RU2225965C1 - Solar unit with concentrator - Google Patents
Solar unit with concentrator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2225965C1 RU2225965C1 RU2003108833/06A RU2003108833A RU2225965C1 RU 2225965 C1 RU2225965 C1 RU 2225965C1 RU 2003108833/06 A RU2003108833/06 A RU 2003108833/06A RU 2003108833 A RU2003108833 A RU 2003108833A RU 2225965 C1 RU2225965 C1 RU 2225965C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- module according
- concentrator
- receiver
- mirror
- Prior art date
Links
Images
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
-
- 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
Description
Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами, для получения электрической энергии и теплоты.The invention relates to solar energy, in particular to solar power modules with concentrators, for generating electrical energy and heat.
Известен солнечный модуль с концентратором, в котором солнечное излучение собирается параболоцилиндрическим фоклином, выполненным из двух параболоцилиндров, и отражается на приемник излучения, установленный на нижнем основании фоклина (патент США №3923381 от 02.12.75 г., кл. 350/293, 126/271, 350/294).A solar module with a concentrator is known in which solar radiation is collected by a parabolocylindrical foklin made of two parabolocylinders and reflected on a radiation receiver mounted on the lower base of the foclin (US patent No. 3923381 dated 02.12.75, CL 350/293, 126 / 271, 350/294).
Недостатком известного модуля является низкая концентрация, связанная с его апертурным углом α соотношениемA disadvantage of the known module is the low concentration associated with its aperture angle α by the ratio
Кгеом=1/sinα, при α=25°, Кгеом=2,36.To geome = 1 / sinα, at α = 25 °, To geome = 2.36.
Другим недостатком солнечного модуля является низкая эффективность использования солнечной энергии вследствие неравномерного освещения приемника концентрированным излучением.Another disadvantage of the solar module is the low efficiency of solar energy due to uneven illumination of the receiver with concentrated radiation.
Известен солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором солнечной энергии, содержащий скоммутированные и установленные между двумя листами стекла двухсторонние солнечные элементы в виде полос, перпендикулярных основанию модуля, с тыльной стороны которых симметрично относительно середины солнечных элементов установлены два полуцилиндрических концентратора, суммарная площадь аппаратуры которых в два раза больше площади солнечных элементов. При установке под углом к горизонту, равным широте местности, и полярной ориентации оси концентраторов юг-север фотоэлектрический модуль работает круглый год без слежения за солнцем с теоретическим коэффициентом концентрации К=2. Фактический коэффициент концентрации с учетом косинусных потерь и потерь на отражение составляет 1,56 (I. Edmond, Solar Energy Materials. 1990. # 21, р.173-190).A solar photovoltaic module with a solar energy concentrator is known, comprising bilateral solar cells connected and mounted between two sheets of glass in the form of strips perpendicular to the base of the module, two semi-cylindrical concentrators are installed on the back of which are symmetrical with respect to the middle of the solar cells, the total area of which is twice as large area of solar cells. When installed at an angle to the horizon equal to the latitude of the terrain and the polar orientation of the axis of the south-north concentrators, the photovoltaic module operates year-round without tracking the sun with a theoretical concentration coefficient of K = 2. The actual concentration coefficient, taking into account cosine and reflection losses, is 1.56 (I. Edmond, Solar Energy Materials. 1990. # 21, p. 173-190).
Недостатками известного фотоэлектрического модуля являются низкий коэффициент концентрации, высокая стоимость модуля, практически равная стоимости фотоэлектрического модуля без концентратора, невозможность использования модуля при другой, кроме полярной, системы ориентации на Солнце, например в фотоэлектрических фасадах зданий и при ориентации восток-запад, невозможность использования его в фасадах зданий для получения теплоты и освещения зданий естественным солнечным излучением.The disadvantages of the known photovoltaic module are the low concentration coefficient, the high cost of the module, almost equal to the cost of the photovoltaic module without a concentrator, the inability to use the module with a solar system other than the polar one, for example, in the photovoltaic facades of buildings and with the east-west orientation, the inability to use it in the facades of buildings for heat and lighting of buildings with natural sunlight.
Наиболее близким по техническим параметрам к предлагаемому изобретению является солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором солнечной энергии для получения электрической энергии и теплоты, в котором для увеличения эффективности использования солнечной энергии отражатель состоит из двух разновеликих частей, разделенных плоскостью симметрии, проходящей через вершину и фокальную ось отражателя (Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Патент РФ № 2172451, 16.11.2000). Для увеличения коэффициента концентрации основной зеркальный отражатель выполнен в виде одной ветви параболоцилиндрического отражателя и снабжен вторым полуцилиндрическим зеркальным отражателем, а ширина полосы приемника излучения равна радиусу второго зеркального отражателя. Солнечный модуль с концентратором установлен на балконе здания или под прозрачной крышей здания.The closest in technical parameters to the present invention is a solar photovoltaic module with a solar energy concentrator for generating electric energy and heat, in which, to increase the efficiency of using solar energy, the reflector consists of two different parts separated by a plane of symmetry passing through the vertex and the focal axis of the reflector ( Strebkov D.S., Tveryanovich E.V. RF Patent No. 2172451, 11.16.2000). To increase the concentration coefficient, the main mirror reflector is made in the form of one branch of a para-cylindrical reflector and is equipped with a second semi-cylindrical mirror reflector, and the bandwidth of the radiation receiver is equal to the radius of the second mirror reflector. A solar module with a hub is installed on the balcony of the building or under the transparent roof of the building.
Недостатками известного солнечного модуля являются большие трудозатраты при изготовлении деталей и при сборке концентратора.The disadvantages of the known solar module are the high labor costs in the manufacture of parts and in the assembly of the hub.
Задачей изобретения является сокращение сроков сборки солнечного модуля с концентратором, уменьшение материалоемкости, снижение энергоемкости и затрат физической энергии при производстве солнечных модулей, обеспечение возможности трансформации модуля в более компактные размеры для транспортировки устройства или в периоды времени, когда модуль не используется. Одной из задач является эффективное использование солнечной энергии и снижение стоимости получаемой электроэнергии и теплоты.The objective of the invention is to reduce the assembly time of the solar module with a concentrator, reduce material consumption, reduce energy consumption and physical energy costs in the production of solar modules, provide the ability to transform the module into more compact dimensions for transportation of the device or during periods of time when the module is not used. One of the tasks is the efficient use of solar energy and reducing the cost of electricity and heat.
В результате использования предлагаемого изобретения сокращается срок сборки концентратора солнечного модуля, уменьшается материалоемкость изделия, снижаются энергоемкость и затраты труда при производстве солнечного модуля, повышается эффективность использования солнечной энергии, снижается стоимость электроэнергии и теплоты. Решенной задачей при использовании предлагаемого изобретения является возможность концентратора принимать компактные размеры для транспортировки устройства или в периоды времени, когда модуль не используется.As a result of the use of the present invention, the assembly time of the solar module concentrator is reduced, the material consumption of the product is reduced, the energy consumption and labor costs in the production of the solar module are reduced, the efficiency of the use of solar energy is increased, the cost of electricity and heat is reduced. The solved problem when using the present invention is the ability of the hub to take compact dimensions for transportation of the device or during periods of time when the module is not used.
В результате применения конструкции концентратора решается задача разделения солнечных модульных установок на основе концентраторов на стационарную и мобильную части. Это качество концентратора очень важно и для тех автономных потребителей энергии, у которых специфика работы связана с частыми переездами.As a result of application of the design of the concentrator, the problem of separation of solar modular installations based on concentrators into stationary and mobile parts is solved. This quality of the concentrator is also very important for those autonomous energy consumers for whom the specificity of work is associated with frequent relocations.
Предложенную конструкцию концентратора с трансформируемым зеркальным отражателем можно использовать при решении исследовательских и образовательных задач для моделирования различных конфигураций зеркальных отражателей гелиотехнических устройств.The proposed design of a concentrator with a transformable mirror reflector can be used to solve research and educational problems for modeling various configurations of mirror reflectors of solar technology devices.
Солнечный модуль с концентратором можно установить в межстекольное пространство оконных блоков для обогрева помещений теплом, а при установке соответствующих приемников использовать для производства горячей воды и выработки электричества. Концентратор при таком расположении может выполнять функции жалюзи, а также так называемой воздушной или температурной атаки, которая применяется для затруднения доступа в помещения холодного воздуха. Оконные блоки помещений, находящихся с затененных сторон, обогреваются теплым воздухом, получаемым от концентраторов по воздуховодам или при помощи электрообогрева. Электроэнергию для этого может вырабатывать установленный на солнечный модуль фотоэлектрический приемник.A solar module with a concentrator can be installed in the inter-glass space of window units for heating the premises with heat, and when installing the appropriate receivers, it can be used to produce hot water and generate electricity. With such an arrangement, the concentrator can perform the functions of blinds, as well as the so-called air or temperature attack, which is used to make it difficult to access cold air into the premises. The window blocks of rooms located on the shaded sides are heated with warm air received from the concentrators through air ducts or by means of electric heating. Electricity for this can be generated by a photoelectric receiver mounted on a solar module.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом солнечном модуле с концентратором зеркальный отражатель собран из фацет, соединенных между собой в виде зеркальной рольставни. Вследствие этой особенности отражатель имеет возможность размещаться в цилиндрической камере. Камера содержит устройство для перемещения отражателя вдоль С-образных профильных направляющих, образующих параболоцилиндрическую поверхность, внутрь цилиндрической камеры и обратно при помощи роликов, установленных на торцевых поверхностях фацет отражателя. Указанное устройство снабжено механическим или электрическим приводом. Располагаться указанная камера может как в верхней части концентратора, так и в нижней. Конфигурация профиля концентратора может трансформироваться за счет смены направляющих другой конфигурации.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed solar module with a hub, the mirror reflector is assembled from facets, interconnected in the form of a mirror roller shutter. Due to this feature, the reflector has the ability to be housed in a cylindrical chamber. The camera contains a device for moving the reflector along the C-shaped profile guides, forming a parabolic cylindrical surface, inside the cylindrical chamber and back with the help of rollers mounted on the end surfaces of the facet of the reflector. The specified device is equipped with a mechanical or electric drive. The specified chamber can be located both in the upper part of the concentrator and in the lower one. The configuration of the hub profile can be transformed by changing the guides of a different configuration.
Для того чтобы детали предлагаемого концентратора имели при транспортировке или хранении еще более компактные размеры в солнечном модуле с концентратором указанные направляющие снабжены шарнирными соединениями, при помощи которых направляющие складываются вдвое. Количество шарнирных соединений можно увеличить.In order for the parts of the proposed hub to have even more compact dimensions during transportation or storage in a solar module with a hub, these guides are equipped with hinged joints by which the guides are folded in half. The number of joints can be increased.
В варианте, где указанная цилиндрическая камера расположена в верхней части концентратора, указанные направляющие выполнены укороченными. Это сделано для устойчивости конфигурации профиля зеркального отражателя концентратора, которая устанавливается за счет изменения взаимных углов между зеркальными фацетами при помощи шаговых двигателей.In an embodiment where said cylindrical chamber is located in the upper part of the concentrator, said guides are made shortened. This is done for the stability of the profile configuration of the mirror reflector of the concentrator, which is established by changing the mutual angles between the mirror facets using stepper motors.
В другом варианте солнечного модуля зеркальный отражатель концентратора изготовлен из цельного листа гибкого материала с зеркальным покрытием. Конфигурацию профилю концентратора придают указанные направляющие. Указанная цилиндрическая камера может быть установлена как в верхней части концентратора, так и в нижней.In another embodiment of the solar module, the mirror reflector of the hub is made of a single sheet of flexible material with a mirror coating. The profile of the hub is attached to the specified guides. The specified cylindrical chamber can be installed both in the upper part of the concentrator, and in the lower.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1-6.The invention is illustrated in figures 1-6.
На фиг.1 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, состоящий из фацет с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол δ, ролики 2, направляющие 3, цилиндрическую камеру 4 с устройством для перемещения отражателя при помощи механического привода 5, приемник 6, фокальную ось 7 и фокальную плоскость отражателя 8. Ширина солнечного модуля в горизонтальной плоскости равна D, состоит из проекции d1 ширины приемника d на плоскость миделя 9 и ширины миделя D-d1 между фокальной осью 7 и ветвью параболоцилиндрического зеркального отражателя 1 концентратора. Фокальная плоскость 8 наклонена к горизонтальной плоскости под углом 113,5°-φ, где φ - широта местности установки солнечного модуля.In Fig. 1, a solar module with a concentrator contains a main focusing
На фиг.2 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, имеющего апертурный угол δ, изготовленный из цельного листа гибкого материала с зеркальным покрытием.In Fig. 2, a solar module with a concentrator comprises a main focusing
На фиг.3 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, состоящий из фацет с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол δ, цилиндрическую камеру 4, расположенную в верхней части концентратора, фотоэлектрический приемник 6, имеющего двухстороннюю рабочую поверхность.In Fig. 3, a solar module with a concentrator comprises a main focusing
На фиг.4 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, изготовленный из цельного листа гибкого материала с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол δ, цилиндрическую камеру 4, расположенную в верхней части концентратора, фотоэлектрический приемник 6, имеющего двухстороннюю рабочую поверхностью.In Fig. 4, a solar module with a concentrator comprises a main focusing
На фиг.5 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, состоящий из фацет с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол δ, две укороченные направляющие 3, шаговые двигатели 10 во взаимных соединениях фацет с зеркальным покрытием.In Fig. 5, a solar module with a concentrator contains a main focusing
На фиг.6 солнечный модуль с концентратором содержит цилиндрическую камеру 4, а устройство для перемещения отражателя снабжено приводом 5 с электрическим двигателем, который соединен с приемником 6.In Fig.6, the solar module with the hub contains a cylindrical chamber 4, and the device for moving the reflector is equipped with a
На фиг.7 солнечный модуль с концентратором содержит шарнирное соединение 11 и кронштейны 12, регулирующие положение приемника в фокальной области концентратора.In Fig. 7, a solar module with a concentrator comprises a
На фиг.8 солнечный модуль с концентратором по любому из п.п.1-7 установлен в оконном блоке южной стены здания.In Fig. 8, a solar module with a concentrator according to any one of
Солнечный модуль с концентратором работает следующим образом.A solar module with a hub works as follows.
Раскладывают боковые С-образные направляющие 3 при помощи шарнирного соединения 11 и кронштейны 12 крепления приемника 6. Затем приводят в действие устройство с приводом 5 для перемещения зеркального отражателя 1 из цилиндрической камеры 4. Зеркальный отражатель 1 фокусирует солнечное излучение на фотоэлектрический приемник 6, вырабатывающий электрическую энергию.The lateral C-
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003108833/06A RU2225965C1 (en) | 2003-04-01 | 2003-04-01 | Solar unit with concentrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003108833/06A RU2225965C1 (en) | 2003-04-01 | 2003-04-01 | Solar unit with concentrator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2225965C1 true RU2225965C1 (en) | 2004-03-20 |
Family
ID=32390849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003108833/06A RU2225965C1 (en) | 2003-04-01 | 2003-04-01 | Solar unit with concentrator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2225965C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456515C2 (en) * | 2010-06-18 | 2012-07-20 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar module with concentrator (versions) |
RU2457579C2 (en) * | 2006-08-16 | 2012-07-27 | НАРДИС Маурицио ДЕ | Tiles for roof serving as solar battery producing hot water and power with solar energy and photovoltaic method |
RU2615619C1 (en) * | 2014-10-31 | 2017-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный аграрный университет" | Solar water heating unit |
RU2643262C2 (en) * | 2012-04-30 | 2018-01-31 | Тзенг Чьюан ВАНГ | Water-heating and power-generation plant on solar energy |
RU2671254C1 (en) * | 2015-06-01 | 2018-10-30 | Боли Медиа Коммуникейшнз (Шэньчжэнь) Ко., Лтд. | Multifunctional solar energy system |
RU2755204C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-09-14 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Solar house |
-
2003
- 2003-04-01 RU RU2003108833/06A patent/RU2225965C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457579C2 (en) * | 2006-08-16 | 2012-07-27 | НАРДИС Маурицио ДЕ | Tiles for roof serving as solar battery producing hot water and power with solar energy and photovoltaic method |
RU2456515C2 (en) * | 2010-06-18 | 2012-07-20 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Solar module with concentrator (versions) |
RU2643262C2 (en) * | 2012-04-30 | 2018-01-31 | Тзенг Чьюан ВАНГ | Water-heating and power-generation plant on solar energy |
RU2615619C1 (en) * | 2014-10-31 | 2017-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный аграрный университет" | Solar water heating unit |
RU2671254C1 (en) * | 2015-06-01 | 2018-10-30 | Боли Медиа Коммуникейшнз (Шэньчжэнь) Ко., Лтд. | Multifunctional solar energy system |
RU2755204C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-09-14 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Solar house |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1644759B1 (en) | Concentrating type solar collection and daylighting system within glazed building envelopes | |
Scartezzini et al. | Anidolic daylighting systems | |
US9057535B2 (en) | Solar energy conversion devices and systems | |
AU2011242409B2 (en) | A solar energy collector system | |
US20140182578A1 (en) | Solar concentrators, method of manufacturing and uses thereof | |
KR20110048548A (en) | Solar energy conversion | |
WO2009137816A2 (en) | Solar energy collection devices | |
EP2147260A1 (en) | Enclosed solar collector | |
US20100206302A1 (en) | Rotational Trough Reflector Array For Solar-Electricity Generation | |
RU2671254C1 (en) | Multifunctional solar energy system | |
US8474445B2 (en) | Concentrating solar energy device | |
WO2010023528A2 (en) | Solar collector system | |
Tripanagnostopoulos | New designs of building integrated solar energy systems | |
RU2225965C1 (en) | Solar unit with concentrator | |
RU2172903C1 (en) | Solar module with concentrator | |
KR20070088221A (en) | Condensing apparatus for solar power photovoltaic generator | |
RU2206837C2 (en) | Solar module with concentrator (alternatives) | |
US9344031B2 (en) | Concentrator-driven, photovoltaic power generator | |
RU2225966C1 (en) | Solar unit with concentrator | |
KR0181200B1 (en) | Solar concentration collector | |
JP4247301B1 (en) | Solar concentrator | |
EP1718907A1 (en) | Modular solar radiation collection-distribution system | |
RU2303753C1 (en) | Solar house | |
RU2252373C1 (en) | Solar module with concentrator | |
US20100206357A1 (en) | Two-Part Solar Energy Collection System With Replaceable Solar Collector Component |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060402 |
|
HK4A | Changes in a published invention | ||
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080320 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090402 |