RU2338128C1 - Солнечная установка с концентратором - Google Patents
Солнечная установка с концентратором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338128C1 RU2338128C1 RU2006145830/06A RU2006145830A RU2338128C1 RU 2338128 C1 RU2338128 C1 RU 2338128C1 RU 2006145830/06 A RU2006145830/06 A RU 2006145830/06A RU 2006145830 A RU2006145830 A RU 2006145830A RU 2338128 C1 RU2338128 C1 RU 2338128C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radius
- concentrator
- solar
- receiver
- reflector
- Prior art date
Links
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
- Lenses (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гелиотехники, в частности касается создания солнечных установок с концентраторами солнечного излучения для выработки электричества и тепла. В солнечной установке с концентратором последний выполнен в виде осесимметричного кольцеобразного тороидального зеркального отражателя, у которого поперечное сечение образовано из двух сопряженных разновеликих четвертей окружностей радиуса R и r (R>r>0), оси ОО2 и O1O3 поперечного сечения тороидального отражателя удалены от оси симметрии на расстояние а=r, диаметр D концентратора равен D=2(r+R), цилиндрический приемник с радиусом основания b=r и высотой h≥R-r установлен осесимметрично в плоскости центров окружностей радиуса r, а геометрический коэффициент концентрации установки равен
где k - геометрический коэффициент концентрации;
R - больший радиус отражателя, равный радиусу большей четверти окружности, образующей профиль установки;
r - меньший радиус отражателя, равный радиусу меньшей четверти окружности, образующей профиль установки. В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается концентрация излучения на приемнике излучения, увеличивается апертурный угол концентратора, отсутствует необходимость слежения за солнцем. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области гелиотехники, в частности касается создания солнечных установок с концентраторами солнечного излучения для выработки электричества и тепла.
Известна солнечная установка с концентратором, состоящая из цилиндрического концентратора с воспринимающей солнечное излучение плоскостью, поперечное сечение концентратора выполнено по окружности радиуса r, и приемника излучения с двусторонней рабочей поверхностью, расположенного в плоскости радиуса r (патент Франции 2342558, опубл. 23.09.77, МКИ H01L 31/08 G02B 5/08). Солнечное излучение приходит на воспринимающую плоскость, на которой установлена часть приемника излучения, выполненная в виде солнечных элементов с двусторонней фоточувствительностью, часть солнечного излучения попадает непосредственно на лицевую сторону приемника излучения, расположенного на воспринимающей плоскости в пределах радиуса r. Через вторую часть воспринимающей плоскости, имеющей также размер r, излучение проходит на концентратор, отражается и попадает на тыльную сторону приемника излучения. Концентрация (геометрическая) излучения на солнечных элементах, равная площади воспринимающей плоскости (2r) к площади солнечных элементов (r), составляет в этом случае 2.
Недостатком известного решения является низкая концентрация излучения на солнечных элементах, которая в идеальном случае равна 2, а в реальных условиях с учетом отражения от цилиндрического концентратора составит 1,5-1,6, что приводит к незначительному изменению как стоимостных характеристик модуля (для фотоэлектрических модулей), так и теплотехнических параметров (для комбинированных модулей) для выработки электричества и тепла.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечная установка с концентратором, состоящая из цилиндрического концентратора с воспринимающей солнечное излучение плоскостью и приемника излучения с двусторонней рабочей поверхностью, у которого поперечное сечение цилиндрического концентратора выполнено двумя радиусами, причем окружность радиуса r сопрягается с окружностью большого радиуса R в плоскости, на которой расположены центры обоих радиусов, перпендикулярной плоскости, воспринимающей излучение. Приемник излучения может быть расположен в плоскости радиуса r, совмещенной с плоскостью сопряжения окружностей с радиусами r и R (Пат. РФ №2191329, класс 7 F24J 2/14, 20.02.2001).
Недостатком известной солнечной установки является низкое значение апертурного угла, в пределах которого солнечный модуль концентрирует прямое и рассеянное солнечное излучение.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение концентрации излучения на приемнике излучения и увеличение апертурного угла.
В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается концентрация излучения на приемнике излучения, увеличивается апертурный угол концентратора, отсутствует необходимость слежения за солнцем.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечной установке с концентратором, содержащим зеркальные отражатели и приемник излучения в фокальной области, концентратор выполнен в виде осесимметричного кольцеобразного тороидального зеркального отражателя, у которого поперечное сечение образовано из двух сопряженных разновеликих четвертей окружностей радиуса R и r (R>r>0), оси ОО2 и O1O3 поперечного сечения тороидального отражателя удалены от оси симметрии на расстояние a=r, диаметр D концентратора равен D=2(r+R), цилиндрический приемник с радиусом основания b=r и высотой h≥R-r установлен осесимметрично в плоскости центров окружностей радиуса r, а геометрический коэффициент концентрации установки равен
где k - геометрический коэффициент концентрации;
R - больший радиус отражателя, равный радиусу большей четверти окружности, образующей профиль установки;
r - меньший радиус отражателя, равный радиусу меньшей четверти окружности, образующей профиль установки.
Радиус r одной из разновеликих окружностей равен радиусу b основания приемника и равен расстоянию а оси поперечного сечения отражателя от оси симметрии.
Для повышения эффективности солнечной установки с концентратором цилиндрический приемник имеет просветляющее покрытие на нижнем основании и боковых стенках и помещен в прозрачный теплоизолированный корпус.
В солнечной установке с концентратором приемник выполнен в виде котла для приготовления пищи и горячей воды.
В солнечной установке с концентратором приемник выполнен в виде воскотопки.
В солнечной установке с концентратором приемник выполнен в виде снеготопки.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на которой представлена общая схема солнечной установки с концентратором.
Солнечная установка с концентратором содержит тороидальный зеркальный кольцеобразный отражатель 1 и цилиндрический приемник 2, поперечное сечение 3 тороидального зеркального отражателя 1 выполнено из двух сопряженных разновеликих четвертей окружностей 4 и 5 радиусов R и r (R>r>0). Оси поперечного сечения OO2 и O1O3 тороидального зеркального отражателя совмещают с центрами 0 и 01 окружностей 4 радиуса R и центрами 02 и 03 окружностей 5 радиуса r. Оси симметрии OO2 и O1O3 поперечного сечения тороидального отражателя удалены от оси симметрии 6 зеркального тороидального отражателя 1 на расстояние a=r. Нижнее основание 7 цилиндрического приемника 2 расположено в плоскости центров 02 и 03 окружности 5 радиуса r, перпендикулярной к оси симметрии 6.
Верхнее основание 8 цилиндрического приемника 2 расположено в плоскости центров 0 и 01 окружности 4 радиуса R, перпендикулярной оси симметрии 6. Приемник излучения 2 имеет просветляющее покрытие 9 на нижнем основании 7 и боковой цилиндрической поверхности 10 приемника.
Приемник излучения 2 помещен в прозрачный теплоизолированный корпус 11.
Приемник 2 имеет диаметр 7 основания d=2b=2r и высоту h=R-r.
Диаметр D тороидального отражателя 1 D=2(r+R), а высота Н отражателя равна R.
Геометрический коэффициент солнечной установки с концентратором равен
Sбок - боковая площадь цилиндрического приемника, Sбок=πdh=2πr(R-r);
При r→0 k→∞
R=0,309D, r=0,191D
Пример выполнения солнечной установки с концентратором (чертеж)
Тороидальный зеркальный отражатель имеет диаметр D=1,2 м.
При коэффициент концентрации k=4, r=0,1 м, R=0,5 м, h=0,4 м, Н=0,5 м. Площадь солнечной установки с концентратором:
Пиковая тепловая мощность солнечной установки при стандартных условиях: мощности Еc солнечного излучения 1 кВт/м и температуре 25°К составляет:
при оптическом КПД=ηопт=0,7
Ес=0,79128 кВт
Площадь приемника 2:
Sпр=Sосн+Sбок=0,0314+0,2512=0,2826 м2
Плотность теплового потока на приемнике:
Равновесная температура приемника при геометрической концентрации k=4 составляет 200°С.
Преимуществом солнечной установки с концентратором является более высокая концентрация солнечного излучения по сравнению с известными установками, отсутствие необходимости слежения за солнцем и большой апертурный угол, равный 180°С.
Claims (5)
1. Солнечная установка с концентратором, содержащая концентратор солнечной энергии и приемник в фокальной области, отличающаяся тем, что концентратор выполнен в виде осесимметричного кольцеобразного тороидального зеркального отражателя, у которого поперечное сечение образовано из двух сопряженных разновеликих четвертей окружностей радиуса R и r (R>r>0), оси ОО2 и O1О3 поперечного сечения тороидального отражателя удалены от оси симметрии на расстояние а=r, диаметр D концентратора равен D=2(r+R), цилиндрический приемник с радиусом основания b=r и высотой h≥R-r установлен осесимметрично в плоскости центров окружностей радиуса r, а геометрический коэффициент концентрации установки равен
где k - геометрический коэффициент концентрации;
R - больший радиус отражателя, равный радиусу большей четверти окружности, образующей профиль установки;
r - меньший радиус отражателя, равный радиусу меньшей четверти окружности, образующей профиль установки.
2. Солнечная установка с концентратором по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрический приемник имеет просветляющее покрытие на нижнем основании и боковых стенках и помещен в прозрачный теплоизолированный корпус.
3. Солнечная установка с концентратором по п.1 или 2, отличающаяся тем, что приемник выполнен в виде котла для приготовления пищи и горячей воды.
4. Солнечная установка с концентратором по п.1 или 2, отличающаяся тем, что приемник выполнен в виде снеготопки.
5. Солнечная установка с концентратором по п.1 или 2, отличающаяся тем, что приемник выполнен в виде воскотопки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006145830/06A RU2338128C1 (ru) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | Солнечная установка с концентратором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006145830/06A RU2338128C1 (ru) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | Солнечная установка с концентратором |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006145830A RU2006145830A (ru) | 2008-06-27 |
RU2338128C1 true RU2338128C1 (ru) | 2008-11-10 |
Family
ID=39679774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006145830/06A RU2338128C1 (ru) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | Солнечная установка с концентратором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2338128C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443946C2 (ru) * | 2009-12-30 | 2012-02-27 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ СО СТАЦИОНАРНЫМ ω-ОБРАЗНЫМ КОНЦЕНТРАТОРОМ |
RU2483533C1 (ru) * | 2011-11-01 | 2013-06-10 | Виктор Петрович Усов | Солнечная воскотопка с концентратором |
RU2730544C1 (ru) * | 2019-10-03 | 2020-08-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Солнечный дом |
-
2006
- 2006-12-25 RU RU2006145830/06A patent/RU2338128C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443946C2 (ru) * | 2009-12-30 | 2012-02-27 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ СО СТАЦИОНАРНЫМ ω-ОБРАЗНЫМ КОНЦЕНТРАТОРОМ |
RU2483533C1 (ru) * | 2011-11-01 | 2013-06-10 | Виктор Петрович Усов | Солнечная воскотопка с концентратором |
RU2730544C1 (ru) * | 2019-10-03 | 2020-08-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Солнечный дом |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006145830A (ru) | 2008-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5281154B2 (ja) | 放物面太陽光反射器とともに使用するための球面結像レンズを伴う光起電性発電機 | |
EP2158616B1 (en) | Concentrating photovoltaic kaleidoscope and method | |
US9059352B2 (en) | Solar energy systems using external reflectors | |
Ma et al. | A review on solar concentrators with multi-surface and multi-element (MS/ME) combinations | |
RU2338128C1 (ru) | Солнечная установка с концентратором | |
CN201773855U (zh) | 聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置 | |
US20140048117A1 (en) | Solar energy systems using external reflectors | |
US20130319506A1 (en) | Solar concentrator assembly | |
CN204794873U (zh) | 高聚光光伏发电热电联产系统及其组元结构 | |
RU2282113C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
KR20120123944A (ko) | 다목적 태양광 집광장치 | |
US20150207455A1 (en) | Dense-Array Concentrator Photovoltaic System Utilising Non-Imaging Dish Concentrator And Array Of Crossed Compound Parabolic Concentrators | |
RU2204769C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором | |
RU2295675C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором | |
KR20170142631A (ko) | 태양광 멀티목적 집광장치 | |
RU2311701C1 (ru) | Солнечная установка с концентратором (варианты) | |
Plesniak et al. | High performance concentrating photovoltaic module designs for utility scale power generation | |
CN104917453A (zh) | 高聚光光伏发电热电联产系统及其组元结构 | |
RU2396493C1 (ru) | Солнечная установка с концентратором | |
RU2496181C1 (ru) | Фотоэлектрический концентраторный субмодуль | |
Chong et al. | Dense-array concentrator photovoltaic system using non-imaging dish concentrator and crossed compound parabolic concentrator | |
RU2282798C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором (варианты) | |
CN215864095U (zh) | 黑体腔式太阳能集热器 | |
CN202119128U (zh) | 聚焦调焦太阳能增热装置 | |
RU2194927C1 (ru) | Солнечный коллектор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091226 |