RU2520803C2 - Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления - Google Patents

Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2520803C2
RU2520803C2 RU2012119913/06A RU2012119913A RU2520803C2 RU 2520803 C2 RU2520803 C2 RU 2520803C2 RU 2012119913/06 A RU2012119913/06 A RU 2012119913/06A RU 2012119913 A RU2012119913 A RU 2012119913A RU 2520803 C2 RU2520803 C2 RU 2520803C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
focusing
reflection
radiation
angle
prism
Prior art date
Application number
RU2012119913/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012119913A (ru
Inventor
Дарья Дмитриевна Розанцева
Михаил Валентинович Розанцев
Дмитрий Семенович Стребков
Анастасия Дмитриевна Стребкова
Original Assignee
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Розанцова Дарья Дмитриевна
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 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии), Розанцова Дарья Дмитриевна filed Critical Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Priority to RU2012119913/06A priority Critical patent/RU2520803C2/ru
Publication of RU2012119913A publication Critical patent/RU2012119913A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2520803C2 publication Critical patent/RU2520803C2/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии. В солнечном модуле с концентратором, содержащем прозрачные фокусирующие призмы с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей β0 и углом полного внутреннего отражения α = arcsin 1 n
Figure 00000023
, где n - коэффициент преломления призмы, имеющей грань входа и грань переотражения излучения, образующие общий двугранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения с приемником излучения и устройство отражения в виде зеркального отражателя, образующего с гранью переотражения острый двугранный угол ψ, который расположен однонаправленно с острым двугранным углом φ фокусирующей призмы. Концентратор выполнен из двух симметричных прозрачных фокусирующих призм, имеющих общую линию касания граней входа и выхода, ориентированную в направлении Север-Юг. Устройство отражения состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми острыми углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двугранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, а углы φ, ψ, δ, β0 и α связаны собой определенными соотношениями. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором производят путем изготовления фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала, установки приемника излучения, устройства переотражения излучения с зеркальными отражателями и дополнительными зеркальными отражателями на рабочей поверхности с устройствами поворота. Согласно изобретению из закаленного листового стекла или другого прозрачного листового материала изготавливают и герметизируют стенки полости двух фокусирующих призм с острым двугранным углом при вершине 2-15°, устанавливают фокусирующие призмы таким образом, чтобы грани входа и выхода каждой призмы при вершине имели общую линию касания, ориентированную в направлении Север-Юг, и затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой, устанавливают герметично приемник излучения и проводят сборку дополнительных зеркальных отражателей с устройствами поворота на рабочей поверхности фокусирующей призмы и устройства поворота для устройства переотражения излучения. Изобретение должно обеспечить повышение оптического КПД за счет снижения потерь излучения в модуле и повышение коэффициента концентрации солнечного излучения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии.
Известен солнечный модуль с концентратором, содержащий прозрачную фокусирующую призму, имеющую образующие острый угол грань входа и переотражения излучения и грань выхода концентрированного излучения, и устройство отражения, расположенное относительно фокусирующей призмы с зазором со стороны грани переотражения излучения. Устройство отражения выполнено в виде по меньшей мере одной призмы с треугольным поперечным сечением, имеющей образующие острый угол грань входа проходящего через фокусирующую призму излучения и грань зеркального отражения излучения и расположенной своим острым углом однонаправленно с острым углом фокусирующей призмы (авт. свид. СССР №108365, БИ).
Выполнение отражающего устройства в виде призмы позволяет ввести отраженное излучение в фокусирующую призму под углом, превышающим угол полного внутреннего отражения.
Недостатком известного фотоэлектрического модуля является большая масса концентратора и высокая стоимость, связанная с большой трудоемкостью его изготовления, и сложность конструкции.
Известен солнечный модуль с концентратором, содержащий концентратор, выполненный в виде фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала с коэффициентом преломления n, имеющим образующие острый двугранный угол φ, рабочую поверхность модуля, на которую падает излучение под углом β0, и грань переотражения, скоммутированные фотопреобразователи, установленные под некоторым углом к вышеуказанным граням и поверхностям, и устройство отражения излучения, выполненное в виде зеркала, расположенного с зазором относительно фокусирующей призмы со стороны грани переотражения излучения, указанное устройство отражения в виде зеркального отражателя образует острый двугранный угол φ с гранью переотражения и угол φ+ψ с рабочей поверхностью модуля, причем угол входа β0 и двугранные углы φ и ψ связаны отношением:
β 0 = ± arcsin { n sin [ arcsin ( 1 n sin ( arcsin ( n sin ( arcsin 1 n ϕ ) ) ) 2 ψ ) ϕ ] }
Figure 00000001
,
где n - коэффициент преломления, φ - острый двугранный угол при вершине призмы, ψ - угол между гранью переотражения и зеркальным отражателем.
Для снижения потерь солнечного излучения на части грани переотражения фокусирующей призмы у грани выхода установлены фотопреобразователи с двухсторонней рабочей поверхностью, а в плоскости грани выхода от рабочей поверхности фокусирующей призмы до устройства отражения установлен зеркальный отражатель (патент РФ №2154778, БИ 2000, №23).
Известный солнечный модуль с концентратором имеет малую массу и низкую стоимость. Недостатком известного солнечного модуля с концентратором является невысокий коэффициент концентрации и низкий оптический КПД из-за потерь излучения в устройстве отражения модуля.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение оптического КПД за счет снижения потерь излучения в модуле и повышение коэффициента концентрации солнечного излучения. В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается оптический КПД модуля, снижаются оптические потери при переотражении излучения и увеличивается коэффициент концентрации солнечного излучения.
Вышеуказанный результат достигается тем, что в солнечном модуле с концентратором, содержащем прозрачную фокусирующую призму с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей β0 и углом полного внутреннего отражения α = arcsin 1 n
Figure 00000002
, где n - коэффициент преломления призмы, имеющей грань входа и грань переотражения излучения, образующие общий двугранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения с приемником излучения, и устройство отражения в виде зеркального отражателя, образующего с гранью переотражения острый двугранный угол ψ, который расположен однонаправленно с острым двугранным углом φ фокусирующей призмы. Концентратор выполнен из двух симметричных прозрачных фокусирующих призм, имеющих общую линию касания граней входа и выхода, ориентированную в направлении Север-Юг. Устройство отражения состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми острыми углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двугранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, а углы φ, ψ, δ, β0 и α связаны собой соотношениями:
arcsin = sin { arcsin [ n sin ( arcsin sin β 0 n + φ ) + 2 ψ ] } n + φ > α
Figure 00000003
δ 1 2 arcsin = sin { arcsin [ n sin ( arcsin sin β 0 n + φ ) + 2 ψ ] } n
Figure 00000004
,
arcsin sin 2 δ n + φ > α
Figure 00000005
.
В варианте конструкции солнечного модуля с концентратором прозрачные фокусирующие призмы образуют пространственную оптическую структуру, которая выполнена в виде крыши солнечного дома, гелиотеплицы или зимнего сада.
В варианте конструкции солнечного модуля с концентратором в качестве приемника излучения в каждой фокусирующей призме установлен гибридный фотоэлектрический модуль с когенерацией электрической и тепловой энергии.
В другом варианте солнечного модуля с концентратором в качестве приемника излучения в каждой фокусирующей призме использован тепловой абсорбер для получения горячей воды и отопления.
В способе изготовления солнечного модуля с концентратором путем изготовления фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала, установки приемника излучения, устройства переотражения с зеркальными отражателями из закаленного листового стекла или другого прозрачного листового материала изготавливают и герметизируют стенки полости двух фокусирующих призм с острым двугранным углом при вершине 2-15°, устанавливают фокусирующие призмы таким образом, чтобы грани входа и выхода каждой призмы при вершине имели общую линию касания, ориентированную в направлении Север-Юг, и затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой, устанавливают герметично приемник излучения и производят сборку дополнительных зеркальных отражателей с устройствами поворота на рабочей поверхности фокусирующей призмы и устройства поворота для устройства переотражения.
В варианте способа изготовления солнечного модуля с концентратором в качестве оптически прозрачной среды используют дистиллированную воду с добавками для предотвращения цветения и замерзания воды.
В другом варианте способа изготовления солнечного модуля с концентратором в качестве оптически прозрачной среды используют силиконовые теплоносители, например на основе полиметилсилоксановых композиций.
Еще в одном способе изготовления солнечного модуля с концентратором в качестве оптически прозрачной среды используют структурированные полисилоксановые гели.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1, на которой показано поперечное сечение солнечного модуля с концентратором и ход лучей в нем.
Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором содержит две фокусирующие призмы 1 и 2, каждая из которых содержит грань входа 3, которая совпадает с рабочей поверхностью 4, и грань переотражения 5, устройство отражения 6 и дополнительные зеркальные отражатели 7 на рабочей поверхности 4. Острый двугранный угол φ есть угол между рабочей поверхностью 4, на которую падает излучение, и гранью переотражения 5. Угол входа (падения) солнечного излучения на рабочую поверхность 4 есть угол β0 между лучом и вектором n ¯ 0
Figure 00000006
, перпендикулярным к поверхности, на которую падает излучение.
Острый двугранный угол ψ есть угол между гранью переотражения 5 фокусирующей призмы 2 и устройством отражения 6. Устройство отражения 6 содержит зеркальные отражатели 8, которые наклонены под углом ψ к грани переотражения 5 и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота 9 относительно грани переотражения 6. Зеркальные отражатели 7 наклонены к рабочей поверхности под углом 90°-δ, где δ - угол между плоскостью зеркального отражателя 7 и нормалью n ¯
Figure 00000007
к рабочей поверхности 4 и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота 10 относительно рабочей поверхности модуля. Приемник 11 установлен на грани выхода 12 фокусирующей призмы 2.
В варианте конструкции солнечного модуля на грани выхода 12 фокусирующей призмы 2 установлен зеркальный отражатель, а приемник 11 с двухсторонней рабочей поверхностью расположен на грани переотражения 5 фокусирующей призмы 2 в непосредственной близости у грани выхода 12.
Приемник 1 выполнен в виде скоммутированных солнечных элементов. В варианте конструкции модуля приемник 1 представляет собой тепловой абсорбер для получения тепловой энергии. Наиболее перспективно использование гибридного приемника 1, содержащего скоммутированные солнечные элементы, установленные на тепловом абсорбере с отводом и утилизацией тепловой энергии.
Солнечный фотоэлектрический модуль работает следующим образом. Солнечное излучение - луч Л1 падает на рабочую поверхность 4 фокусирующей призмы 1 или 2 под углом β0 (фиг.1), входит в призму 1 или 2 под углом β2, попадает на грань переотражения 5 под углом β2, выходит из призмы 1 или 2 под углом β3, попадает на зеркальный отражатель 8 под углом β4, отражается и попадает на грань переотражения 5 под углом β5, преломляется в фокусирующей призме 1 или 2 под углом β6 и падает на рабочую поверхность призмы 1 или 2 изнутри под углом β7, который должен быть больше угла полного внутреннего отражения β7>arcsin 1/n, где n - коэффициент преломления материала призмы 1 или 2. После полного внутреннего отражения излучение попадает на приемник 11.
Для лучей Л1 с углом падения на грань входа 3 β0>0, который равен углу между направлением луча и нормалью n к поверхности, в ходе лучей углы между нормалью к поверхности и лучом имеют следующий вид:
β 0 0, β 1 = arcsin ( sin β 0 n ) , ( 1 )
Figure 00000008
β 2 = arcsin ( sin β 0 n ) + ϕ , ( 2 )
Figure 00000009
β 3 = arcsin { n sin [ arcsin ( sin β 0 n ) + ϕ ] } , ( 3 )
Figure 00000010
β 4 = arcsin { n sin [ arcsin ( sin β 0 n ) + ϕ ] } + ψ , ( 4 )
Figure 00000011
β 5 = arcsin { n sin [ arcsin ( sin β 0 n ) + ϕ ] } + 2 ψ , ( 5 )
Figure 00000012
β 6 = arcsin { { sin { arcsin [ n sin ( arcsin sin β 0 n + ϕ ) ] } + 2 ψ n } } , ( 6 )
Figure 00000013
β 7 = arcsin { { sin { arcsin [ n sin ( arcsin sin β 0 n + ϕ ) ] } + 2 ψ n } } + ϕ . ( 7 )
Figure 00000014
Для β0>0
Углы φ, ψ, β0 и α связаны соотношением:
arcsin { { sin { arcsin [ n sin ( arcsin sin β 0 n + φ ) ] } + 2 ψ n } } + φ > α . ( 8 )
Figure 00000015
Углы δ, β0 и φ связаны соотношением:
δ 1 2 arcsin { n sin [ arcsin sin β 0 n + ϕ ] } + 2 ψ . ( 9 )
Figure 00000016
,
arcsin ( sin 2 δ n ) + ϕ > α . ( 10 )
Figure 00000017
.
При отсутствии дополнительных зеркальных отражателей 7 появляются неработающие зоны 13 на рабочей поверхности 4, которые возникают при возвращении лучей от зеркального отражателя 8 к фокусирующей призме (луч β5 на фиг.1), снижают оптический КПД солнечного модуля с концентратором. В предлагаемом солнечном модуле с концентратором оптические потери из-за неработающих зон 13 отсутствуют, так как по всей площади этих неработающих зон 13 на рабочей поверхности 4 установлены дополнительные зеркальные отражатели 7, направляющие лучи под углом 2δ=β5 к рабочей поверхности 4 фокусирующей призмы 2. Длина зеркальных отражателей 7 выбирается из условия, что луч, отраженный от конца отражателя 7, попадал на рабочую поверхность 4 фокусирующей призмы 2 у основания соседнего зеркального отражателя 7 или у приемника 11.
Для изготовления солнечного модуля с концентратором из закаленного стекла толщиной 3 мм изготавливают и герметизируют стенки полости двух фокусирующих призм 1 и 2 с двугранным углом φ при вершине, устанавливают фокусирующие призмы таким образом, чтобы грани входа и выхода каждой призмы при вершине имели общую линию касания, ориентированную в направлении Север-Юг, а затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой.
При использовании в качестве оптически прозрачной среды дистиллированной воды уменьшение тока солнечного элемента I(Х) при увеличении толщины слоя воды х описывается соотношением:
I ( x ) = I 0 к 0 х
Figure 00000018
,
где I0 - ток солнечного элемента в приповерхностном слое воды, к0 - коэффициент поглощения.
Коэффициент поглощения воды к0, измеренный кремниевым солнечным элементом, составляет 0,025 см-1, при этом средняя толщина слоя воды, в которой ток солнечного элемента уменьшался в l=2,73 раза, составляет 40 см. При длине фокусирующей призмы 2 на фиг.1 0,5 м длина пути луча Л1 внутри фокусирующей призмы 2 составляет 24 см. Поток фотоактивного излучения на приемнике I = I 0 0.6 = I 0 1,82
Figure 00000019
уменьшается в 1,82 раза. Таким образом, на приемник поступает 55,5% энергии излучения, а 45, 5% солнечного излучения поглощается внутри фокусирующей призмы 2. Поглощенная энергия, в основном в длинноволновой части спектра, используется для повышения температуры воды. Солнечное излучение в коротковолновой части спектра концентрируется в фокусирующей призме, поглощается в приемнике 11 и преобразуется в электрическую энергию в солнечных элементах. Таким образом, обеспечивается энергоэффективное преобразование солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию в гибридном приемнике или только в тепловую энергию для горячего водоснабжения и отопления в приемнике с тепловым абсорбером.
Если использовать полиметилсилоксановые жидкости, более 90% солнечного излучения будет поглощаться в приемнике за счет низкого коэффициента поглощения излучения в жидкости. При использовании в качестве оптически прозрачной среды структурированного полисилоксанового геля его заливают в полость фокусирующих призм 1 и 2 в жидком виде, а потом проводят его отверждение - структурирование. В этом случае высокая прозрачность полисилоксанового геля и отсутствие утечек геля при случайной разгерметизации полости фокусирующей линзы обеспечивает высокий оптический КПД и большой срок службы солнечного модуля с концентратором.
Объем оптически прозрачной среды внутри полости фокусирующей призмы зависит от размера солнечного модуля и угла φ. Для солнечного модуля с концентратором размером длиной 0,5, шириной 1,2 м объем оптически прозрачной среды составит для угла φ=8°22,5 л, для φ=3°8,4 л.
Солнечный модуль с концентратором работает следующим образом. В первой половине дня после восхода солнца работает фокусирующая призма 1 с восточной стороны модуля, а во второй половине дня работает фокусирующая призма 2 с западной стороны. В полдень работают одновременно обе фокусирующие призмы без помощи зеркальных отражателей 5 и 7, при этом дополнительные зеркальные отражатели 7 ориентированы параллельно потоку солнечного излучения. При угле наклона грани входа к горизонтальной поверхности 60° солнечный модуль начинает работу при высоте солнца над горизонтом 30° и работает при перемещении солнца в течение 120°, что соответствует 8 часам солнечного сияния 22.03 и 22:09.
Плоскости зеркальных отражателей ориентированы в направлении Север-Юг, а ежедневное перемещение солнца компенсируется поворотом зеркальных отражателей в соответствии с формулами (8) и (9).
При повороте луча на ±24° от нормального положения зеркальные отражатели поворачиваются на ±12°. На фиг.1 показан ход лучей в фокусирующих призмах 1 и 2 при β0=0. Геометрический коэффициент концентрации k=ctgφ для одной фокусирующей призмы 1 или 2 с фотоприемником 11. При δ=31,5°, φ=8° и ψ=25°, при этом геометрический коэффициент концентрации составляет k=ctg8°=7,15.
Солнечный модуль с концентратором может быть использован в качестве крыши солнечного дома, гелиотеплицы или зимнего сада.
Конструкция и технология изготовления солнечного модуля с концентратором позволяет в 5-10 раз снизить потребление металла для абсорберов по сравнению с известными солнечными коллекторами и в 5-10 раз снизить площадь солнечных элементов по сравнению с солнечными планарными модулями без концентраторов.
Солнечный модуль с концентратором имеет малую массу, высокую эффективность, низкую стоимость, прост в изготовлении и может быть использован для получения тепла и электроэнергии как в автономных установках со слежением за солнцем, так и в энергоактивных зданиях в качестве элемента фотоэлектрического фасада здания или солнечной крыши.

Claims (8)

1. Солнечный модуль с концентратором, содержащий прозрачные фокусирующие призмы с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей β0 и углом полного внутреннего отражения α = arcsin 1 n
Figure 00000020
, где n - коэффициент преломления призмы, имеющей грань входа и грань переотражения излучения, образующие общий двугранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения с приемником излучения, и устройство отражения в виде зеркального отражателя, образующего с гранью переотражения острый двугранный угол ψ, который расположен однонаправленно с острым двугранным углом φ фокусирующей призмы, отличающийся тем, что концентратор выполнен из двух симметричных прозрачных фокусирующих призм, имеющих общую линию касания граней входа и выхода, ориентированную в направлении Север-Юг, устройство отражения каждой фокусирующей призмы состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми острыми углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двугранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, а углы φ, ψ, δ, β0 и α связаны собой соотношениями:
arcsin = sin { arcsin [ n sin ( arcsin sin β 0 n + ϕ ) + 2 ψ ] } n + ϕ > α
Figure 00000021

δ 1 2 arcsin = sin { arcsin [ n sin ( arcsin sin β 0 n + ϕ ) + 2 ψ ] } n
Figure 00000022
,
arcsin sin 2 δ n + ϕ > α
Figure 00000005
.
2. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что прозрачные фокусирующие призмы образуют пространственную оптическую структуру, которая выполнена в виде крыши солнечного дома, гелиотеплицы или зимнего сада.
3. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения в каждой фокусирующей призме установлен гибридный фотоэлектрический модуль с когенерацией электрической и тепловой энергии.
4. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения в каждой фокусирующей призме использован тепловой абсорбер для получения горячей воды и отопления.
5. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором путем изготовления фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала, установки приемника излучения, устройства переотражения излучения с зеркальными отражателями и дополнительными зеркальными отражателями на рабочей поверхности с устройствами поворота, отличающийся тем, что из закаленного листового стекла или другого прозрачного листового материала изготавливают и герметизируют стенки полости двух фокусирующих призм с острым двугранным углом при вершине 2-15°, устанавливают фокусирующие призмы таким образом, чтобы грани входа и выхода каждой призмы при вершине имели общую линию касания, ориентированную в направлении Север-Юг, и затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой, устанавливают герметично приемник излучения и проводят сборку дополнительных зеркальных отражателей с устройствами поворота на рабочей поверхности фокусирующей призмы и устройства поворота для устройства переотражения излучения.
6. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют дистиллированную воду с добавками для предотвращения цветения и замерзания воды.
7. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют силиконовые теплоносители, например на основе полиметилсилоксановых композиций.
8. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют структурированные полисилоксановые гели.
RU2012119913/06A 2012-05-15 2012-05-15 Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления RU2520803C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119913/06A RU2520803C2 (ru) 2012-05-15 2012-05-15 Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119913/06A RU2520803C2 (ru) 2012-05-15 2012-05-15 Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012119913A RU2012119913A (ru) 2013-11-20
RU2520803C2 true RU2520803C2 (ru) 2014-06-27

Family

ID=49555149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012119913/06A RU2520803C2 (ru) 2012-05-15 2012-05-15 Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2520803C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599076C2 (ru) * 2014-11-27 2016-10-10 Федеральное агентство научных организаций Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) Солнечный модуль с концентратором
RU2608797C2 (ru) * 2014-12-10 2017-01-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Солнечный модуль с концентратором (варианты)
RU2612725C1 (ru) * 2016-03-28 2017-03-13 Дмитрий Семенович Стребков Гибридная кровельная солнечная панель
RU2700655C1 (ru) * 2019-04-19 2019-09-18 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Солнечный модуль с концентратором

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991004580A1 (en) * 1989-09-21 1991-04-04 Holobeam, Inc. Photovoltaic solar systems with dispersive concentrators
RU2130669C1 (ru) * 1998-01-23 1999-05-20 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором и способ его изготовления
RU2133415C1 (ru) * 1998-04-29 1999-07-20 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты)
RU2133927C1 (ru) * 1998-03-31 1999-07-27 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991004580A1 (en) * 1989-09-21 1991-04-04 Holobeam, Inc. Photovoltaic solar systems with dispersive concentrators
RU2130669C1 (ru) * 1998-01-23 1999-05-20 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором и способ его изготовления
RU2133927C1 (ru) * 1998-03-31 1999-07-27 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором
RU2133415C1 (ru) * 1998-04-29 1999-07-20 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599076C2 (ru) * 2014-11-27 2016-10-10 Федеральное агентство научных организаций Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) Солнечный модуль с концентратором
RU2608797C2 (ru) * 2014-12-10 2017-01-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Солнечный модуль с концентратором (варианты)
RU2612725C1 (ru) * 2016-03-28 2017-03-13 Дмитрий Семенович Стребков Гибридная кровельная солнечная панель
RU2700655C1 (ru) * 2019-04-19 2019-09-18 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Солнечный модуль с концентратором

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012119913A (ru) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jaaz et al. Design and development of compound parabolic concentrating for photovoltaic solar collector
Brogren et al. Optical efficiency of a PV–thermal hybrid CPC module for high latitudes
Yang et al. Design and experimental study of a cost-effective low concentrating photovoltaic/thermal system
US8101850B2 (en) Asymmetric parabolic compound concentrator with photovoltaic cells
Li Design and development of a lens-walled compound parabolic concentrator-a review
Su et al. Comparative study on annual solar energy collection of a novel lens-walled compound parabolic concentrator (lens-walled CPC)
Su et al. A novel lens-walled compound parabolic concentrator for photovoltaic applications
Qiu et al. Comparative study on solar flat-plate collectors coupled with three types of reflectors not requiring solar tracking for space heating
RU2694066C1 (ru) Солнечный дом
TW201110386A (en) Non-imaging light concentrator
Paul Application of compound parabolic concentrators to solar photovoltaic conversion: A comprehensive review
Hong et al. Performance study of a new type of transmissive concentrating system for solar photovoltaic glass curtain wall
RU2503895C2 (ru) Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты)
RU2520803C2 (ru) Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления
Xuan et al. The design, construction and experimental characterization of a novel concentrating photovoltaic/daylighting window for green building roof
EP4145699A1 (en) Photovoltaic system for low solar elevation angles
RU2303205C1 (ru) Солнечная энергетическая установка (варианты)
Tripanagnostopoulos New designs of building integrated solar energy systems
US9520519B2 (en) Direct solar-radiation collection and concentration element and panel
Grasso et al. Competitiveness of stationary planar low concentration photovoltaic modules using silicon cells: A focus on concentrating optics
RU2576072C2 (ru) Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления
RU2172903C1 (ru) Солнечный модуль с концентратом
RU2576752C2 (ru) Солнечный модуль с концентратором
RU2154778C1 (ru) Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором
CN102201477B (zh) 一种基于周期性微结构的太阳能聚光方法

Legal Events

Date Code Title Description
HC9A Changing information about inventors
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 18-2014 FOR TAG: (73)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160516