RU2342606C2 - Solar energy concentration method and device used for method realisation - Google Patents

Solar energy concentration method and device used for method realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2342606C2
RU2342606C2 RU2007106663/06A RU2007106663A RU2342606C2 RU 2342606 C2 RU2342606 C2 RU 2342606C2 RU 2007106663/06 A RU2007106663/06 A RU 2007106663/06A RU 2007106663 A RU2007106663 A RU 2007106663A RU 2342606 C2 RU2342606 C2 RU 2342606C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrator
parabolic
cylindrical
stage
solar energy
Prior art date
Application number
RU2007106663/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007106663A (en
Inventor
Юлий Меркурьевич Рылов (RU)
Юлий Меркурьевич Рылов
Original Assignee
Юлий Меркурьевич Рылов
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 Юлий Меркурьевич Рылов filed Critical Юлий Меркурьевич Рылов
Priority to RU2007106663/06A priority Critical patent/RU2342606C2/en
Publication of RU2007106663A publication Critical patent/RU2007106663A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342606C2 publication Critical patent/RU2342606C2/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

Abstract

FIELD: heating systems.
SUBSTANCE: invention refers to solar engineering, and namely to solar concentrators with high concentration level. Solar energy concentration method consists in the light flux reflection and concentration at heat receiver; at that the solar energy light flux concentrated at focus axis of cylindrical parabolic concentrator of the 1st stage is directed at a limit angle of full inner refraction to cylindrical parabolic concentrator-lightguide, and 1st stage concentrator focus axis coinciding with concentrator-lightguide focus axis comprises a concentrated solar radiation source for cylindrical parabolic concentrator-lightguide, which, when falling down at limit angle on a parabola-forming surface of cylindrical parabolic concentrator-lightguide, refracts and moves parallel to focus axis on the boundary surface of media of various density, being summed in the direction of light flux throughout the length of cylindrical parabolic concentrator-lightguide with the following transfer of collected solar energy to heat receiver. Device used for method realisation consists of cylindrical parabolic concentrator of the 1st stage with sun tracking device and a cylindrical parabolic absorber with heat receiver. Absorber is made in the form of an optically transparent concentrator-lightguide, the focus axis of which coincides with focus axis of cylindrical parabolic concentrator of the 1st stage; cylindrical parabolic concentrator-lightguide is made from optically transparent two-layer insulating material with various refraction coefficients; at that the first medium accepting light flux from cylindrical parabolic concentrator of the 1st stage is denser than medium of the second layer, the thickness of which exceeds the first medium layer thickness; outer surface of cylindrical parabolic concentrator-lightguide is covered with a reflection and restriction coating.
EFFECT: increasing solar energy concentration up to high temperatures at one-time reflection from specular reflector with the following direction change of light flux of solar radiation.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным концентраторам с высокой степенью концентрации, в 100 и более раз, а именно, для получения высоких температур и передачи их на расстояние к теплоприемнику по световоду.The invention relates to solar technology, in particular to solar concentrators with a high degree of concentration, 100 or more times, namely, to obtain high temperatures and transfer them to a distance to the heat sink through the fiber.

Обычно концентрация солнечной энергии до высоких температур при одноразовом отражении от зеркального отражателя с последующим изменением направления светового потока солнечного излучения невозможна из-за значительных потерь при повторном отражении и рассеивании света. Для того чтобы избежать эти потери, предлагается использование явления полного внутреннего отражения по законам оптической геометрии и передачи ее на расстояние по световоду.Typically, the concentration of solar energy to high temperatures during a one-time reflection from a specular reflector with a subsequent change in the direction of the light flux of solar radiation is impossible due to significant losses during repeated reflection and scattering of light. In order to avoid these losses, it is proposed to use the phenomenon of total internal reflection according to the laws of optical geometry and transmitting it to a distance along the fiber.

Известны оптические способы концентрации солнечной энергии за счет отражения с последующей концентрацией у фокуса геометрических фигур с образующей второго порядка (Объекты НПО «Физика-Солнце», обзор физико-технического института АН РФ).Optical methods are known for the concentration of solar energy due to reflection and subsequent concentration at the focus of geometric figures with a second-order generatrix (Objects of the NPO “Physics-Sun”, a review of the Physicotechnical Institute of the Russian Academy of Sciences).

В этом случае при одноразовом отражении удельные тепловые потери выравниваются за счет уменьшения площади входа в абсорбер, при этом достигается увеличение плотности световой энергии. При дальнейшем увеличении количества отражений луча удельные потери энергии не выравниваются за счет уменьшения площади входа в абсорбер, а плотность солнечного потока начинает уменьшаться за счет потери энергии при рассеивании света и нагреве отражателя.In this case, with a one-time reflection, the specific heat loss is equalized by reducing the entrance area to the absorber, while achieving an increase in the density of light energy. With a further increase in the number of beam reflections, the specific energy loss does not equalize due to a decrease in the entrance area to the absorber, and the solar flux density begins to decrease due to energy loss during light scattering and the reflector is heated.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу с использованием явления полного внутреннего отражения, является «Солнечный фотоэлектрический модуль» по патенту RU 2133415, в котором используется полное внутреннее отражение светового потока, эффект которого создает прозрачная призма, где луч преломляется и попадает на короткий катет призмы, а установленные ряды зеркальных параболоцилиндрических фоклинов работают как обычные отражатели-концентраторы. Недостатками известного способа концентрации солнечной энергии являются невозможность получения высоких температур, низкая степень концентрации солнечной энергии и ограниченные возможности места приема солнечной энергии.The closest in technical essence to the present invention relating to a method using the phenomenon of total internal reflection is the "Solar photovoltaic module" according to patent RU 2133415, which uses the total internal reflection of the light flux, the effect of which is created by a transparent prism where the beam is refracted and hits on a short prism leg, and the installed rows of mirror parabolic cylindrical foklins work like ordinary reflector-hubs. The disadvantages of the known method of concentration of solar energy are the inability to obtain high temperatures, the low degree of concentration of solar energy and the limited possibilities of receiving solar energy.

Предлагаемым изобретением решается задача концентрации солнечной энергии до высоких температур при одноразовом отражении от зеркального отражателя с последующим изменением направления светового потока солнечного излучения.The present invention solves the problem of concentration of solar energy to high temperatures during a one-time reflection from a mirror reflector with a subsequent change in the direction of the light flux of solar radiation.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе концентрации солнечной энергии с изменением ее направления, включающем известный параболоцилиндрический концентратор первой ступени, отражатель которого ориентируется таким образом, чтобы сконцентрированный световой поток падал на ось фокусов под предельным углом к параболоцилиндрическому световоду-концентратору, состоящему из двух прозрачных сред с разными коэффициентами преломления n1 и n2, при условии, что n1>n2, отражаясь, световой поток сохраняет этот угол, а затем испытывает преломление на угол в соответствии с законом Снеллиуса. В соответствии с этим световой поток преломляется в оптически более плотной среде, когда угол падения превосходит некоторый предельный угол преломления света в менее плотную среду, преломление прекращается и свет начинает полностью отражаться от границы раздела. При дальнейшем увеличении угла падения луча угол преломления должен стать более 90°, а это значит, что луч не выходит за пределы прозрачной диэлектрической среды с большей плотностью и остается в ее толще, постепенно наращивая свою плотность, то есть он не преломится, а отразится от границы с менее плотной прозрачной средой, и граница раздела работает как зеркало. Таким образом, световой поток от концентратора первой ступени собирается на оси фокусов, изменяет свое направление на угол, равный предельному углу отражения, и распространяется вдоль оси фокусов, при этом световой поток постепенно уплотняется по всей длине световода-концентратора и на выходе получает свое максимальное значение. Это одно из условий способа. Во втором условии необходимо, чтобы световой поток, попав на параболоцилиндрический световод-концентратор, вел себя согласно первому и второму оптическому свойству параболы. Первое свойство, когда лучи света, исходящие из фокуса после отражения от параболы, становятся параллельными оси OY, и второе оптическое свойство параболы, которое определяет случай, если источник света помещен в фокусе параболы, то фронт волны, отраженный от параболы, представляет собой отрезок, соединяющий две точки хорды параболы, параллельной ее директрисе.To obtain such a technical result in the proposed method for the concentration of solar energy with a change in its direction, including the well-known parabolic cylindrical concentrator of the first stage, the reflector of which is oriented so that the concentrated light flux falls on the axis of the foci at a limiting angle to the parabolic cylindrical fiber-hub, which consists of two transparent media with different refractive indices n1 and n2, provided that n1> n2, reflecting, the light flux preserves this angle, but then m is refracted by an angle in accordance with Snell's law. Accordingly, the luminous flux is refracted in an optically denser medium, when the angle of incidence exceeds a certain limiting angle of refraction of light into a less dense medium, the refraction stops and the light begins to completely reflect from the interface. With a further increase in the angle of incidence of the beam, the angle of refraction should become more than 90 °, which means that the beam does not go beyond the boundaries of a transparent dielectric medium with a higher density and remains in its thickness, gradually increasing its density, that is, it will not be refracted, but will be reflected from boundaries with a less dense transparent medium, and the interface acts like a mirror. Thus, the luminous flux from the concentrator of the first stage is collected on the axis of the foci, changes its direction by an angle equal to the limiting angle of reflection, and propagates along the axis of the foci, while the luminous flux is gradually compacted along the entire length of the fiber-optic concentrator and gets its maximum value at the output . This is one of the conditions of the method. In the second condition, it is necessary that the luminous flux, having hit the parabolic-cylindrical fiber-hub, behaved according to the first and second optical properties of the parabola. The first property is when the light rays emanating from the focus after reflection from the parabola become parallel to the OY axis, and the second optical property of the parabola, which determines the case when the light source is placed in the focus of the parabola, then the wave front reflected from the parabola is a segment, connecting two points of the chord of a parabola parallel to its director.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что световой поток солнечной энергии, сконцентрированный у оси фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, направляется под предельным углом полного внутреннего преломления к параболоцилиндрическому световоду-концентратору, изготовленному из оптически прозрачных материалов, совмещенная ось фокусов концентратора первой ступени с осью фокусов световода-концентратора образует источник сконцентрированного солнечного излучения для параболоцилиндрического световода-концентратора, который, падая под предельным углом на параболообразующую поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора, преломляется и на границе раздела сред разной плотности проходит параллельно оси фокусов, суммируясь по ходу светового потока по всей длине параболоцилиндрического световода-концентратора с последующей передачей собранной солнечной энергии на расстояние к теплоприемнику.Distinctive features of the proposed method are that the luminous flux of solar energy concentrated at the focal axis of the parabolic cylinder concentrator of the first stage is directed at the maximum angle of total internal refraction to the parabolic cylinder optical fiber concentrator made of optically transparent materials, the combined axis of the focuses of the concentrator of the first stage with the axis the focus of the fiber-hub forms a source of concentrated solar radiation for parabolic cylinders optical fiber hub, which, falling at a limiting angle to the parabola-forming surface of the parabolic cylindrical optical fiber concentrator, is refracted and passes parallel to the focus axis at the interface of media of different densities, summing along the light flux along the entire length of the parabolic cylindrical optical fiber concentrator with subsequent transfer of collected solar energy the distance to the heat sink.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является устройство для концентрации солнечной энергии по патенту RU 2134847 C1, F24J 2/18, 20/08/1999, которое состоит из параболоцилиндрического концентратора первой ступени и параболоцилиндрического абсорбера с теплоприемником.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is a device for the concentration of solar energy according to patent RU 2134847 C1, F24J 2/18, 20/08/1999, which consists of a parabolic cylindrical concentrator of the first stage and a parabolic cylindrical absorber with a heat receiver.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве абсорбер выполнен в виде оптически прозрачного световода-концентратора, ось фокусов которого совмещена с осью фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, параболоцилиндрический световод-концентратор выполнен из оптически прозрачного двухслойного диэлектрического материала с разными коэффициентами преломления, причем первая среда, принимающая световой поток от параболоцилиндрического концентратора первой ступени, плотнее, чем среда второго слоя, толщина которого превышает толщину слоя первой среды, наружная верхняя поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора покрыта отражающим и бронирующим покрытием, а собранную в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе солнечную энергию направляют на выходе в световод круглого сечения и передают на расстояние к теплоприемнику.In contrast to the known device in the proposed device, the absorber is made in the form of an optically transparent fiber concentrator, the axis of the foci of which is aligned with the focus axis of the first stage parabolic-cylindrical concentrator, the parabolic cylindrical fiber-concentrator is made of an optically transparent two-layer dielectric material with different refractive indices, and the first medium receiving luminous flux from a parabolic-cylindrical concentrator of the first stage, denser than the medium of the second layer, the thickness of which o exceeds the thickness of the layer of the first medium, the outer upper surface of the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator is coated with a reflective and armor coating, and the solar energy collected in the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator is sent to the circular circular fiber outlet and transmitted to a heat receiver.

У фокуса концентратора первой ступени образуется фокальное пятно, равное оптической ширине светового потока в фокусе параболоцилиндрического концентратора первой ступени, как бы размытый уплотненный световой поток. Природа его образования различна, это может быть дифракция, интерференция, некачественное изготовление образующей второго порядка и возможно рассеивание и отражение света в самом свете. В предлагаемом устройстве используется все фокальное пятно, так как в него входит весь спектр солнечной энергии, а эта энергия уже получила свое определенное направление к фокусу, ее необходимо собрать без потерь для последующей концентрации с изменением направления светового потока.At the focus of the concentrator of the first stage, a focal spot is formed, which is equal to the optical width of the light flux at the focus of the parabolic cylinder concentrator of the first stage, as if a diffuse compacted light flux. The nature of its formation is different, it can be diffraction, interference, poor-quality manufacturing of a second-order generatrix and light can be scattered and reflected in the light itself. The proposed device uses the entire focal spot, since it includes the entire spectrum of solar energy, and this energy has already received its specific direction to the focus, it must be collected without loss for subsequent concentration with a change in the direction of the light flux.

Фиг.1 - общий вид предлагаемого устройства.Figure 1 - General view of the proposed device.

Фиг.2 - поперечное сечение параболоцилиндрического световода-концентратора.Figure 2 is a cross section of a parabolic cylinder optical fiber hub.

Фиг.3 - прохождение светового потока от параболоцилиндрического концентратора первой ступени под углом полного внутреннего отражения в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе.Figure 3 - the passage of the light flux from the parabolic cylinder concentrator of the first stage at an angle of total internal reflection in the parabolic cylinder optical fiber hub.

Устройство для концентрации солнечной энергии содержит параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии первой ступени 1 с устройством слежения за солнцем 2, которое направляет световой поток 3 под предельным углом 4. К параболоцилиндрическому концентратору солнечной энергии первой ступени 1, крепится на стойках 5 параболоцилиндрический световод-концентратор 6, ось фокусов 7 которого совмещена с осью фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени. Параболоцилиндрический световод-концентратор 6 выполнен из оптически прозрачного двухслойного материала с разными коэффициентами преломления (фиг.2), причем первая среда 8, принимающая световой поток от параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1, плотнее, чем среда второго слоя 9, толщина которого в несколько раз превышает толщину слоя первой среды 8. Наружная верхняя поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора 6, покрыта отражающим и одновременно бронирующим покрытием 10. Собранная световая энергия отводится от параболоцилиндрического световода-концентратора 6 на выходе в торец световода круглого сечения 11. Световой поток 12 (фиг.3), выходящий из параболоцилиндрического световода-концентратора 6, направляется в световод круглого сечения 11, где обеспечивается его прохождение без потерь энергии по длине световода 11 до теплоприемника.A device for concentrating solar energy contains a parabolicylinder concentrator of solar energy of the first stage 1 with a tracking device for the sun 2, which directs the light flux 3 at an extreme angle 4. To a parabolicylinder concentrator of solar energy of the first stage 1, a parabolic cylindrical optical fiber concentrator 6 is mounted on racks 5, the axis foci 7 of which is combined with the axis of the foci of the parabolic cylinder concentrator of the first stage. The parabolic cylindrical fiber hub 6 is made of an optically transparent bilayer material with different refractive indices (Fig. 2), the first medium 8 receiving the light flux from the parabolic cylindrical concentrator of the first stage 1 being denser than the medium of the second layer 9, the thickness of which is several times greater the thickness of the layer of the first medium 8. The outer upper surface of the parabolic-cylindrical optical fiber hub 6 is coated with a reflective and simultaneously armor coating 10. The collected light energy is removed I am from a parabolic-cylindrical optical fiber hub 6 at the exit to the end of the circular fiber 11. The light flux 12 (Fig. 3) emerging from the parabolic-cylindrical optical fiber hub 6 is guided to the circular optical fiber 11, where it is transmitted without energy loss along the length of the optical fiber 11 to the heat sink.

Совмещая оси фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1 и параболоцилиндрического световода-концентратора 6, тем самым размещают источник света по всей оси фокусов 7, равной длине параболоцилиндрического световода-концентратора 6.Combining the axis of the foci of the parabolic-cylindrical concentrator of the first stage 1 and the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator 6, thereby placing a light source along the entire axis of the foci 7 equal to the length of the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator 6.

Предельный угол 4 зависит от различий оптических свойств прозрачных диэлектрических материалов, из которых изготавливается параболоцилиндрический световод-концентратор 6. Он вычисляется по формуле arcsin (n2/n1), из чего следует, что чем меньше разница между n1 и n2, тем меньше угол падения, это важная деталь при конструировании устройства. Далее параболоцилиндрический световод-концентратор 6, параболическое поперечное сечение которого расположено в габаритах фокального пятна, принимает под предельным углом концентрированную солнечную энергию от параболоцилиндрического концентратора первой ступени первым слоем оптически прозрачной среды 8, который выполнен из химически чистого кварцевого стекла. Второй слой среды 9 (оболочка) параболоцилиндрического световода-концентратора 6 выполнен также из кварцевого стекла с меньшим показателем преломления и направляет ее вдоль совмещенной оси фокусов в теле параболоцилиндрического световода-концентратора. Толщина первой и второй среды определяется исходя из позиции волновой теории полного внутреннего отражения, так как среда, где образуется поверхностная волна, может рассеивать и отбирать энергию. Эта пара может быть выполнена и из акрилового стекла, которое пропускает и ультрафиолетовое излучение. Верхнюю поверхность оболочки параболического цилиндра покрывают зеркальным отражающим и одновременно бронирующим покрытием 10.The limiting angle 4 depends on the differences in the optical properties of transparent dielectric materials from which the parabolic cylindrical fiber-hub is made 6. It is calculated by the formula arcsin (n2 / n1), which implies that the smaller the difference between n1 and n2, the smaller the angle of incidence, This is an important detail when designing the device. Next, the parabolic cylindrical fiber-hub 6, whose parabolic cross section is located in the dimensions of the focal spot, receives concentrated solar energy from the parabolic cylindrical concentrator of the first stage at the extreme angle by the first layer of optically transparent medium 8, which is made of chemically pure silica glass. The second layer of medium 9 (cladding) of the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator 6 is also made of quartz glass with a lower refractive index and directs it along the combined axis of the foci in the body of the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator. The thickness of the first and second medium is determined based on the position of the wave theory of total internal reflection, since the medium where the surface wave is formed can scatter and select energy. This pair can be made of acrylic glass, which transmits ultraviolet radiation. The upper surface of the shell of the parabolic cylinder is coated with a reflective and simultaneously armor coating 10.

В конечной точке параболоцилиндрического световода-концентратора 6 по ходу светового потока параболическое сечение меняется на круглое и он превращается в световод, транспортирующий солнечную энергию к теплоприемнику.At the end point of the parabolic-cylindrical fiber-hub 6 along the luminous flux, the parabolic section changes to a circular one and it turns into a fiber-optic cable transporting solar energy to the heat receiver.

Предлагаемый способ и устройство осуществляют в следующей последовательности. Параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии первой ступени 1 с устройством слежения за солнцем 2, ориентированный своей оптической осью с юга на север и в зависимости от географической широты, устанавливается по азимуту и углу места с условием, чтобы световой поток 3 был строго перпендикулярен к поверхности параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1. Для того чтобы изменить угол падения светового потока на предельный 4 с целью получения полного внутреннего преломления в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе 6, достаточно корректировки установки угла места светила (солнца) устройством слежения за солнцем 2 так, чтобы отраженный световой поток от параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии первой ступени 1 падал под предельным углом 4 на параболоцилиндрический световод-концентратор 6. Параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии первой ступени 1 собирает в своем фокусе f солнечную энергию, а так как фокусная ось 7 обеих концентраторов совмещена, она является источником сконцентрированного солнечного излучения для параболоцилиндрического световода-концентратора 6, который меняет направление светового потока при преломлении и направляет его параллельно оси фокусов 7. Так как солнечная энергия собирается одновременно по длине параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1, она одновременно преломляется по всей длине в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе 6 и изменяет свое направление не выходя за габариты параболического сечения. Собранная солнечная энергия в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе 6 получает свое максимальное значение на выходе из параболоцилиндрического световода-концентратора 6 и передается через световод круглого сечения 11 к теплоприемнику.The proposed method and device is carried out in the following sequence. A parabolic cylindrical concentrator of solar energy of the first stage 1 with a tracking device for the sun 2, oriented by its optical axis from south to north and depending on geographic latitude, is installed in azimuth and elevation with the condition that the light flux 3 is strictly perpendicular to the surface of the parabolic cylindrical concentrator of the first steps 1. In order to change the angle of incidence of the light flux to a maximum of 4 in order to obtain complete internal refraction in a parabolic cylindrical optical fiber concentrate torus 6, it is enough to adjust the setting of the elevation angle of the sun (sun) by the sun tracking device 2 so that the reflected light flux from the parabolicylinder concentrator of solar energy of the first stage 1 falls at a limiting angle 4 to the parabolocylindrical waveguide concentrator 6. Parabolic cylindrical concentrator of solar energy of the first stage 1 collects solar energy at its focus f, and since the focal axis 7 of both concentrators is combined, it is a source of concentrated solar radiation for arabocylindrical fiber hub 6, which changes the direction of the light flux during refraction and directs it parallel to the axis of the foci 7. Since solar energy is collected simultaneously along the length of the parabolic cylinder concentrator of the first stage 1, it simultaneously refracts along the entire length in the parabolic cylinder optical fiber hub 6 and changes its direction without going beyond the dimensions of the parabolic section. The collected solar energy in the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator 6 receives its maximum value at the output of the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator 6 and is transmitted through a circular circular fiber 11 to the heat receiver.

Claims (2)

1. Способ концентрации солнечной энергии, включающий отражение светового потока и концентрацию у теплоприемника, отличающийся тем, что световой поток солнечной энергии, сконцентрированный у оси фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, направляется под предельным углом полного внутреннего преломления к параболоцилиндрическому световоду-концентратору, изготовленному из оптически прозрачных материалов, совмещенная ось фокусов концентратора первой ступени с осью фокусов световода-концентратора образует источник сконцентрированного солнечного излучения для параболоцилиндрического световода-концентратора, который, падая под предельным углом на параболообразующую поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора, преломляется и на границе раздела сред разной плотности проходит параллельно оси фокусов, суммируясь по ходу светового потока по всей длине параболоцилиндрического световода-концентратора с последующей передачей собранной солнечной энергии на расстояние к теплоприемнику.1. The method of concentration of solar energy, including the reflection of the light flux and the concentration at the heat sink, characterized in that the light flux of solar energy concentrated at the focal axis of the parabolic cylinder concentrator of the first stage is directed at a maximum angle of total internal refraction to the parabolic cylindrical fiber hub made of optically transparent materials, the combined axis of the foci of the concentrator of the first stage with the axis of the foci of the fiber-optic concentrator forms concentrated solar radiation for a parabolic-cylindrical optical fiber concentrator, which, falling at a limiting angle to a parabolic-forming surface of a parabolic cylindrical optical fiber concentrator, is refracted and passes parallel to the focus axis at the interface of media of different density, summing along the light flux along the entire length of the parabolic-optical fiber concentrator with subsequent transferring the collected solar energy to a distance to the heat receiver. 2. Устройство для концентрации солнечной энергии, состоящее из параболоцилиндрического концентратора первой ступени с устройством слежения за солнцем и параболоцилиндрического абсорбера с теплоприемником, отличающееся тем, что абсорбер выполнен в виде оптически прозрачного световода-концентратора, ось фокусов которого совмещена с осью фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, параболоцилиндрический световод-концентратор выполнен из оптически прозрачного двухслойного диэлектрического материала с разными коэффициентами преломления, причем первая среда, принимающая световой поток от параболоцилиндрического концентратора первой ступени, плотнее, чем среда второго слоя, толщина которого превышает толщину слоя первой среды, наружная поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора покрыта отражающим и бронирующим покрытием, а собранную в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе солнечную энергию направляют на выходе в световод круглого сечения и передают на расстояние к теплоприемнику.2. A device for concentrating solar energy, consisting of a parabolic-cylindrical concentrator of the first stage with a tracking device for the sun and a para-cylindrical absorber with a heat sink, characterized in that the absorber is made in the form of an optically transparent light guide-concentrator, the axis of the foci of which is aligned with the axis of the foci of the parabolic cylindrical concentrator of the first stage , the parabolic cylindrical optical fiber hub is made of an optically transparent two-layer dielectric material with different coefficients refraction factors, and the first medium receiving the light flux from the parabolic-cylindrical hub of the first stage is denser than the medium of the second layer, the thickness of which exceeds the thickness of the layer of the first medium, the outer surface of the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator is coated with a reflective and armor coating, and collected in the parabolic-cylindrical optical fiber concentrator solar energy is sent at the exit to the circular fiber and transmit to a distance to the heat receiver.
RU2007106663/06A 2007-02-21 2007-02-21 Solar energy concentration method and device used for method realisation RU2342606C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007106663/06A RU2342606C2 (en) 2007-02-21 2007-02-21 Solar energy concentration method and device used for method realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007106663/06A RU2342606C2 (en) 2007-02-21 2007-02-21 Solar energy concentration method and device used for method realisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007106663A RU2007106663A (en) 2008-08-27
RU2342606C2 true RU2342606C2 (en) 2008-12-27

Family

ID=40377068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007106663/06A RU2342606C2 (en) 2007-02-21 2007-02-21 Solar energy concentration method and device used for method realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2342606C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011103511U1 (en) 2011-07-20 2012-01-18 Juliy Rylov Device for the optical concentration of solar energy and its remote transmission with a later conversion to other types of energy at the consumer
RU2464694C2 (en) * 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) Solar combined concentrating power plant
RU2466489C2 (en) * 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) Solar multifunctional highly concentrating power plant
RU2466490C2 (en) * 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) Solar photoelectric module with concentrator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464694C2 (en) * 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) Solar combined concentrating power plant
RU2466489C2 (en) * 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) Solar multifunctional highly concentrating power plant
RU2466490C2 (en) * 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) Solar photoelectric module with concentrator
DE202011103511U1 (en) 2011-07-20 2012-01-18 Juliy Rylov Device for the optical concentration of solar energy and its remote transmission with a later conversion to other types of energy at the consumer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007106663A (en) 2008-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060191566A1 (en) Solar concentrator system using photonic engineered materials
US4114592A (en) Cylindrical radiant energy direction device with refractive medium
US8339709B1 (en) Low numerical aperture (low-NA) solar lighting system
US20100142891A1 (en) Compact optics for concentration, aggregation and illumination of light energy
US20060174867A1 (en) Nonimaging solar collector/concentrator
US20070246040A1 (en) Wide angle solar concentrator
CA2815671C (en) Redirecting optics for concentration and illumination systems
WO2010151253A1 (en) Dimpled light collection and concentration system, components thereof, and methods
CN101576649A (en) Device for transmitting luminous energy by utilizing paraboloidal mirror
KR101313723B1 (en) structure for condensing sunlight and Apparatus for transmitting sunlight
CN102749673B (en) Homogenize the structures and methods of photoconductive tube for solar concentrator
CN103370581A (en) Solar thermal concentrator apparatus, system, and method
US20100165495A1 (en) Collection optic for solar concentrating wedge
RU2342606C2 (en) Solar energy concentration method and device used for method realisation
Amara et al. Concentration heating system with optical fiber supply
RU2442082C2 (en) Method for concentrating solar energy
US20110067689A1 (en) Primary concentrator with adjusted etendue combined with secondaries associated to multiple receivers and with convection reduction
WO2012097942A2 (en) Heat receiver tube, method for manufacturing the heat receiver tube, parabolic trough collector with the receiver tube and use of the parabolic trough collector
CA3030595C (en) Light collection device
WO2018210330A1 (en) Double-line focusing solar energy collection apparatus
US9033525B1 (en) Optimum solar conversion cell configurations
US20130128370A1 (en) Device for the capture of solar energy with high angular efficiency
Ruck et al. The passive daylighting of building interiors
WO2013012618A2 (en) Heat-rejecting optic
KR101347785B1 (en) An elliptical mirror optic condensing guide

Legal Events

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

Effective date: 20090222