RU2406043C1 - Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин - Google Patents
Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2406043C1 RU2406043C1 RU2009108726/06A RU2009108726A RU2406043C1 RU 2406043 C1 RU2406043 C1 RU 2406043C1 RU 2009108726/06 A RU2009108726/06 A RU 2009108726/06A RU 2009108726 A RU2009108726 A RU 2009108726A RU 2406043 C1 RU2406043 C1 RU 2406043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentrator
- solar
- solar energy
- reflecting plates
- width
- 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
- F24S23/77—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with flat reflective plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/80—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Солнечная энергетическая установка относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с подвижными концентраторами солнечной энергии для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин состоит из подвижных: фотоэлектрического солнечного модуля с двусторонней чувствительностью, концентратора солнечной энергии из плоских отражающих пластин и следящего устройства, обеспечивающего поворот солнечной энергетической установки в течение дня. Фотоэлектрический солнечный модуль с двусторонней чувствительностью расположен в фокальной плоскости концентратора, состоящего из плоских отражающих пластин, расположенных на геометрической поверхности параболического цилиндра, причем ширина и углы наклона каждой из отражающих пластин концентратора выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную концентрацию солнечной энергии при минимальных геометрических размерах концентратора, для чего средняя из отражающих пластин установлена под углом α=45° к плоскости раскрыва концентратора, а ширина этой пластины в раз больше ширины модуля. Техническим результатом является создание солнечной энергетической установки для получения максимального количества светового потока и электроэнергии, а также снижение ее себестоимости при простоте и надежности конструкции. 2 ил.
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с подвижными концентраторами солнечной энергии для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.
Известны солнечные модули с концентраторами солнечной энергии в виде отражающих поверхностей криволинейной формы (патенты РФ №2338129, №2338128) и в виде линз Френеля (патент РФ №2121632), которые сложны конструктивно и имеют высокую стоимость вырабатываемой электроэнергии.
Известен подвижный солнечный концентратор (POTON International The Photovoltaic Magazine, 10/2008, p.125,126) с внутренней гребенкой из плоских отражающих элементов (зеркал), расположенных между двумя фотоэлектрическими солнечными модулями (ФСМ). Недостатком известного технического устройства является его низкий коэффициент геометрической концентрации С<1,6.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является подвижный солнечный концентратор, состоящий из ФСМ с двусторонней чувствительностью, расположенного параллельно плоскости раскрыва цилиндрического солнечного концентратора, состоящего из четырех плоских отражающих пластин. На внешнюю поверхность ФСМ падают прямые солнечные лучи, на внутреннюю поверхность - отраженные от концентратора с коэффициентом концентрации С≈3 (SUN & WIND ENERGY, 1/2009, p.83, TRAXLE Solar).
Недостатком известного солнечного модуля с концентратором является неравномерность облучения поверхностей ФСМ с двусторонней проводимостью. На внешней поверхности ФСМ коэффициент концентрации солнечной энергии С=1, на внутренней поверхности С≈3. При ограниченной теплопроводности материала ФСМ это приводит к перегреву внутренней поверхности ФСМ, особенно при максимальных значениях солнечной энергии, что в свою очередь приводит к снижению эффективности (КПД) его работы.
Кроме того, конструктивно отражающие пластины должны быть расположены за пределами «тени» от ФСМ, что требует делать солнечную установку длиннофокусной, в противном случае отраженные от концентратора солнечные лучи падают на внутреннюю поверхность ФСМ под небольшими углами, что снижает эффективность работы ФСМ и практически не позволяет получить коэффициент концентрации С=3.
Технический результат предлагаемого изобретения выражается в получении максимального количества светового потока и электрической энергии, а также в снижении ее себестоимости.
Указанный результат достигается тем, что фотоэлектрический солнечный модуль с двусторонней чувствительностью расположен в фокальной плоскости концентратора солнечной энергии, состоящего из плоских отражающих пластин, расположенных на геометрической поверхности параболического цилиндра, причем ширина и углы наклона каждой из отражающих пластин концентратора выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную концентрацию солнечной энергии при минимальных геометрических размерах концентратора солнечной энергии, для чего средняя из отражающих пластин установлена под углом α=45° к плоскости раскрыва концентратора солнечной энергии, а ширина этой пластины в раз больше ширины фотоэлектрического солнечного модуля.
Солнечная энергетическая установка выполнена таким образом, что ФСМ с двусторонней чувствительностью расположен в фокальной плоскости концентратора из плоских отражающих пластин (зеркал), расположенных на геометрической поверхности параболического цилиндра таким образом, что концентрация солнечной энергии на каждой стороне ФСМ одинакова и составляет С=2,4. С учетом того, что если эффективность одной стороны ФСМ с двусторонней чувствительностью принять за 100%, то эффективность другой стороны составит 70-75%, при этом суммарный коэффициент концентрации С=4-4,2.
Для выполнения этого концентратор изготовлен из плоских отражающих пластин, по несколько отражающих пластин с каждой стороны ФСМ с двусторонней чувствительностью, ширина и углы наклона каждой из отражающих пластин концентратора выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную концентрацию солнечной энергии при минимальных геометрических размерах, для чего средняя из отражающих пластин установлена под углом α=45° к плоскости раскрыва концентратора солнечной энергии, а ширина этой пластины
где L - ширина ФСМ, а для получения максимального количества солнечной энергии в течение дня солнечная энергетическая установка поворачивается за солнцем с помощью следящего устройства (трекера) таким образом, что в каждый момент времени солнечная энергетическая установка ориентируется на максимум светового потока.
Возможно выполнение концентратора из четырех плоских отражающих пластин, по две отражающих пластины с каждой стороны ФСМ с двухсторонней чувствительностью, ширина и углы наклона, каждой из отражающих пластин концентратора, выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную концентрацию солнечной энергии при минимальных геометрических размерах солнечной энергетической установки.
На фиг.1 представлено поперечное сечение предлагаемого устройства.
На фиг.2 представлен общий вид солнечной энергетической установки с концентратором из плоских отражающих пластин.
Предлагаемая солнечная энергетическая установка состоит из ФСМ с двусторонней чувствительностью 1 и концентратора солнечной энергии 12 из плоских отражающих пластин (зеркал) - внутренних отражающих пластин 2, средних отражающих пластин 3, внешних отражающих пластин 4. ФСМ с двусторонней чувствительностью жестко крепится к внешней поверхности трубы 5 поворотного устройства (трекера) 6. К этой же поверхности трубы 5 с помощью стяжек 7 и 8 крепится концентратор солнечной энергии 12 из плоских отражающих пластин 2, 3, 4. Вал поворотного устройства 13 крепится неподвижно одним концом к малой опорной стойке 10, другим концом - к большой опорной стойке 11. На внешней поверхности трубы 5 поворотного устройства 6 в фокальной плоскости концентратора солнечной энергии 12 неподвижно крепится фотоэлектрический солнечный модуль 9 устройства слежения за солнцем 14.
В случае выполнения концентратора из четырех отражающих пластин на фиг.2 солнечной энергетической установки с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин отсутствуют внешние отражающие пластины 4, при этом суммарный коэффициент концентрации С=3,5-3,6.
Работает предлагаемое устройство следующим образом: предварительно поворотное устройство 6 с помощью малой опорной стойки 10 и большой опорной стойки 11 устанавливается так, чтобы его ось была ориентирована в направлении север - юг, а угол наклона относительно земной поверхности зависит от широты места j (постоянная величина) и от времени года. Для получения максимума солнечной энергии в течение дня используется устройство слежения за солнцем 14, состоящее из фотоэлектрического солнечного модуля 9 и поворотного устройства (трекера) 6. Устройство слежения за солнцем работает таким образом, что поворачивает в течение дня солнечную энергетическую установку, поддерживая максимальный солнечный поток на ФСМ. При этом световой поток должен быть перпендикулярен плоскости раскрыва концентратора солнечной энергии 12 и параллелен ФСМ 9. В этом случае электрический сигнал на управление поворотным устройством (трекером) 6 не поступает. На ФСМ с двусторонней чувствительностью 1 поступает максимальный световой поток, отраженный от концентратора солнечной энергии 12, состоящего из плоских отражающих пластин 2, 3, 4. В случае выполнения концентратора из четырех отражающих пластин на ФСМ с двухсторонней чувствительностью 1 поступает максимальный световой поток, отраженный от концентратора солнечной энергии 12, состоящего из плоских отражающих пластин 2, 3. При перемещении солнца по небосклону с востока на запад световой поток уже не будет параллелен ФСМ 9, который дает управляющий сигнал на поворотное устройство 6. Происходит поворот солнечной энергетической установки и концентратора солнечной энергии 12 таким образом, что световой поток опять становится перпендикулярным плоскости раскрыва концентратора солнечной энергии 12, обеспечивая получение максимального количества электроэнергии в течение светового дня.
Claims (1)
- Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин, состоящая из подвижных фотоэлектрического солнечного модуля с двусторонней чувствительностью, концентратора солнечной энергии из плоских отражающих пластин и следящего устройства, обеспечивающего поворот солнечной энергетической установки в течение дня, отличающаяся тем, что фотоэлектрический солнечный модуль с двусторонней чувствительностью расположен в фокальной плоскости концентратора солнечной энергии, состоящего из плоских отражающих пластин, расположенных на геометрической поверхности параболического цилиндра, причем ширина и углы наклона каждой из отражающих пластин концентратора выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную концентрацию солнечной энергии при минимальных геометрических размерах концентратора солнечной энергии, для чего средняя из отражающих пластин установлена под углом α=45° к плоскости раскрыва концентратора солнечной энергии, а ширина этой пластины в раз больше ширины фотоэлектрического солнечного модуля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009108726/06A RU2406043C1 (ru) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009108726/06A RU2406043C1 (ru) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009108726A RU2009108726A (ru) | 2010-09-20 |
RU2406043C1 true RU2406043C1 (ru) | 2010-12-10 |
Family
ID=42938719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009108726/06A RU2406043C1 (ru) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2406043C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3087970A1 (fr) | 2018-10-30 | 2020-05-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Systeme d'energie solaire a conception amelioree |
RU2730188C1 (ru) * | 2016-12-02 | 2020-08-19 | Болимедиа Холдингз Ко. Лтд. | Солнечная электростанция |
-
2009
- 2009-03-12 RU RU2009108726/06A patent/RU2406043C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730188C1 (ru) * | 2016-12-02 | 2020-08-19 | Болимедиа Холдингз Ко. Лтд. | Солнечная электростанция |
FR3087970A1 (fr) | 2018-10-30 | 2020-05-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Systeme d'energie solaire a conception amelioree |
EP3648340A1 (fr) | 2018-10-30 | 2020-05-06 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Système d'énergie solaire à conception améliorée |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009108726A (ru) | 2010-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2783457C (en) | Concentrated photovoltaic and thermal system | |
US8049150B2 (en) | Solar collector with end modifications | |
US6818818B2 (en) | Concentrating solar energy receiver | |
US20100218807A1 (en) | 1-dimensional concentrated photovoltaic systems | |
US20070199563A1 (en) | Apparatus for concentration and conversion of solar energy | |
US20100206302A1 (en) | Rotational Trough Reflector Array For Solar-Electricity Generation | |
US20110168232A1 (en) | Method and System for Providing Tracking for Concentrated Solar Modules | |
US20100089436A1 (en) | Multiplexing solar light chamber | |
US20170353145A1 (en) | Methods for Sunlight Collection and Solar Energy Generation | |
US20160079461A1 (en) | Solar generator with focusing optics including toroidal arc lenses | |
Tang et al. | Design and optical performance of CPC based compound plane concentrators | |
EA032692B1 (ru) | Солнечно-ветровая установка | |
RU2303205C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка (варианты) | |
US20110259397A1 (en) | Rotational Trough Reflector Array For Solar-Electricity Generation | |
RU2406043C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка с концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин | |
US20160336897A1 (en) | Apparatus for Sunlight Collection and Solar Energy Generation | |
Yu et al. | Angular distribution of annual collectible radiation on solar cells of CPC based photovoltaic systems | |
JP2004271063A (ja) | 太陽光発電装置 | |
RU2206837C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором (варианты) | |
JP2011129847A (ja) | 反射集光型太陽発電モジュール | |
JP2010169981A (ja) | 太陽レンズと太陽光利用装置 | |
RU2154243C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка | |
Piratheepan et al. | Experimental evaluation of low concentration collectors for façade applications | |
Abdel-Hadi et al. | V-Trough Optimization for a Multipurpose Integrated Solar Energy Project in Helwan of Egypt | |
GB2558245A (en) | Photovoltaic systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180313 |