RU2153132C2 - Device for collecting solar energy and conveying it to intake medium to be heated - Google Patents

Device for collecting solar energy and conveying it to intake medium to be heated Download PDF

Info

Publication number
RU2153132C2
RU2153132C2 RU98113090/06A RU98113090A RU2153132C2 RU 2153132 C2 RU2153132 C2 RU 2153132C2 RU 98113090/06 A RU98113090/06 A RU 98113090/06A RU 98113090 A RU98113090 A RU 98113090A RU 2153132 C2 RU2153132 C2 RU 2153132C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solar
radiation
energy
earth
solar energy
Prior art date
Application number
RU98113090/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98113090A (en
Inventor
В.А. Копылова
И.Ф. Исмагилов
Original Assignee
Копылова Вильвира Алексеевна
Исмагилов Ибрагим Фатыхович
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 Копылова Вильвира Алексеевна, Исмагилов Ибрагим Фатыхович filed Critical Копылова Вильвира Алексеевна
Priority to RU98113090/06A priority Critical patent/RU2153132C2/en
Publication of RU98113090A publication Critical patent/RU98113090A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2153132C2 publication Critical patent/RU2153132C2/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
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: solar engineering. SUBSTANCE: device intended to collect solar energy and to convey it to intake medium to be heated on earth or in space as well as to transmit concentrated solar energy over long distances on earth using solar-energy transmitters has horizontal mirrors or elements each provided with tilting angle adjusting mechanism that incorporates support, half of gear wheel, gear transmission with movement drive controlled by computer or clockwork, as well as solar energy transmitters passing solar radiation to using equipment; in addition, use may be made of equipment organized in solar system for transmitting concentrated energy to earth. EFFECT: improved efficiency of device. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к устройству для улавливания солнечной энергии и передачи этой энергии к подлежащей нагреву приемной среде, расположенной на земле или в космосе, а также к передаче сконцентрированной солнечной энергии на большое расстояние с использованием нагретых слоев стратосферы и термосферы. The invention relates to solar technology, and in particular to a device for collecting solar energy and transmitting this energy to a receiving medium to be heated located on the ground or in space, as well as to transmit concentrated solar energy over a long distance using heated layers of the stratosphere and thermosphere.

Известно авторское свидетельство "Разборный фацетный концентратор солнечной энергии" N 517754, A, МКЛ2 F 24 J 3/02, за 1976 год, содержащее множество круглых и расположенных по кругу на некотором расстоянии друг от друга зеркал с тем, чтобы образовать экран, имеющий наружную поверхность, на которую может непосредственно падать солнечное излучение, установленных с возможностью изменения угла наклона и снабженных механизмом поворота угла наклона.Known copyright certificate "Collapsible facet concentrator of solar energy" N 517754, A, MKL 2 F 24 J 3/02, for 1976, containing many round and arranged at a distance from each other mirrors in order to form a screen having the outer surface on which solar radiation can directly fall, installed with the possibility of changing the angle of inclination and equipped with a mechanism for turning the angle of inclination.

Недостатком данного устройства является низкий КПД из-за слабой концентрации солнечного излучения и невозможность передачи излучения на расстояние. The disadvantage of this device is its low efficiency due to the low concentration of solar radiation and the inability to transmit radiation over a distance.

Задача изобретения - повышения КПД установки за счет повышения температуры концентрированного излучения от "n" - количества зеркал, передаваемых на объект приема, поверхность которых равна поверхности одного зеркала. The objective of the invention is to increase the efficiency of the installation by increasing the temperature of the concentrated radiation from "n" - the number of mirrors transmitted to the receiving object, the surface of which is equal to the surface of one mirror.

Поставленная задача достигается тем, что в известное устройство для улавливания солнечной энергии и передачи этой энергии к подлежащей нагреву приемной среде, содержащее множество круглых и расположенных по кругу на некотором расстоянии друг от друга зеркал с тем, чтобы образовать экран, имеющий наружную поверхность, на которую может непосредственно падать солнечное излучение, установленных с возможностью изменения угла наклона и снабженных механизмов поворота угла наклона, согласно изобретению зеркала расположены горизонтально и каждое из них снабжено механизмом поворота угла наклона. Механизм поворота угла наклона имеет стойку, на которой подвижно укреплены 1/2 часть зубчатого колеса с закрепленным наверху зеркалом и зубчатая передача с приводом движения, зубья которых соединены подвижно. This object is achieved in that in a known device for collecting solar energy and transmitting this energy to the receiving medium to be heated, containing a plurality of round mirrors located at a certain distance from each other in order to form a screen having an outer surface onto which solar radiation can be directly incident, installed with the possibility of changing the angle of inclination and provided with mechanisms for turning the angle of inclination, according to the invention, the mirrors are arranged horizontally and zhdoe of them is equipped with a mechanism for turning angle. The tilt angle rotation mechanism has a rack on which 1/2 of the gear wheel with a mirror fixed at the top and a gear transmission with a drive of movement, the teeth of which are connected movably, are movably mounted.

На фиг. 1 изображен механизм поворота угла наклона; на фиг. 2 - изменение наклона одного зеркала и направление солнечного излечения в различное время суток в точку "m"; на фиг. 3 - общая схема передачи солнечного излучения на объект приема этого излучения с использованием передатчиков излучения; на фиг. 4 - передача солнечной энергии с космического объекта на землю. In FIG. 1 shows a mechanism for turning the angle of inclination; in FIG. 2 - change in the tilt of one mirror and the direction of solar healing at different times of the day to the point "m"; in FIG. 3 is a general diagram of transmitting solar radiation to an object for receiving this radiation using radiation transmitters; in FIG. 4 - transfer of solar energy from a space object to the earth.

Устройство (фиг. 1) содержит зеркала 1, каждое из которых снабжено механизмом поворота угла наклона 2, состоящий из стойки 3, 1/2 части шестерни 4, зубчатой передачи 5 (зубчатая передача с приводом движения на фиг. 1 полностью не приведена), кроме того, при передаче концентрированного излучения на объект 6 приема этого излучения используется передатчик 7 излучения (фиг. 3). The device (Fig. 1) contains a mirror 1, each of which is equipped with a mechanism for turning the angle of inclination 2, consisting of a rack 3, 1/2 of the gear 4, the gear 5 (the gear with the drive drive in Fig. 1 is not completely shown), in addition, when transmitting concentrated radiation to an object 6 for receiving this radiation, a radiation transmitter 7 is used (FIG. 3).

Зеркало 1 имеет плоскую круглую форму, присоединен к 1/2 части шестерни 4 и, совершая возвратно-поступательное движение, зеркала изменяют при этом постоянно угол наклона к солнечному излучению, причем от каждого зеркала 1 отраженное излучение имеет постоянное наклонное направление в центр круга в точку "m" (фиг. 2), которая находится на определенной высоте и не зависит от местонахождения солнца и время суток, причем диаметр точки "m" равен диаметру одного зеркала 1, а так как в данную точку направлены отраженное излучение по наклону от всех зеркал 1 и они расположены по кругу, то в точке "m" они пересекаются и образуют концентрированное излучение с высокой температурой, но после пересечения часть отраженного излучения продолжает свое движение, затем рассеивается в окружающем пространстве, если на его пути не поставить в точку "m" объект приема 6 этого излучения или передатчик 7 излучения, при этом мощность концентрированного излучения зависит от количества зеркал 1 в одном круге, от места расположения установки, так мощность излучения будет больше на экваторе, чем в других, более северных регионах, кроме того, установка может содержать один круг зеркал или несколько, распложенных друг за другом (принцип "матрешки") или несколько кругов зеркал на орбите одного круга. The mirror 1 has a flat round shape, is attached to 1/2 of the gear 4 and, making a reciprocating movement, the mirrors constantly change the angle of inclination to solar radiation, and from each mirror 1 the reflected radiation has a constant oblique direction to the center of the circle to a point "m" (Fig. 2), which is at a certain height and does not depend on the location of the sun and the time of day, and the diameter of the point "m" is equal to the diameter of one mirror 1, and since the reflected radiation is directed to this point along the slope from all the mirrors 1 and they are arranged in a circle, then at the point "m" they intersect and form concentrated radiation with a high temperature, but after crossing part of the reflected radiation continues to move, then scatters in the surrounding space if you do not put a point "m" in its path the receiving object 6 of this radiation or radiation transmitter 7, while the concentrated radiation power depends on the number of mirrors 1 in one circle, on the installation location, so the radiation power will be more at the equator than in others, more north s regions, furthermore, the installation may include one or more round mirrors, bred to each other (the principle of "nesting dolls"), or a few laps of mirrors in orbit one lap.

Механизм поворота угла наклона 2 (фиг. 1) зеркал 1 предназначен для изменения угла падения солнечного излучения на зеркало 1, а значит и угла отражения излучения для создания постоянного направления отраженного излучения в точку "m" в разное время суток. The rotation mechanism of the angle of inclination 2 (Fig. 1) of the mirrors 1 is designed to change the angle of incidence of solar radiation on the mirror 1, and hence the angle of reflection of radiation to create a constant direction of reflected radiation to the point "m" at different times of the day.

Механизм работает следующим образом. Солнечное излечение падает на зеркало 1 под углом ≈ 45-135o, то есть время эксплуатации с ≈ 9 ч до 18 ч, что зависит от продолжительности дня и температуры солнечного излучения, при этом все зеркала 1 синхронно изменяют свой наклон на равное количество градусов по отношению исходного своего наклона, который у каждого зеркала отличается поворотом угла наклона каждого зеркала в пределах 180o.The mechanism works as follows. Solar cure falls on mirror 1 at an angle of ≈ 45-135 o , that is, the operating time from ≈ 9 hours to 18 hours, which depends on the length of the day and the temperature of solar radiation, while all mirrors 1 synchronously change their tilt by an equal number of degrees the ratio of its original inclination, which for each mirror differs by turning the angle of inclination of each mirror within 180 o .

Механизм поворота угла наклона 2 содержит стойку 3, присоединенной к горизонтальной плоскости, кроме того к стойке неподвижно присоединены две оси, при этом к верхней оси подвижно присоединена 1/2 часть шестерни 4 с закрепленными наверху зеркалом, а к нижней - зубчатая передача 5 с приводом движения, которые зубьями соединены подвижно. Движение зубчатого колеса 5 в течение часа изменяет наклон зеркала на 15o, при этом каждая установка может быть присоединена для управления к часовому механизму или к ЭВМ, при наличии комплекса установок.The rotation mechanism of the angle of inclination 2 includes a rack 3 attached to a horizontal plane, in addition, two axes are fixedly attached to the rack, while 1/2 of the gear 4 with the mirror fixed at the top is movably attached to the upper axis, and a gear 5 with a drive is attached to the bottom movements that are connected by teeth movably. The movement of the gear 5 within an hour changes the tilt of the mirror by 15 o , with each installation can be connected to control the clockwork or a computer, in the presence of a complex of installations.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устанавливается время наиболее эффективного использования установки в данной местности, например с ≈ 9 ч до 18 ч, в данный час привод движения приводит в движение зубчатую передачу 5, которая, в свою очередь, при помощи шестерни изменяет положение 1/2 части шестерни 4, а, следовательно, начинается изменение наклона зеркала 1 в течение суток по отношению солнечного излучения с целью концентрации солнечного извлечения в точке "m", на фиг. 2 показано изменение наклона зеркала 1 и направление одного луча излечения в разное время суток в точку "m", при этом от восхода до захода солнца из зеркал 1 образуется экран, на который падает солнечное излучение и, отражаясь, образуют сконцентрированное излучение в точке "m", которая находится в центре круга на определенной высоте, на месте которой размещают объект 6 приема излучения при передатчик 7 излучения, при этом объектом 6 может быть нагреваемый предмет, на которой непосредственно направлено сконцентрированное излучение, обладающее высокой температурой, или в точку "m" помещают передатчик 7 (фиг. 3), он уже направляют сконцентрированное излечение на небольшое расстояние от установки, но может передать на экран следующего передатчика 7, т. е. используется система передатчиков 7 для передачи солнечной энергии из районов, где ее избыток, например, на экваторе в северные районы, с использованием для передачи нагретых слоев стратосферы, термосферы, космоса, при передаче солнечного излучения с использованием передатчиков 7 излучения около земли необходимо учитывать, что при удалении от поверхности земли вверх на 1 км происходит охлаждение воздуха на 6o, поэтому целесообразно передавать сконцентрированное излучение около земной воздушной среде так как в пустыне Сахара около земное пространство нагревается до 50-56o и 70-80o, в пустыне Гоби, которая представляет плоскогорье 900-1200 км температура летом 45-50o, при этом есть возможность передачи солнечной энергии в долины через систему передатчиков 7 излучения, число которых зависит от рельефа местности и расстояния передачи излучения.The time is set for the most efficient use of the installation in a given area, for example, from ≈ 9 h to 18 h, at this hour the drive drives the movement of the gear 5, which, in turn, with the help of a gear changes the position of 1/2 of the gear 4, and therefore, the tilt of mirror 1 during the day begins to change with respect to solar radiation in order to concentrate solar extraction at the point "m", in FIG. Figure 2 shows the change in the tilt of mirror 1 and the direction of one healing ray at different times of the day to the point "m", and from sunrise to sunset from mirrors 1 a screen forms on which solar radiation falls and, being reflected, form a concentrated radiation at the point "m"", which is located in the center of the circle at a certain height, at the place of which the radiation receiving object 6 is placed with the radiation transmitter 7, while the object 6 can be a heated object, on which concentrated radiation is directly directed, having at a cold temperature, or a transmitter 7 is placed at point “m” (Fig. 3), it already directs a concentrated cure a short distance from the installation, but can transfer to the screen of the next transmitter 7, that is, a system of transmitters 7 is used to transmit solar energy from areas where there is an excess of it, for example, at the equator to the northern regions, using the stratosphere, thermosphere, space for transmitting heated layers, when transmitting solar radiation using radiation transmitters 7 near the earth, it should be taken into account that when At a distance of 1 km from the earth’s surface, air is cooled by 6 o , therefore it is advisable to transmit concentrated radiation near the earth’s air environment, since in the Sahara desert near the earth’s space it heats up to 50-56 o and 70-80 o in the Gobi desert the plateau is 900-1200 km; the temperature in summer is 45-50 o ; at the same time, it is possible to transfer solar energy to the valleys through a system of radiation transmitters 7, the number of which depends on the terrain and the distance of transmission of radiation.

Возможен вариант передачи мощного концентрированного излучения на большие расстояния с использованием стратосферы, термосферы, космоса, в которых тепловая энергия распространяется со скоростью света 299792 ± 04 км/сек в вакууме и ≈ 315300 км/сек на земле, так как свет - электромагнитное излучение солнца, несущее как свет, так и тепло, излучение почти не теряет тепловую энергию, ибо его движение происходит поперек солнечного излучения, что способствует сохранению его температуры, при этом стратосфера имеет температуру 270K и находится на расстоянии от земной поверхности 20 км, а термосфера с температурой 1000K на высоте 800-1000 км, требуется различное количество передатчиков 7 излучения, число которых зависит от кривизны поверхности земли, удаленности от нее, а также от расстояния передачи излучения, выполнены они могут быть в виде спутников земли, космических объектов около солнечной системы, при этом передатчики 7 являются частью космического объекта на некотором расстоянии от него, а зеркала 1 размещаются на поверхности космического объекта, кроме того, передатчик 7 излучения может иметь один экран отражения (передачи) или "n" - их количество, один экран передает излучение на некоторое расстояние от установки, два экрана для передачи на экран следующего передатчика 7 без изменения направления излучения, "n" - количество экранов для корреляции излучения при передаче на экран следующего передатчика 7. It is possible to transmit powerful concentrated radiation over long distances using the stratosphere, thermosphere, space, in which thermal energy propagates with a speed of light of 299792 ± 04 km / s in vacuum and ≈ 315300 km / s on the ground, since light is the electromagnetic radiation of the sun, carrying both light and heat, the radiation almost does not lose thermal energy, because its movement occurs across the solar radiation, which helps to maintain its temperature, while the stratosphere has a temperature of 270 K and is at a distance and 20 km from the earth’s surface, and a thermosphere with a temperature of 1000K at an altitude of 800-1000 km, a different number of radiation transmitters 7 is required, the number of which depends on the curvature of the earth’s surface, its distance from it, and also on the radiation transmission distance, they can be performed in in the form of earth satellites, space objects near the solar system, while the transmitters 7 are part of the space object at some distance from it, and the mirrors 1 are placed on the surface of the space object, in addition, the radiation transmitter 7 can have l one screen of reflection (transmission) or "n" - their number, one screen transmits radiation at a certain distance from the installation, two screens for transmission to the screen of the next transmitter 7 without changing the direction of radiation, "n" - the number of screens for correlation of radiation during transmission to the screen of the next transmitter 7.

В настоящее время для выработки электроэнергии используют термоядерную, тепловую энергию от сгорания топлива, гидро-ветроэнергию, которые экологически вредны, т.к. возникают проблемы при использовании термоядерной энергии с ядерными отходами, в гидроэнергии перекрытые русла рек и т.д., а в это время на землю поступает ≈ 170 • 1015 Вт солнечного излучения, использование этой энергии настолько незначительно, что даже не составляет и сотой доли процента, это в основном нагрев воды, сушка и т.д., учитывая, что каждый квадратный километр поля солнечного излучения приносит 10 МВт, предлагается установка с экраном 1 кв. километр зеркал 1 может заменить крупную электростанцию, а при расположении установок по часовому поясу на экваторе, позволит беструбное, беспроводное обеспечение северного полушария земли тепловой энергией, возможен вариант в будущем создания космического объекта в солнечной системе по улавливанию солнечной энергии и ее передачи на землю (фиг. 4).Currently, thermonuclear, thermal energy from fuel combustion, hydro-wind energy, which are environmentally harmful, are used to generate electricity. problems arise when using thermonuclear energy with nuclear waste, blocked riverbeds in hydropower, etc., and at this time ≈ 170 • 10 15 W of solar radiation arrives on the earth, the use of this energy is so insignificant that it does not even make up a hundredth percent, this is mainly heating water, drying, etc., given that every square kilometer of the solar radiation field brings 10 MW, it is proposed installation with a screen of 1 square. a kilometer of mirrors 1 can replace a large power station, and if the units are located in the time zone at the equator, it will allow tubeless, wireless provision of the northern hemisphere of the earth with thermal energy, a future option for creating a space object in the solar system to capture solar energy and transmit it to the earth (Fig. . 4).

Предложенная установка требует экспериментальной, научной и технической экспертизы. The proposed installation requires experimental, scientific and technical expertise.

Claims (2)

1. Устройство для улавливания солнечной энергии и передачи этой энергии к подлежащей нагреву приемной среде, содержащее множество круглых и расположенных по кругу на некотором расстоянии друг от друга зеркал с тем, чтобы образовать экран, имеющий наружную поверхность, на которую может непосредственно падать солнечное излучение, установленных с возможностью изменения угла наклона и снабженных механизмом поворота угла наклона, отличающееся тем, что зеркала расположены горизонтально и каждое из них снабжено механизмом поворота угла наклона. 1. A device for capturing solar energy and transmitting this energy to the receiving medium to be heated, comprising a plurality of round mirrors located at a certain distance from each other in order to form a screen having an outer surface on which solar radiation can directly fall, installed with the possibility of changing the angle of inclination and equipped with a mechanism for turning the angle of inclination, characterized in that the mirrors are horizontal and each of them is equipped with a mechanism for turning the angle of inclination on. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм поворота угла наклона имеет стойку, на которой подвижно укреплены 1/2 часть зубчатого колеса с закрепленным наверху зеркалом и зубчатая передача с приводом движения, которые зубьями соединены подвижно. 2. The device according to p. 1, characterized in that the angle of rotation mechanism has a rack on which 1/2 of the gear with a mirror mounted at the top and a gear drive with a motion drive, which are movably connected by the teeth, are movably mounted.
RU98113090/06A 1998-07-01 1998-07-01 Device for collecting solar energy and conveying it to intake medium to be heated RU2153132C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98113090/06A RU2153132C2 (en) 1998-07-01 1998-07-01 Device for collecting solar energy and conveying it to intake medium to be heated

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98113090/06A RU2153132C2 (en) 1998-07-01 1998-07-01 Device for collecting solar energy and conveying it to intake medium to be heated

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98113090A RU98113090A (en) 2000-05-10
RU2153132C2 true RU2153132C2 (en) 2000-07-20

Family

ID=20208163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98113090/06A RU2153132C2 (en) 1998-07-01 1998-07-01 Device for collecting solar energy and conveying it to intake medium to be heated

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2153132C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005121652A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Sergey Nikolaevich Andreev Solar power system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005121652A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Sergey Nikolaevich Andreev Solar power system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101852499B (en) Disc type focusing device capable of adjusting focusing ratio
AU2010217786B2 (en) Segmented fresnel solar concentrator
US4149521A (en) Solar energy collection system
US4832002A (en) Unified heliostat array
US7640931B2 (en) Revolutionary solar collecting system
CN102959343B (en) Photovoltaic power generation apparatus comprising cylindrical light-collecting device
CN108317753A (en) The tracking of two-dimentional modularization heliostat and construction
WO2012042888A1 (en) Cross linear type solar heat collecting apparatus
US10551089B2 (en) Solar concentrator for a tower-mounted central receiver
EP0105275B1 (en) Solar collector
US20160079461A1 (en) Solar generator with focusing optics including toroidal arc lenses
CA1265397A (en) Heliotropic solar heat collector system
CN102721195B (en) Solar condensation and tracking array horizontal directional collection system
Dang Concentrators: a review
RU2153132C2 (en) Device for collecting solar energy and conveying it to intake medium to be heated
GB1578996A (en) Assembly for collecting solar energy
JP2004271063A (en) Solar power generation device
CN101807866B (en) Unit area luminous flux increasing device capable of shortening lighting distance to light source
CN103292481A (en) Large point-focusing orientation tracking solar energy collection device
CN202558667U (en) Mobile point-array solar seawater desalination system
CN2580363Y (en) Basically fixed high power focusing solar heat collector
CN1420322A (en) Controlled solar device
CN103403472A (en) Solar energy concentrator
US4495938A (en) Solar energy collector
US4297988A (en) Solar energy collector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040702