RU2204769C2 - Солнечный модуль с концентратором - Google Patents
Солнечный модуль с концентратором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204769C2 RU2204769C2 RU2001118972/06A RU2001118972A RU2204769C2 RU 2204769 C2 RU2204769 C2 RU 2204769C2 RU 2001118972/06 A RU2001118972/06 A RU 2001118972/06A RU 2001118972 A RU2001118972 A RU 2001118972A RU 2204769 C2 RU2204769 C2 RU 2204769C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentrator
- radiation
- solar cells
- solar
- strips
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/80—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. Согласно изобретению, в солнечном модуле с концентратором, содержащем поверхность входа излучения в концентратор, выполненный в виде двух линейно-фокусирующих параболоцилиндрических зеркальных отражателей, соединенных своими вершинами с кругоцилиндрическим отражателем, и приемник излучения, содержащий полосу скоммутированных фотоэлектрических солнечных элементов с двусторонней рабочей поверхностью, согласно изобретению в модуле установлен приемник излучения в прозрачной оболочке, содержащий дополнительно еще полосу, обе полосы расположены одна над другой в плоскости симметрии концентратора, одна из полос в виде солнечных элементов расположена между фокальной линией и кругоцилиндрическим отражателем, другая полоса в виде металлической пластины расположена между фокальной линией и поверхностью входа излучения и соединена с трубой для теплоносителя, обе полосы размещены в прозрачной оболочке, заполненной прозрачной жидкостью и герметично соединенной с трубой для теплоносителя. Изобретение должно обеспечить создание надежной системы охлаждения солнечных элементов с двусторонними рабочими поверхностями. 1 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла.
Известен фотоэлектрический модуль, имеющий два симметричных параболоцилиндрических зеркальных отражателя линейно-фокусирующих излучений на фокальные линии, расположенные на противоположных концах параболоцилиндрических отражателей, у поверхности выхода излучения из концентратора. На поверхности выхода излучения установлены фотоэлектрические солнечные элементы с односторонними рабочими поверхностями, преобразующими солнечное излучение в электрический ток (см. пат. США 4029519, опубл. 14.06.77).
Недостатком известного решения является невысокая концентрация излучения на солнечных элементах, т.к. каждый параболоцилиндрический отражатель направляет излучение на свою фокальную линию, которые разнесены в пространстве (линии лежат в местах пересечения противоположного отражателя и поверхности выхода излучения из концентратора).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечный модуль с концентратором, описанный в книге "Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration", Antonio Luque, The Adam Hilger Series on Optics and Optoelectronics, Adam Hilger, Bristol and Philadelphia, pp. 382, fig. 11.18 (прототип). Солнечный модуль с концентратором, содержащий поверхность входа излучения в концентратор, соединенного своей вершиной с кругоцилиндрическим отражателем, и приемник излучения, содержащий полосу скоммутированных фотоэлектрических солнечных элементов с двусторонней рабочей поверхностью. Солнечное излучение отражается от параболоцилиндрического отражателя и, при определенном положении Солнца, попадает на одну (лицевую) или другую (тыльную) сторону солнечных элементов. При этом тыльная сторона солнечных элементов освещается излучением после двойного отражения от параболоцилиндрического и кругоцилиндрического отражателей.
Недостатком известного технического решения является отсутствие системы охлаждения солнечных элементов, которые под действием концентрированного света в процессе эксплуатации будут нагреваться и терять свою эффективность, т.е. будет уменьшаться их КПД.
Задачей изобретения является увеличение эффективности использования солнечного модуля путем создания надежной системы охлаждения солнечных элементов.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном модуле с концентратором, содержащим поверхность входа излучения в концентратор, выполненный в виде линейно-фокусирующего параболоцилиндрического зеркального отражателя, соединенного своей вершиной с кругоцилиндрическим отражателем, и приемник излучения, содержащий полосу скоммутированных фотоэлектрических солнечных элементов с двусторонней рабочей поверхностью, дополнительно установлен приемник излучения в прозрачной оболочке, состоящий из двух полос, расположенных одна над другой в плоскости симметрии концентратора, одна из полос в виде солнечных элементов расположена между фокальной линией и кругоцилиндрическим отражателем, другая полоса в виде металлической пластины расположена между фокальной линией и поверхностью входа излучения и соединена с трубой для теплоносителя, обе полосы в прозрачной оболочке заполнены прозрачной жидкостью и герметично соединены с трубой для теплоносителя.
Сущность предлагаемого изобретения показана на чертеже, на котором изображено поперечное сечение солнечного модуля с концентратором и схема прохождения солнечных лучей.
На чертеже показано поперечное сечение солнечного модуля с концентратором: поверхность входа 1 излучения в концентратор, выполненного в виде двух линейно-фокусирующих параболоцилиндрических зеркальных отражателей 2 и 8, соединенных своими вершинами с кругоцилиндрическим отражателем 3, и приемник излучения 4, содержащий полосу 5 скоммутированных фотоэлектрических солнечных элементов с двусторонней рабочей поверхностью. Приемник излучения 4 состоит из двух полос 5 и 9, расположенных одна над другой в плоскости 7 симметрии концентратора 2, одна из полос 5 в виде солнечных элементов расположена между фокальной линией F и кругоцилиндрическим отражателем 3, другая полоса в виде металлической пластины 9 расположена между фокальной линией F и поверхностью 1 входа излучения и соединена с трубой 10 для теплоносителя 11, обе полосы 5 и 9 расположены в прозрачной оболочке 6, заполненной прозрачной жидкостью 12, и герметично соединены с трубой 10 для теплоносителя 11.
Кроме того, на чертеже показано: лучи Л1, Л2, Л3, Л4 и схема их прохождения в концентраторе, нормали к поверхности n в точках падения лучей, Н - высота модуля, h - размер солнечных элементов, параметрические углы α.
Работает модуль следующим образом.
Модуль устанавливается плоскостью входа излучения 1 под углом φ (на чертеже не указан) к горизонтальной поверхности, при этом угол φ равен географической широте местности, в которой используется модуль. Углы α могут быть выбраны равными углам годового солнечного склонения ±δ=24,5o. В этом случае модуль будет работать целый год в неподвижном состоянии. В дни равноденствия (21 марта и 23 сентября) излучение на концентратор будет приходить по схеме луча Л1, т.е. падать перпендикулярно на входную поверхность I. Луч Л1 отразится от параболоцилиндрического отражателя 2 и попадает на солнечные элементы 5, расположенные в прозрачной для солнечного излучения оболочке 6. В дни солнцестояния (22 июня и 22 декабря) в результате солнечного склонения ±δ=24,5o лучи будут приходить на поверхность входа под углами α≥±δ=24,5o. По такой схеме работают лучи Л2, Л3 и Л4. Причем лучи Л2 и Л4 соберутся на фокальной линии F, поскольку параболоцилиндрические отражатели 2 и 8 развернуты таким образом, что при отклонении солнечного потока от плоскости симметрии 7 на величину α≥±δ= 24,5o отражающие поверхности 2 и 8 работают как обычные параболоцилиндрические поверхности в прицельном положении. Все остальные лучи в течение остального времени года при любых других отклонениях будут приходить в промежуток между линией F и поверхностью 3, как например луч Л3.
Система термостабилизации солнечных элементов при этом обеспечивается следующим образом: солнечное излучение нагревает солнечные элементы 5, прозрачная жидкость 12, которой заполнена прозрачная оболочка 6, начнет нагреваться, в силу конвективных процессов и теплопередачи тепло от солнечных элементов 5 будет передаваться к металлической пластине 9, соединенной с трубой 10 с теплоносителем 11. Теплоноситель 11, прокачиваемый по трубе 10, обеспечивает благодаря пластине 9 охлаждение нагретой прозрачной жидкости 12 и солнечных элементов 5.
Пример конкретного выполнения:
1. Поверхность I входа излучения в концентратор равна 220 мм, высота модуля Н=146 мм, размер солнечных элементов 50 мм, фокусное расстояние F=50 мм, концентрация излучения (К), равная отношению ширины поверхности I к высоте солнечных элементов, равна К=4,4. Так как углы α≥±δ=24,5o, то концентратор будет работать в неподвижном состоянии круглый год.
1. Поверхность I входа излучения в концентратор равна 220 мм, высота модуля Н=146 мм, размер солнечных элементов 50 мм, фокусное расстояние F=50 мм, концентрация излучения (К), равная отношению ширины поверхности I к высоте солнечных элементов, равна К=4,4. Так как углы α≥±δ=24,5o, то концентратор будет работать в неподвижном состоянии круглый год.
По сравнению с известным техническим решением модуля по прототипу, предлагаемые модули обеспечивают работу солнечных элементов с двусторонней рабочей поверхностью за счет надежной системы охлаждения элементов, расположенных в прозрачной оболочке, заполненной прозрачной жидкостью.
Claims (1)
- Солнечный модуль с концентратором, содержащий поверхность входа излучения в концентратор, выполненный в виде двух линейно-фокусирующих параболоцилиндрических зеркальных отражателей, соединенных своими вершинами с кругоцилиндрическим отражателем, и приемник излучения, отличающийся тем, что приемник излучения состоит из двух полос, расположенных одна над другой в плоскости симметрии концентратора, одна из полос, выполненная в виде скоммутированных фотоэлектрических солнечных элементов с двухсторонней рабочей поверхностью, расположена между фокальной линией и кругоцилиндрическим отражателем, другая полоса, выполненная в виде металлической пластины, расположена между фокальной линией и поверхностью входа излучения и соединена с трубой для теплоносителя, обе полосы расположены в прозрачной оболочке, заполненной прозрачной жидкостью, и герметично соединенной с трубой для теплоносителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118972/06A RU2204769C2 (ru) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | Солнечный модуль с концентратором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118972/06A RU2204769C2 (ru) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | Солнечный модуль с концентратором |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001118972A RU2001118972A (ru) | 2003-04-10 |
RU2204769C2 true RU2204769C2 (ru) | 2003-05-20 |
Family
ID=20251545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001118972/06A RU2204769C2 (ru) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | Солнечный модуль с концентратором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2204769C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464694C2 (ru) * | 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) | Солнечная комбинированная концентрирующая энергоустановка |
RU2466490C2 (ru) * | 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) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором |
RU2466489C2 (ru) * | 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) | Солнечная многофункциональная сильноконцентрирующая энергоустановка |
RU2554674C2 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Теплофотоэлектрический модуль с параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения |
RU2591747C2 (ru) * | 2014-11-27 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное научное Учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) | Теплофотоэлектрический модуль с параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения и способ его изготовления |
RU193323U1 (ru) * | 2019-07-24 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Складной теплофотоэлектрический концентраторный модуль с двусторонними фотоэлементами |
-
2001
- 2001-07-10 RU RU2001118972/06A patent/RU2204769C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Antonio Luque e.t.c. Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration, Bristol and Philadelphia, Hilger Series on Optics and Optoelectronics, 1989, p.p. 382, fig. 11.18. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464694C2 (ru) * | 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) | Солнечная комбинированная концентрирующая энергоустановка |
RU2466490C2 (ru) * | 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) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором |
RU2466489C2 (ru) * | 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) | Солнечная многофункциональная сильноконцентрирующая энергоустановка |
RU2554674C2 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Теплофотоэлектрический модуль с параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения |
RU2591747C2 (ru) * | 2014-11-27 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное научное Учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) | Теплофотоэлектрический модуль с параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения и способ его изготовления |
RU193323U1 (ru) * | 2019-07-24 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Складной теплофотоэлектрический концентраторный модуль с двусторонними фотоэлементами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4091798A (en) | Non-tracking solar energy collector system | |
US4074704A (en) | Process of and apparatus for solar heating and the like | |
US8188366B2 (en) | Integrated solar energy conversion system, method, and apparatus | |
US4238246A (en) | Solar energy system with composite concentrating lenses | |
Segal et al. | Hybrid concentrated photovoltaic and thermal power conversion at different spectral bands | |
AU2011242409B2 (en) | A solar energy collector system | |
US8226253B2 (en) | Concentrators for solar power generating systems | |
US4572160A (en) | Heliotropic solar heat collector system | |
US20070181173A1 (en) | Solar electric power generator | |
US20160079461A1 (en) | Solar generator with focusing optics including toroidal arc lenses | |
US4038964A (en) | Parabolic solar concentrator employing flat plate collector | |
Sen et al. | Linear Fresnel mirror solar concentrator with tracking | |
RU2204769C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором | |
RU2133415C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) | |
RU2172903C1 (ru) | Солнечный модуль с концентратом | |
AU2015101876A4 (en) | Solar concentrator comprising flat mirrors oriented north-south and a cylindrical-parabolic secondary mirror having a central absorber | |
RU2206837C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором (варианты) | |
RU2225966C1 (ru) | Солнечный модуль с концентратором (варианты) | |
US4164934A (en) | Elliptical solar reflector | |
RU2154778C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
RU2194928C1 (ru) | Солнечный коллектор | |
RU2135909C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
Sukhatme | Solar thermal power generation | |
RU2154243C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка | |
RU2044226C1 (ru) | Солнечная установка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090711 |