RU2252372C1 - Солнечный модуль со стационарным концентратором - Google Patents
Солнечный модуль со стационарным концентратором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2252372C1 RU2252372C1 RU2003134944/06A RU2003134944A RU2252372C1 RU 2252372 C1 RU2252372 C1 RU 2252372C1 RU 2003134944/06 A RU2003134944/06 A RU 2003134944/06A RU 2003134944 A RU2003134944 A RU 2003134944A RU 2252372 C1 RU2252372 C1 RU 2252372C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentrator
- parabolic
- angles
- branches
- symmetry
- 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
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям со стационарными концентраторами для получения электричества и тепла. Солнечный модуль состоит из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α, и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, причем концентратор содержит дополнительные участки ветвей парабол, расположенных от точек касания касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, до точек касания касательных, расположенных под углами β к плоскости симметрии концентратора, причем β<α, с шириной воспринимающей поверхности D2, причем D2>D1. Модуль должен обеспечить увеличение среднегодовой выработки энергии и снижение ее себестоимости. 2 ил.
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям со стационарными концентраторами для получения электричества и тепла.
Известен солнечный модуль со стационарным концентратором, выполненным в виде параболоцилиндического фоклина, представляющего собой две цилиндрические поверхности с образующими параболами, симметричные относительно оси симметрии, и плоского одностороннего приемника, расположенного в плоскости, проходящей через линию фокуса образующих парабол параллельно миделю концентратора (патент США на изобретение № 3923381 от 2 декабря 1975 г, hit C1. G 02 b 5/10, U.S. C1. 350/293).
Недостатком известного технического устройства является его низкий коэффициент геометрической концентрации. Коэффициент геометрической концентрации К фоклина определяется значением параметрического угла α : K=1/sinα . Для стационарного режима работы параметрический угол α фоклина должен быть не менее α =±23,5° , при этом коэффициент геометрической концентрации К составляет K=1/sin 23,5° =2,5.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечный модуль, состоящий из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α , и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора (А Luque ed., Adam Hilger. Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration. - Bristol, UK, 1989, стр.381-395).
Недостатком известного солнечного модуля со стационарным концентратором является неравномерность использования солнечного излучения в течение всего года. При азимутальном угле ориентации плоскости симметрии концентратора ψ =90° -φ , где φ - широта местности, при склонении солнца δ , близком к значению δ =±23,5° , солнечное излучение на небольшое время попадает в пределы параметрического угла концентратора и приходит на приемник излучения таким образом, что летом при самом длительном световом дне график облученности приемника имеет провал, что отражается на выработке энергии (линия 1 фиг.1).
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выработки энергии модулем в течение всего года.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном модуле, состоящем из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α , и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, концентратор содержит дополнительные участки ветвей парабол, расположенных от точек касания касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, до точек касания касательных, расположенных под углами β к плоскости симметрии концентратора, причем β <α , с шириной воспринимающей поверхности D2, причем D2>D1.
Экспериментальные данные и теоретические расчеты показали, что в результате использования предлагаемого солнечного модуля со стационарным концентратором с углами разворота параболических ветвей вокруг оптического фокуса α =27,5° , дополнительными участками ветвей парабол до точек касания касательных поверхностей с углами β =23,5° увеличивается облученность приемника и среднегодовая выработка энергии (линия 2 фиг.1). При этом среднегодовая выработка будет больше как по сравнению с концентратором при α =23,5° , β =23,5° (линия 1 фиг.1), так и по сравнению с концентратором при α =27,5° , β =27,5° (линия 3 фиг.1) без дополнительных участков ветвей парабол. Среднегодовая выработка предлагаемого солнечного модуля увеличивается на 50% и составляет 150% по сравнению с прототипом.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.2.
На фиг.2 представлен солнечный модуль со стационарным концентратором.
Солнечный модуль состоит из приемника излучения 1 с двухсторонней рабочей поверхностью 2 и стационарного параболоцилиндрического концентратора 3, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви AO1 и ВО2, развернутые вокруг оптического фокуса F на углы α , и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания А и В к ветвям парабол AO1 и ВО2 касательных 4 и 5, расположенных под углами α к плоскости симметрии 6 концентратора 3, концентратор 3 содержит дополнительные участки ветвей парабол АА’ и ВВ’ , расположенных от точек касания А и В касательных 4 и 5, расположенных под углами а к плоскости симметрии 6 концентратора 3, до точек касания А’ и В’ касательных 7 и 8, расположенных под углами β к плоскости симметрии 6 концентратора 3, причем β <α , с шириной воспринимающей поверхности D2, причем D2>D1.
Кроме того, на фиг.2 указано: ψ - азимутальный угол ориентации плоскости симметрии концентратора.
Предлагаемый солнечный модуль со стационарным концентратором работает следующим образом.
При углах склонения солнца, близких к δ =±23,5° , лучи приходят на ветвь B’ O2 параллельно оптической оси этой ветви и, следовательно, фокусируются точно в фокус F. Другая ветвь параболы A’ O1 создает скользящий по ее поверхности поток световых лучей, который приходит на поверхность 2 приемника излучения 1 между фокусом F и вершиной О концентратора 3. Если углы α ≤ 23,5° , то в дни летнего (зимнего) солнцестояния солнечное излучение не попадет в пределы параметрического угла 2α концентратора 3 и выработка энергии в этот период резко снижается (линия 1 фиг.1).
Для того чтобы в дни солнцестояния солнечное излучение дольше находилось в пределах параметрического угла 2α концентратора 3 и попадало на приемник 1, необходимо увеличить параметрический угол α >23,5° . Расчеты показывают, что оптимальным с точки зрения выработки является угол α =27,5° при угле β =23,5° . Таким образом, при помощи участков ветвей парабол АА’ и ВВ’ можно добиться увеличения продолжительности работы стационарного концентратора 3 при незначительном изменении коэффициента геометрической концентрации, в результате чего увеличится выработка энергии.
Предлагаемое устройство может быть реализовано в системах комбинированного тепло- и электроснабжения, а также в качестве самостоятельного автономного устройства, предназначенного для выработки тепловой или электроэнергии. В результате использования предлагаемого устройства будет увеличена среднегодовая выработка энергии до 50%, что позволит снизить стоимость выработки энергии.
Claims (1)
- Солнечный модуль, состоящий из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α, и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, отличающийся тем, что концентратор содержит дополнительные участки ветвей парабол, расположенных от точек касания касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, до точек касания касательных, расположенных под углами β к плоскости симметрии концентратора, причем β<α, с шириной воспринимающей поверхности D2, причем D2>D1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134944/06A RU2252372C1 (ru) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Солнечный модуль со стационарным концентратором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134944/06A RU2252372C1 (ru) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Солнечный модуль со стационарным концентратором |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2252372C1 true RU2252372C1 (ru) | 2005-05-20 |
Family
ID=35820630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003134944/06A RU2252372C1 (ru) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Солнечный модуль со стационарным концентратором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2252372C1 (ru) |
-
2003
- 2003-12-03 RU RU2003134944/06A patent/RU2252372C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A.Lbque ed., Adam Hilger. Solar Cells and Optics for photovoltaic Concentration.-Bristol, UK, 1989, p.381-395. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10345008B2 (en) | Solar thermal concentrator apparatus, system, and method | |
MXPA03010621A (es) | Conversion de energia solar. | |
EP3455886B1 (en) | Optomechanical system for capturing and transmitting incident light with a variable direction of incidence to at least one collecting element and corresponding method | |
US20150125113A1 (en) | Fiber optic solar collector | |
US20070181173A1 (en) | Solar electric power generator | |
RU2303205C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка (варианты) | |
Ma et al. | A review on solar concentrators with multi-surface and multi-element (MS/ME) combinations | |
JP2013228184A (ja) | 線形太陽光集光装置、および太陽光集光発電システム | |
RU2503895C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты) | |
RU2252372C1 (ru) | Солнечный модуль со стационарным концентратором | |
Yu et al. | Angular distribution of annual collectible radiation on solar cells of CPC based photovoltaic systems | |
Zheng et al. | Design and analysis of compact optical concentrators for roof-integrated solar thermal applications | |
Stollo et al. | LCOE reduction for parabolic trough CSP: Innovative solar receiver with improved performance at medium temperature | |
KR101570741B1 (ko) | 반사경이 구비된 고정형 태양광 발전기 | |
RU2250421C1 (ru) | Солнечный модуль со стационарным концентратором | |
KR101203042B1 (ko) | 이중 진공관형 태양열 집열기 | |
RU2154778C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
JP2010169981A (ja) | 太陽レンズと太陽光利用装置 | |
Segal | Optics of solar concentrators | |
Akhter et al. | Design and optical modeling of a low-profile stationary concentrating solar collector for medium temperature heat supply | |
WO1984003553A1 (en) | Luminescent concentrator and adaptation thereof in a window, facade and other building elements | |
RU2303753C1 (ru) | Солнечный дом | |
RU2154776C1 (ru) | Концентратор солнечного излучения для фотоэлектрических модулей | |
Kivalov et al. | Non-imagine solar stationary concentrators with using combination of prisms and reflective surfaces | |
Butale et al. | DESIGN AND DEVELOPMENT OF FIBER-OPTIC SOLAR ENERGY CONCENTRATION AND TRANSMISSION DAY-LIGHTING SYSTEM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061204 |