RU2661169C1 - Multi-mirror solar plant with the common drive of the orientation system - Google Patents
Multi-mirror solar plant with the common drive of the orientation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661169C1 RU2661169C1 RU2017133201A RU2017133201A RU2661169C1 RU 2661169 C1 RU2661169 C1 RU 2661169C1 RU 2017133201 A RU2017133201 A RU 2017133201A RU 2017133201 A RU2017133201 A RU 2017133201A RU 2661169 C1 RU2661169 C1 RU 2661169C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- solar
- axis
- link
- drive
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 19
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
- F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S20/00—Supporting structures for PV modules
- H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
-
- 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
- Y02E10/47—Mountings or tracking
-
- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным установкам с системой ориентации солнечных концентраторов, и может быть использовано для нагрева различных теплоносителей, производства электроэнергии, в опреснительных и других установках, преобразующих солнечную энергию в тепловую.The invention relates to solar engineering, in particular to solar installations with an orientation system for solar concentrators, and can be used to heat various coolants, generate electricity, in desalination and other installations that convert solar energy to heat.
Как известно, для высокотемпературного нагрева коллекторов солнечнным излучением применяются концентраторы одно- и многозеркальные. Последние, независимо от формы отражающей поверхности, оснащаются системой ориентации отражателей, обеспечивающей направление солнечных лучей на общий коллектор. В гелиоустановках с малогабаритным, например, в форме трубки, коллектором точность фокусировки лучей должна быть очень высокой, а это усложняет и систему слежения за источником излучения, и привод каждого отражателя, который, как правило, работает автономно. Использование однозеркальных установок большой мощности усложняет изготовление и монтаж отражателя, его юстировку, а также требует более жесткую его конструкцию в условиях работы на местности с повышенными ветровыми нагрузками.As is known, for high-temperature heating of collectors by solar radiation, single- and multi-mirror concentrators are used. The latter, irrespective of the shape of the reflecting surface, are equipped with a system of orientation of the reflectors, providing direction of the sun's rays to the common collector. In solar installations with a small-sized, for example, in the form of a tube, collector, the focusing accuracy of the rays must be very high, and this complicates the tracking system of the radiation source and the drive of each reflector, which, as a rule, works autonomously. The use of single-mirror installations of high power complicates the manufacture and installation of the reflector, its adjustment, and also requires a more rigid design in conditions of work on the terrain with high wind loads.
Известно множество самых различных многозеркальных солнечных установок в широком диапазоне и мощностей, и температуры нагрева.Many different multi-mirror solar installations are known in a wide range of capacities and heating temperatures.
Известна гелиоустановка, содержащая несколько концентраторов, снабженных приводами, систему слежения за Солнцем с блоком управления приводами, обеспечивающую возможность автоматической ориентации, и неподвижно закрепленный приемник излучения (SU 1141274 А1, F24J 2/00, 1985).A well-known solar installation containing several concentrators equipped with drives, a tracking system for the sun with a drive control unit that provides automatic orientation, and a fixed radiation receiver (SU 1141274 A1, F24J 2/00, 1985).
Главным недостатком данной установки являются сложность и высокая стоимость системы слежения за источником излучения, что стало причиной ее нерентабельности.The main disadvantage of this installation is the complexity and high cost of the tracking system for the radiation source, which has become the reason for its unprofitability.
Известны и примеры самых упрощенных систем ориентации отражателей. Близким аналогом заявляемого устройства является гелиоустановка (патент RU №2196280, 2003 г., МПК F24J 2/14, F24J 2/52). Гелиоустановка содержит концентратор излучения, снабженный приводом, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения, при этом привод выполнен с возможностью обеспечения прямолинейного возвратно-поступательного перемещения концентратора, а концентратор выполнен зеркальным с цилиндрической поверхностью. При этом предпочтительными авторы считают гелиоустановки с несколькими концентраторами излучения, в фокальной плоскости каждого из которых неподвижно размещен фотоэлектрический преобразователь, при этом концентраторы имеют общий привод, обеспечивающий их плоско-параллельное перемещение.Examples of the most simplified systems for orienting reflectors are also known. A close analogue of the claimed device is solar installation (patent RU No. 2196280, 2003, IPC F24J 2/14, F24J 2/52). The solar installation contains a radiation concentrator equipped with a drive, a solar tracking system with a control unit and a fixed radiation receiver, while the drive is configured to provide rectilinear reciprocating movement of the concentrator, and the concentrator is made mirror with a cylindrical surface. At the same time, the authors consider solar installations with several radiation concentrators preferable, in the focal plane of each of which a photovoltaic converter is stationary, while the concentrators have a common drive, ensuring their plane-parallel movement.
Однако такой вариант предусматривает для каждого концентратора отдельный приемник излучения, а это при приемлемых размерах зеркала не позволяет обеспечить высокотемпературный нагрев абсорбера. К тому же, в нем не решен вопрос стабилизации режима лучепоглощения при изменении зенитального положения Солнца.However, this option provides for each concentrator a separate radiation receiver, and this, with acceptable mirror sizes, does not allow for high-temperature heating of the absorber. Moreover, it does not resolve the issue of stabilizing the radiation absorption regime when the zenithal position of the Sun changes.
Целью разработки заявляемого устройства является создание гелиоустановки малой и средней мощности с возможностью высокотемпературного нагрева при максимально упрощенной конструкции и гелиоконцентраторов, и системы их ориентации, что позволило бы наряду с их заводским производством изготавливать малые установки из доступных материалов даже в условиях обычных мехмастерских.The purpose of the development of the claimed device is to create a solar installation of low and medium power with the possibility of high-temperature heating with the most simplified design of both solar collectors and their orientation system, which would make it possible, along with their factory production, to make small installations from accessible materials even in ordinary workshop conditions.
При этом возможны два варианта приемников излучения: с соизмеримыми размерами их лучепоглащающей поверхности и отражателей - для низкотемпературного нагрева теплоносителя и работы фотоэлектрических преобразователей - и линейный приемник концентрированного излучения - для высокотемпературного нагрева. В первом случае могут использоваться в гелиоконцентраторах даже обычные плоские зеркала (фацеты) с шириной не более, чем у лучепоглащающей поверхности. Во втором - параболоцилиндрическую форму зеркал (с их относительно малой шириной) можно с допустимой погрешностью заменить цилиндрической, что упрощает конструкцию отражателей.In this case, two options for radiation detectors are possible: with comparable sizes of their radiation-absorbing surface and reflectors - for low-temperature heating of the coolant and the operation of photoelectric converters - and a linear concentrated radiation receiver - for high-temperature heating. In the first case, even ordinary flat mirrors (facets) with a width of not more than that of a radiation-absorbing surface can be used in solar concentrators. In the second, the parabolic cylindrical shape of the mirrors (with their relatively small width) can be replaced with a cylindrical one with an allowable error, which simplifies the design of the reflectors.
При этом длина лучеприемника должна превосходить длину зеркал настолько, чтобы лучи Солнца в заданном интервале его зенитального перемещения не выходили за пределы лучепоглощающей поверхности. Это позволит обходиться только системой азимутального слежения. Такой вариант линейного лучеприемника использован в конструкции солнечного нагревателя с защитой от атмосферных осадков (патент RU №2569423, 2015 г.).In this case, the length of the beam receiver must exceed the length of the mirrors so that the rays of the Sun in a given interval of its zenithal movement do not go beyond the beam-absorbing surface. This will allow you to do only with the azimuth tracking system. This version of the linear beam receiver is used in the design of a solar heater with protection against precipitation (patent RU No. 2569423, 2015).
В остальном же поставленная задача решается тем, что в многозеркальной гелиоустановке с системой слежения за источником излучения, с единым приемником лучевой энергии согласно изобретению оси поворота зеркал, расположеные параллельно земной оси, находятся в общей плоскости и жестко связаны с кронштейнами, расположенными в продольной плоскости симметрии зеркал по диагонали четырезвенников с попарно равными звеньями, ось одного из шарниров каждого четырехзвенника неподвижно закреплена в общей плоскости осей зеркала и приемника, а ось другого, находящегося в противолежащей вершине четырехзвенника, поддерживается приводом системы ориентации в общей плоскости расположения оси зеркала и Солнца, причем каждый из этих шарниров связан с общей тягой привода системы ориентации.The rest of the task is solved by the fact that in a multi-mirror solar installation with a tracking system for a radiation source, with a single radiation energy receiver according to the invention, the axis of rotation of the mirrors located parallel to the earth axis are in the same plane and are rigidly connected to the brackets located in the longitudinal plane of symmetry mirrors on the diagonal of four-link chains with pairwise equal links, the axis of one of the hinges of each four-link is fixedly fixed in the common plane of the axes of the mirror and the receiver, and the axis the other, located in the opposite vertex of the four-link, is supported by the drive of the orientation system in the common plane of the axis of the mirror and the Sun, and each of these hinges is connected with the common drive rod of the orientation system.
В такой конструкции гелиоустановки продольная плоскость симметрии каждого зеркала при солнечном освещении совпадает с биссектрисой угла между лучем, падающем на среднюю линию зеркала, и направлением от нее на ось приемника, что необходимо для точного наведения на него отраженных лучей.In this design of the solar installation, the longitudinal plane of symmetry of each mirror under sunlight coincides with the bisector of the angle between the beam incident on the center line of the mirror and the direction from it to the axis of the receiver, which is necessary for accurate guidance of reflected rays on it.
Описание заявляемого устройства поясняется эскизом общего вида гелиоустановки, показанным на фиг. 1, кинематической схемой привода гелиоконцентратора - на фиг. 2. На фиг. 3 показан упрощенный вариант устройства слежения за источником излучения.The description of the claimed device is illustrated by a sketch of a general view of the solar installation shown in FIG. 1, the kinematic diagram of the drive of the solar concentrator - in FIG. 2. In FIG. 3 shows a simplified version of a radiation source tracking device.
Гелиоустановка состоит из концентратора 1 солнечного излучения с набором зеркал 2, оси поворота которых, совпадающие с линией пересечения отражающей поверхности и продольной плоскости симметрии зеркала, расположены в одной плоскости на расстоянии между ними, исключающем затенение одного зеркала другим при любом положении солнечного диска в рабочем интервале α, который составляет в средних географических широтах в зимнее время не более 120°. При этом для оптимизации работы концентратора в зимних условиях оси поворота зеркал целесообразно наклонить в сторону экватора на 10-15° от их параллельного земной оси направления.The solar installation consists of a
Гелиоконцетратор 1 с системой его ориентации установлен на основание 3. В его фокусе расположен приемник 4 солнечного излучения с продольным размером, превышающим длину зеркал 2 на величину, обеспечивающую улавливание всех отраженных лучей в любом зенитальным положении Солнца в расчетном интервале изменения его склонения. Приемник 4 закреплен на опоре 5, например, трубной конструкции и при необходимости имеет дополнительное крепление своей верхней точки. Одним из вариантов конструкции такого приемника может быть коллектор по вышеупомянутому патенту RU №2569423.A
Гелиоконцетратор 1 оснащен системой ориентации с приводом 6 (см. фиг. 2). Для точной наводки отраженных лучей на приемник 4 каждое зеркало 2 связано, например, телескопическим кронштейном 7, установленным в продольной плоскости симметрии этого зеркала, с шарнирным четырехзвенником, имеющим попарно равные звенья: одно звено 8 посажено на ось, расположенную в плоскости, проходящей через оси зеркала 2 и приемника 4, второе, противолежащее, звено 9 имеет шарнир, свободно посажанный на ось этого же зеркала. Третье звено 10 соединяет шарниры звена 9 и кронштейна 7 (звенья 8 и 10 равные). Четвертым, неподвижным, звеном является само основание конструкции. При этом размер этого звена, а это расстояние между неподвижной осью звена 8 и осью зеркала, равен длине звена 9. Все звенья 9 соединены своими рычагами и общей тягой 11 с приводом 6 системы ориентации.The
Устройство слежения этой системы в простейшем виде представлено расположенной в общей плоскости с осями шарниров одного из звеньев 9 плоской консолью 12 (см. фиг. 3) с экраном 13, с обеих сторон которой установлены датчики 14 прямого солнечного излучения. Эти датчики связаны с блоком управления (не показан) реверсивным двигателем 15 системы ориентации. Схема управления приводом 6 должна содержать конечные выключатели, а при необходимости обеспечения более точного останова и устройство торможения.The tracking device of this system in its simplest form is represented by a flat console 12 (see Fig. 3) with a
Гелиоустановка вкючается в работу с появлением прямого солнечного излучения в заданном секторе α. При этом облучаемый датчик 14 через систему управления приводом 6 включает двигатель 15, поворачивающий зеркала 2 в сторону источника излучения. Как только экран 13, установленный на консоли 12, закроет этот датчик от прямых лучей, а второй датчик при этом продолжает оставаться в тени, привод 6 останавливается. При небольшом смещении солнечного диска под его лучами датчик 14, установленный на "западной" стороне консоли 12, поворачивает зеркала 2 в том же направлении. Кинематическая схема их приводного механизма с кронштейнами 7, поворотными звенями 8, 9, 10 и общей тягой 11 обеспечивает в любой момент установившегося рабочего режима такое положение каждого зеркала 2, при котором отраженные лучи с достаточной точностью концентрируются на приемнике 4. Последняя зависит также от жесткости конструции и самого гелиоконцентратора 1, и его основания 3, а также опоры 5 приемника 4 солнечного излучения.Solar installation is included in the work with the appearance of direct solar radiation in a given sector α. In this case, the
Итак, представленная конструкция гелиоустановки при своей предельной упрощенности позволяет с высокой эффективностью преобразовывать солнечную энергию в тепловую и электрическую без больших капитальных и эксплуатационных затрат.So, the presented solar design, with its extreme simplicity, allows high-efficiency conversion of solar energy into heat and electricity without large capital and operating costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133201A RU2661169C1 (en) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | Multi-mirror solar plant with the common drive of the orientation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133201A RU2661169C1 (en) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | Multi-mirror solar plant with the common drive of the orientation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2661169C1 true RU2661169C1 (en) | 2018-07-12 |
Family
ID=62916889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017133201A RU2661169C1 (en) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | Multi-mirror solar plant with the common drive of the orientation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2661169C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1141274A1 (en) * | 1983-05-19 | 1985-02-23 | Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узсср | Solar heat-collecting set |
RU2196280C2 (en) * | 2000-06-23 | 2003-01-10 | Карнаухов Алексей Валерьевич | Solar plant |
RU93944U1 (en) * | 2010-01-15 | 2010-05-10 | Максим Владимирович Бочаров | ENERGY INSTALLATION ON BEAM-WAVE ENERGY |
US20110000515A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Ravindra Patwardhan | Solar central receiver system employing common positioning mechanism for heliostats |
US20120218652A1 (en) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | Peak Flux, Inc. | Optical concentrator systems, devices and methods |
RU2569423C1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-11-27 | Николай Васильевич Ясаков | Solar heater with protection against precipitation |
-
2017
- 2017-09-22 RU RU2017133201A patent/RU2661169C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1141274A1 (en) * | 1983-05-19 | 1985-02-23 | Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узсср | Solar heat-collecting set |
RU2196280C2 (en) * | 2000-06-23 | 2003-01-10 | Карнаухов Алексей Валерьевич | Solar plant |
US20110000515A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Ravindra Patwardhan | Solar central receiver system employing common positioning mechanism for heliostats |
RU93944U1 (en) * | 2010-01-15 | 2010-05-10 | Максим Владимирович Бочаров | ENERGY INSTALLATION ON BEAM-WAVE ENERGY |
US20120218652A1 (en) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | Peak Flux, Inc. | Optical concentrator systems, devices and methods |
RU2569423C1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-11-27 | Николай Васильевич Ясаков | Solar heater with protection against precipitation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3861379A (en) | Low profile solar ray concentrator | |
US4209222A (en) | Installation for utilizing solar energy with wavelength selective reflector | |
US9568215B2 (en) | Solar central receiver system employing common positioning mechanism for heliostats | |
JP5797737B2 (en) | Solar heat collection system | |
US4307711A (en) | Sun tracking solar energy collector system | |
US4227513A (en) | Solar system having improved heliostat and sensor mountings | |
US20100051016A1 (en) | Modular fresnel solar energy collection system | |
CN102667656A (en) | A solar central receiver system employing common positioning mechanism for heliostats | |
ATE211535T1 (en) | THERMOHYDRAULIC SUN TRACKING DEVICE | |
WO2011014086A2 (en) | Modular system for concentration of solar radiation | |
Natarajan et al. | Experimental analysis of a two‐axis tracking system for solar parabolic dish collector | |
US4262654A (en) | Solar-energy-powered sun tracker | |
US9587858B2 (en) | Solar collector | |
US4332240A (en) | Solar-energy-powered sun tracker | |
JP3855160B2 (en) | Solar radiation concentrator | |
JP2989179B1 (en) | Heliostat for solar concentrator system | |
RU2661169C1 (en) | Multi-mirror solar plant with the common drive of the orientation system | |
WO2018015598A1 (en) | Solar energy concentrator with movable mirrors for use in flat solar thermal collectors or in static photovoltaic modules | |
WO2009125334A1 (en) | Solar energy generating device | |
ES2427020B1 (en) | Solar concentration plant with optimized flat absorber | |
KR101612426B1 (en) | Fixed type Solar Generator equipped with Reflector | |
US10581373B2 (en) | Solar light hub and router device | |
EP3779321B1 (en) | Tracking device | |
EP3221650B1 (en) | Solar concentrator with spaced pivotable connections | |
JPS6127667B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190923 |