Fк. При этом в пределах одной рамы длина гибких световодов 5 будет разной (фиг. 2, вид Q), но значительно меньшей, чем длина L1 всей установки L. В этом случае поверхности 8 разных рам 2 создают общее плоское перекрытие, на котором установлены коллимационные линзы 10, направляющие параллельные лучи под углом γ к горизонтальной поверхности на концентратор 21, в фокусе Fк которого установлен преобразователь излучения 22. Использование концентратора 21 позволяет значительно поднять концентрацию излучения на преобразователе 22, тем самым поднять КПД преобразования, увеличить выработку энергии. В качестве преобразователя излучения 22 могут быть использованы трубы с теплоносителем для обеспечения работы паровых или газовых силовых машин, а также фотоэлектрические преобразователи, установленные на радиаторах охлаждения для выработки электричества и тепла одновременно.To increase the power of installations using the proposed concentric device, the
Пример конкретного выполнения устройств. An example of a specific implementation of the devices.
Солнечная установка расположена на географической широте местности φ = 45° (Ростовская область). Диаметр концентрирующих линз 30 мм, фокусное расстояние 40,4 мм, расстояние от плоскости 13 до поверхности 8 равно 200 мм, длина световодов 5 с учетом избыточной длины для обеспечения свободного перемещения концов 17 световодов вместе с подвижной частью 3 механизма слежения равна 300 мм.The solar installation is located at the geographic latitude φ = 45 ° (Rostov Region). The diameter of the concentrating lenses is 30 mm, the focal length is 40.4 mm, the distance from the plane 13 to the
Оптический КПД системы (коэффициент светопропускания) подсчитывается по формуле
τ = τ1•τ2•τ3, (1)
где
τ1 - оптический КПД концентрирующих линз;
τ2 - оптический КПД световодов;
τ3 - оптический КПД коллимационных линз.The optical efficiency of the system (light transmission coefficient) is calculated by the formula
τ = τ 1 • τ 2 • τ 3 , (1)
Where
τ 1 - optical efficiency of concentrating lenses;
τ 2 - optical efficiency of the optical fibers;
τ 3 - optical efficiency of collimation lenses.
Оптические КПД линз и световодов определяем по формуле (2):
τ1,2,3= τ
где
τФ - светопропускание с учетом френелевских потерь на входе и выходе из оптической детали;
τA - поглощение света на единице длины оптического пути в материале детали;
l - средняя длина оптического пути в детали.The optical efficiency of lenses and optical fibers is determined by the formula (2):
τ 1,2,3 = τ
Where
τ f - light transmission taking into account Fresnel losses at the entrance and exit of the optical part;
τ A is the absorption of light per unit length of the optical path in the material of the part;
l is the average length of the optical path in the part.
Для концентрирующих линз принимаем следующие параметры:
τФ= 0,95, τA= 0,99, l = 2,5 см. Тогда светопропускание концентрирующих линз составит
τ1= 0,952 • 0,992,5 = 0,88.For concentrating lenses, we accept the following parameters:
τ Ф = 0.95, τ A = 0.99, l = 2.5 cm. Then the light transmission of the concentrating lenses will be
τ 1 = 0.95 2 • 0.99 2.5 = 0.88.
Для световодов по фиг. 1 параметры в (2) принимают следующие значения:
τФ= 0,98 с учетом просветления торцов световодов; τA= 0,8 на один метр длины (1) в материале световода; l = 0,2 м. Таким образом, светопропускание в световоде длиной 0,2 м составит
τ2= 0,982•0,80,2= 0,92.
Светопропускание коллимационных линз при значениях τФ= 0,96, τA= 0,99, l = 0,5 см дает следующие значения: τ3= 0,962 • 0,990,5 = 0,915.For the optical fibers of FIG. 1 parameters in (2) take the following values:
τ Ф = 0.98 taking into account the enlightenment of the ends of the optical fibers; τ A = 0.8 per meter of length (1) in the fiber material; l = 0.2 m. Thus, the light transmission in a fiber with a length of 0.2 m will be
τ 2 = 0.98 2 • 0.8 0.2 = 0.92.
The light transmission of collimation lenses at values of τ Ф = 0.96, τ A = 0.99, l = 0.5 cm gives the following values: τ 3 = 0.96 2 • 0.99 0.5 = 0.915.
Итого оптический КПД по фиг. 1 равен: τ = 0,88 • 0,92 • 0,915 = 0,74. Total optical efficiency of FIG. 1 is equal to: τ = 0.88 • 0.92 • 0.915 = 0.74.
Определим оптический КПД системы по фиг. 2 при следующих параметрах: L1 = 0,5 м, максимальная длина световодов 0,5 м, минимальная длина световодов 0,2 м, средняя длина световодов lСР = 0,35 м. Светопропускание системы в этом случае подсчитывается по формуле
τ1= τ•τ1•τ2•τ3•τк,
где
τк - светопропускание концентратора;
τк= 0,85.We determine the optical efficiency of the system of FIG. 2 with the following parameters: L 1 = 0.5 m, maximum length of optical fibers 0.5 m, minimum length of optical fibers 0.2 m, average length of optical fibers l CP = 0.35 m. The light transmission of the system in this case is calculated by the formula
τ 1 = τ • τ 1 • τ 2 • τ 3 • τ k ,
Where
τ to - light transmission of the concentrator;
τ k = 0.85.
Параметры в (3) имеют значения: τ1 = 0,88, τ2 = 0,89, τ3= 0,915. Общее светопропускание по фиг. 2 составит: τ1= 0,88 • 0,92 • 0,915 • 0,85 = 0,63.The parameters in (3) have values: τ 1 = 0.88, τ 2 = 0.89, τ 3 = 0.915. The total light transmission of FIG. 2 will be: τ 1 = 0.88 • 0.92 • 0.915 • 0.85 = 0.63.
Проведем сравнение устройств, концентрирующих солнечное излучение по предлагаемому варианту (фиг. 2) и по прототипу. Let's compare the devices that concentrate solar radiation according to the proposed option (Fig. 2) and the prototype.
Принимаем равными рабочие поверхности концентрирующих линз в сравниваемых вариантах. Принимаем длину L= 10 м, ширина рам в сравниваемых вариантах принята одинаковой. Максимальная длина в варианте прототипа с учетом работы в прямом солнечном излучении, перпендикулярном плоскости 13, составит
Lпт= Lcosφ = 10•0,707 = 7,1 м.
Принимаем среднюю длину световодов для варианта прототипа 4 м. Светопропускание световода длиной 4 м по (2) составит τ2 пт= 0,982 • 0,84 = 0,39. Принимая светопропускание концентрирующих линз одинаковым τ1= 0,88, общий оптический КПД для прототипа составит τпт= τ1•τ2 пт= 0,88 • 0,39 = 0,34.We take equal the working surfaces of the concentrating lenses in the compared variants. We take the length L = 10 m, the width of the frames in the compared options is assumed to be the same. The maximum length in the variant of the prototype, taking into account the work in direct sunlight, perpendicular to the plane 13, will be
L fr = Lcosφ = 10 • 0.707 = 7.1 m.
We take the average length of the optical fibers for the prototype version 4 m. The light transmission of the optical fiber 4 m long according to (2) will be τ 2 pt = 0.98 2 • 0.8 4 = 0.39. Assuming that the transmittance of the concentrating lenses is the same, τ 1 = 0.88, the total optical efficiency for the prototype will be τ pt = τ 1 • τ 2 pt = 0.88 • 0.39 = 0.34.
Таким образом, в предлагаемом варианте оптический КПД равен 0,63 вместо 0,34 в варианте прототипа. Поскольку вырабатываемая энергия зависит от КПД системы, то, при равных условиях предлагаемая система будет вырабатывать в 1,6 раза больше энергии, чем система прототипа. Thus, in the proposed embodiment, the optical efficiency is 0.63 instead of 0.34 in the prototype embodiment. Since the generated energy depends on the efficiency of the system, then, under equal conditions, the proposed system will generate 1.6 times more energy than the prototype system.
Стоимость предлагаемого устройства будет ниже стоимости системы по прототипу, т. к. значительно уменьшена длина световодов, более дешевым будет механизм слежения, разгруженный от воздействия ветровых нагрузок. The cost of the proposed device will be lower than the cost of the prototype system, because the length of the optical fibers is significantly reduced, the tracking mechanism unloaded from the effects of wind loads will be cheaper.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97103922/06A RU2121632C1 (en) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | Device for concentration of solar radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97103922/06A RU2121632C1 (en) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | Device for concentration of solar radiation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2121632C1 true RU2121632C1 (en) | 1998-11-10 |
RU97103922A RU97103922A (en) | 1999-03-10 |
Family
ID=20190817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97103922/06A RU2121632C1 (en) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | Device for concentration of solar radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2121632C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003038481A1 (en) * | 2001-10-29 | 2003-05-08 | Robert Raymond Woodward | Guide system |
RU2464694C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-10-20 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar combined concentrating power plant |
RU2466490C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-11-10 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar photoelectric module with concentrator |
RU2466489C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-11-10 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar multifunctional highly concentrating power plant |
RU2655105C1 (en) * | 2017-06-27 | 2018-05-23 | Борис Анатольевич Якимович | Solar power plant |
-
1997
- 1997-03-13 RU RU97103922/06A patent/RU2121632C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003038481A1 (en) * | 2001-10-29 | 2003-05-08 | Robert Raymond Woodward | Guide system |
RU2464694C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-10-20 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar combined concentrating power plant |
RU2466490C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-11-10 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar photoelectric module with concentrator |
RU2466489C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-11-10 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar multifunctional highly concentrating power plant |
RU2655105C1 (en) * | 2017-06-27 | 2018-05-23 | Борис Анатольевич Якимович | Solar power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7435898B2 (en) | Solar energy utilization unit and solar energy utilization system | |
US4307711A (en) | Sun tracking solar energy collector system | |
US8410351B1 (en) | Concentrated photovoltaic and solar heating system | |
EP1131586B1 (en) | Solar energy concentrator and converter | |
US4139286A (en) | Apparatus for concentrating solar energy | |
CA2442143A1 (en) | Conversion of solar energy | |
WO2002075225A3 (en) | Nonimaging solar concentrator with uniform irradiance | |
US20070181173A1 (en) | Solar electric power generator | |
US20140318127A1 (en) | Solar power system | |
CN109496367B (en) | Opto-mechanical system for capturing incident sunlight and transmitting it to at least one solar cell and corresponding method | |
JP2012038954A (en) | Condensing photovoltaic power generation system | |
RU2121632C1 (en) | Device for concentration of solar radiation | |
US6425391B1 (en) | Electromagnetic radiation collector system | |
KR19990083947A (en) | Solar Collector and Solar Automatic Tracking Device Using Solar Electricity | |
KR101093773B1 (en) | Sun Light Condensing Equipment | |
US9344031B2 (en) | Concentrator-driven, photovoltaic power generator | |
US20150207455A1 (en) | Dense-Array Concentrator Photovoltaic System Utilising Non-Imaging Dish Concentrator And Array Of Crossed Compound Parabolic Concentrators | |
JPS59709B2 (en) | A device that concentrates solar energy to generate electricity | |
WO2006039156A2 (en) | Method and apparatus for illuminating a solar cell with indirect sunrays | |
Gordon | Simple string construction method for tailored edge-ray concentrators in maximum-flux solar energy collectors | |
RU2204769C2 (en) | Solar module with concentrator | |
KR100822926B1 (en) | Collector-emitter device with a polished perimetrical concave reflecting surface oriented in a oblique direction | |
CN110325801B (en) | Solar energy condenser | |
JP2003322419A (en) | Sunlight composite focusing machine of electric power generation system for house | |
JPS584983A (en) | Device combining beam-condensing and power generation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050314 |