RU2744355C1 - Концентраторный фотоэлектрический модуль - Google Patents
Концентраторный фотоэлектрический модуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744355C1 RU2744355C1 RU2020126341A RU2020126341A RU2744355C1 RU 2744355 C1 RU2744355 C1 RU 2744355C1 RU 2020126341 A RU2020126341 A RU 2020126341A RU 2020126341 A RU2020126341 A RU 2020126341A RU 2744355 C1 RU2744355 C1 RU 2744355C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- panel
- side walls
- dehumidifier
- air
- Prior art date
Links
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009833 condensation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 18
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102220513082 Serine/threonine-protein kinase TBK1_F24S_mutation Human genes 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
-
- 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
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Abstract
Конструкция концентраторного фотоэлектрического модуля относится к солнечной энергетике, и может быть использована в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую. Концентраторный фотоэлектрический модуль включает фронтальную светопрозрачную панель (1), тыльную алюминиевую панель (2), боковые стенки (3). На внутренней поверхности фронтальной светопрозрачной панели (1) сформирована концентрическая линза Френеля (4). На внутренней поверхности тыльной алюминиевой панели (2) закреплена теплопроводящая электроизолирующая плата (5). На плате (5) смонтирован фотоэлектрический преобразователь (6), установленный в фокусе линзы Френеля (4). На внешней поверхности тыльной алюминиевой панели (2) расположено устройство (7) осушения, заполненное гранулами регенеративного влагопоглощающего материала (8). Устройство (7) осушения размещено между тыльной алюминиевой панелью (2) и нижним основанием (9). Объем устройства (7) осушения составляет (20-30)% объема модуля над его тыльной панелью (2). Внутри устройства (7) параллельно его двум противоположным боковым стенкам (3) установлены алюминиевые герметичные перегородки (10). Торцы герметичных перегородок (10) в шахматном порядке отстоят с зазором от противолежащих боковых стенок (3), образуя зигзагообразный канал (11) для воздуха. В отверстие тыльной алюминиевой панели (2) вставлен пылезащитный фильтр (12), а в отверстие нижнего основания (9) вставлен гидрофобный фильтр (13). Фильтры (12) и (13) установлены примыкающими к противоположным боковым стенкам (3) и соединены упомянутым зигзагообразным каналом (11). Конструкция концентраторного фотоэлектрического модуля, выполненного согласно изобретению, обеспечивает увеличение энерговыработки модулем за счет увеличения скорости осушения воздуха, поступающего в модуль, и предотвращения выпадения конденсата во внутреннем объеме модуля. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области наземной солнечной энергетики, в частности к концентраторным фотоэлектрическим установкам со слежением за Солнцем. Изобретение предназначено для создания фотоэлектрических модулей с концентрическими линзами Френеля, защищенными жестким корпусом модуля от воздействия атмосферных факторов, например, дождя, пыли, температурно-влажностных условий, приводящих к конденсации атмосферной влаги (к выпадению росы).
Известно, что экономическая эффективность использования солнечных фотоэлектрических установок определяется их энерговыработкой, которая, в свою очередь, определяется, в значительной степени, КПД фотопреобразователей фотоэлектрического модуля, а также оптической эффективностью концентрирования солнечного излучения системы в случае концентраторного модуля. При выпадении конденсата из внутреннего воздушного объема модуля на поверхности линз Френеля значительно увеличивается диффузное рассеяние падающего солнечного излучения, уменьшается доля преобразуемого излучения и снижается средняя энерговыработка фотоэлектрической установкой.
Известен концентраторно-планарный фотоэлектрический модуль (см. патент RU 2690728, МПК H01L 31/054, опубликован 05.06.2019) с повышенной надежностью и эксплуатационным ресурсом. Известный модуль содержит фронтальную светопрозрачную панель с концентрирующими линзами Френеля, тыльную панель, на которой сформированы пленарные неконцентраторные фотоэлектрические преобразователи с окнами, противолежащими концентрирующим линзам Френеля, в которых размещены концентраторные фотоэлектрические преобразователи, и элементы крепления. Фронтальная панель и тыльная панель соединены элементами крепления. Достоинством известной конструкции модуля является снабжение концентраторных фотоэлектрических преобразователей защитными отражающими элементами с боковой светоотражающей поверхностью, установленными на фронтальной стороне тыльной панели и исключающими попадание концентрированного солнечного излучения на пленарные неконцентраторные фотоэлектрические преобразователи при разориентации модуля от направления на Солнце.
К недостаткам известного модуля можно отнести отсутствие в его конструкции устройства для предотвращения выпадения конденсата из внутреннего воздушного объема модуля как на поверхности линз Френеля, так и на поверхности пленарных неконцентраторных фотоэлектрических преобразователей.
Известен концентраторный фотоэлектрический модуль с устройством для осушения (см. заявка US 20110154683, МПК H01L 31/18, опубликована 30.01.2011), обеспечивающим подачу во внутренний объем концентраторного модуля воздуха, осушенного с помощью влагопоглощающего материала. Устройство представляет собой внешнюю по отношению к модулю систему воздушных каналов и вентилей, направляющих внешний воздух через входной противопылевой фильтр и далее через камеру с влагопоглощающим материалом во внутренний объем модуля. При необходимости регенерации влагопоглощающего материала систему вентилей переключают таким образом, что нагнетательный вентилятор прокачивает воздух через камеру с включенным нагревателем для повышения его температуры, и затем разогретый воздух пропускают через камеру с влагопоглощающим материалом для регенерации влагопоглотителя. Преимуществом известного устройства является возможность принудительно в произвольный момент времени эффективно осуществить регенерацию влагопоглощающего материала. К недостаткам можно отнести необходимость расходовать электрическую энергию на определенном цикле работы устройства, а также конструктивную и эксплуатационную сложность устройства.
Известен осушитель для концентраторного фотоэлектрического модуля (см. заявка US 2012103187, МПК B01D 53/04, опубликована 03.05.2012), включающий контур, который соединяет серию фотоэлектрических модулей друг с другом, и который подключен к системе осушения через общий вход. Система осушения включает фильтр, внутри которого размещен влагопоглощающий материал, а также электромагнитный клапан, переключатель потока, обратный клапан, датчик давления и таймер. Система осушения включает вспомогательный вход, к которому может быть подключен компрессор или вентилятор для регенерации фильтра вручную. Движение воздуха по контуру происходит за счет разницы давлений, существующих в фотоэлектрических модулях в течение дня. Процесс осушения воздуха состоит из двух этапов: осушения воздуха путем его прохождения через слой адсорбирующего материала перед входом в фотоэлектрические модули и регенерации системы осушения, которая может проходить автоматически или вручную при подключении компрессора или вентилятора.
Недостатками известного осушителя является низкая степень осушения воздуха при подключении серии фотоэлектрических модулей к одному осушителю, также необходимость в дополнительном источнике питания для работы системы осушителя.
Известен концентраторный фотоэлектрический модуль с устройством контроля уровня относительной влажности (см. заявка US 2016003497, МПК F24J 2/46, F24S 23/00, H01L 31/18, опубликована 07.01.2016), включающий устройство осушения, соединенное с концентраторным фотоэлектрическим модулем через воздуховод, причем концентраторный фотоэлектрический модуль также может быть подключен к окружающей атмосфере через механизм переключения, который приводится в действие блоком регулировки. Блок регулировки содержит датчики для измерения физических величин, например, температуры, относительной влажности и давления во внутренней воздушной атмосфере концентраторного фотоэлектрического модуля и во внешней атмосфере, осуществляет запись данных с датчиков и сравнивает измерения с заданными пороговыми значениями для приведения в действие механизма переключения. Воздух в концентраторный фотоэлектрический модуль пропускают через осушитель только тогда, когда существует риск образования конденсата, который определяется по значениям параметров воздуха внутри и/или снаружи концентраторного фотоэлектрического модуля с помощью датчиков, измеряющих температуру и/или относительную влажность и сравнивающих их с пороговыми значениями или с расчетной температурой росы внутри концентраторного фотоэлектрического модуля.
Недостатком известного концентраторного фотоэлектрического модуля с устройством контроля уровня относительной влажности является необходимость в дополнительном источнике питания и расходе электрической энергии при работе устройства, а также конструктивная и эксплуатационная сложность устройства.
Известен концентраторный фотоэлектрический модуль (см. заявка US 20150136201, МПК F24S 23/30, H01L 31/024, H01L 31/054, H02S 40/22, опубликована 21.05.2015), включающий корпус модуля, оптическую систему для концентрирования солнечного излучения, расположенную на верхней панели корпуса модуля, фотоэлектрический преобразователь, расположенный на тыльной панели корпуса модуля, устройство осушения, осуществляющее управление относительной влажностью воздуха во внутренней среде модуля. Устройство осушения содержит корпус, одна из стенок которого снабжена окном, влагопоглощающий материал, расположенный в корпусе, экран, расположенный напротив окна на расстоянии от него, чтобы обеспечить пространство для воздушного потока между окном и экраном, при этом экран обеспечивает защиту влагопоглощающего материала от концентрированного солнечного излучения. Устройство прикреплено к боковой стенке корпуса модуля таким образом, что упомянутое окно обращено к отверстию на боковой стенке корпуса модуля, обеспечивающему связь с внутренним объемом концентраторного фотоэлектрического модуля. Влагопоглощающий материал может быть размещен в гибком чехле, приспособленном для увеличения объема влагопоглощающего материала, а гибкий чехол может иметь непроницаемую и проницаемую для водяного пара поверхности, при этом указанная проницаемая поверхность обращена к окну.
Достоинством известного концентраторного фотоэлектрического модуля является независящая от источников электроэнергии регенерация влагопоглощающего материала. Однако скорость осушения воздуха, поступающего из внешней атмосферы, является недостаточно высокой, так как осушение происходит при циркуляции воздуха только над поверхностным слоем влагопоглощающего материала, что ведет к снижению скорости адсорбции влаги.
Известен концентраторный фотоэлектрический модуль с устройством для осушения (см. патент RU 2377696, МПК H01L 31/052, опубликован 27.12.2009), включающий линейные линзы Френеля, цепочку фотоэлектрических преобразователей и сообщающиеся с внешней атмосферой полые трубки, заполненные влагопоглощающим материалом для защиты объема модуля от атмосферной влаги. Трубки расположены параллельно цепочкам фотоэлектрических преобразователей около боковых стенок концентраторного фотоэлектрического модуля и нагреваются дополнительными концентраторами солнечного светового потока на основе линейных линз Френеля, расположенных рядом и параллельно основным линейным линзам Френеля и служащих концентраторами солнечного излучения на поверхность фотоэлектрических преобразователей.
Достоинствами известного концентраторного фотоэлектрического модуля является независящая от источников электроэнергии регенерация поглотителя влаги. Недостатком известного модуля можно считать использование части фронтальной поверхности концентраторного фотоэлектрического модуля для сбора падающего на эту часть модуля солнечного излучения и его фокусирования на трубках с влагопоглощающим материалом, что обуславливает уменьшение общей эффективности фотоэлектрического преобразования модуля пропорционально уменьшению площади фронтальной поверхности концентраторного фотоэлектрического модуля, с которой собирается солнечное излучение и концентрируется на поверхностях фотоэлектрических преобразователей.
Известен концентраторный фотоэлектрический модуль (см. заявка US 20160156306, МПК H01L 31/0232; H02S 40/10, опубликована 02.06.2016), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Известный концентраторный фотоэлектрический модуль включает корпус модуля, содержащий фронтальную светопрозрачную панель с оптической системой в виде концентрической линзы Френеля, концентрирующей солнечное излучение на фотоэлектрический преобразователь, расположенный на теплопроводящей электроизолирующей плате на тыльной панели корпуса модуля и устройство осушения, расположенное внутри корпуса модуля на боковой панели корпуса модуля или под дном корпуса модуля. Устройство осушения включает влагопоглощающий материал, защитную панель, предотвращающую воздействие концентрированного солнечного излучения на влагопоглощающий материал, воздушное пространство между влагопоглощающим материалом и защитной панелью, обеспечивающее движение потока воздуха через устройство осушения.
Недостатком известного фотоэлектрического концентраторного модуля является относительно низкая скорость осушения воздуха, поступающего из внешней окружающей среды, так как осушение происходит при циркуляции воздуха только над поверхностным слоем влагопоглощающего материала, что ведет к снижению скорости адсорбции влаги и, как следствие, к снижению энерговыработки модуля.
Задачей настоящего изобретения является увеличение энерговыработки концентраторным фотоэлектрическим модулем за счет увеличения скорости процесса осушения воздуха, поступающего из окружающей среды.
Поставленная задача достигается тем, что концентраторный фотоэлектрический модуль включает корпус модуля, содержащий фронтальную светопрозрачную панель с оптической системой в виде линзы Френеля, концентрирующей солнечное излучение на фотоэлектрический преобразователь, расположенный на теплопроводящей электроизолирующей плате на тыльной панели корпуса модуля и устройство осушения. Устройство осушения размещено между тыльной панелью и нижним основанием корпуса модуля и заполнено гранулированным регенеративным влагопоглощающим материалом. Новым в концентраторном фотоэлектрическом модуле является выполнение устройства осушения объемом (20-30)% от объема модуля над его тыльной панелью, установка внутри устройства осушения между тыльной панелью и нижним основанием корпуса модуля параллельно его двум противоположным боковым стенкам алюминиевых перегородок, торцы которых в шахматном порядке отстоят с зазором от противолежащих боковых стенок модуля, образуя зигзагообразный канал для воздуха, выполнение в тыльной панели корпуса модуля отверстия, в которое вставлен пылезащитный фильтр, и выполнение в нижнем основании корпуса модуля отверстия, в которое вставлен гидрофобный фильтр, при этом отверстия выполнены примыкающими к противолежащим боковым стенкам устройства осушения, образуя соответственно вход и выход зигзагообразного канала.
Толщина перегородок может быть установлена в диапазоне 0,3-0,5 мм.
Гранулированный регенеративный влагопоглощающий материал может быть выполнен из сферических гранул диаметром 2-5 мм.
Гранулированный регенеративный влагопоглощающий материал может быть выполнен из силикагеля.
Включение в конструкцию концентраторного фотоэлектрического модуля устройства осушения обеспечивает осушение воздуха, заполняющего внутренний объем модуля, в течение его работы при снижении температуры. Снижение влажности во внутренней среде модуля препятствует образованию конденсата на поверхности фотопреобразователя и линзы Френеля, что обеспечивает повышение энергоэффективности работы фотоэлектрического модуля.
Расположение устройства осушения под поверхностью нижнего основания модуля непосредственно под теплопроводящей электроизолирующей платой, на фронтальной поверхности которой расположен фотоэлектрический преобразователь, ведет к увеличению температуры устройства осушения и к увеличению температуры воздуха, поступающего в устройство осушения при нагреве фотопреобразователя в ходе его работы на (60-80)°С, что приводит к увеличению степени и скорости регенерации влагопоглощающего материала в устройстве осушения. Стандартный диапазон температур для регенерации влагопоглощающего материала составляет (30-150)°С, соответственно повышение температуры на (60-80)°С не может вызвать деструкцию влагопоглощающего материала и не требует введения в конструкцию устройства осушения защитного экрана, препятствующему его перегреву.
Заполнение устройства осушения воздуха гранулированным регенеративным влагопоглощающим материалом, стандартная плотность упаковки которого составляет (60-70)%, объемом (20-30)% от объема модуля над его тыльной панелью обеспечивает свободное движение воздуха через устройство осушения при снижении давления во внутреннем объеме модуля при падении температуры и позволяет проводить адсорбцию влаги, поступающей из внешней атмосферы, не только над поверхностным слоем влагопоглощающего материала, но и во всем его объеме.
Выполнение устройства осушения объемом не менее 20% от объема модуля над его тыльной панелью является достаточным для осушения воздуха, поступающего в модуль. Объем воздуха, поступающего в модуль за счет уменьшения давления при охлаждении модуля на (35-45)°С, составляет (10-15)% от объема модуля. Перепад температуры (35-45)°С соответствует диапазону суточного перепада температуры модуля в зависимости от инсоляции, изменяющейся в диапазоне (1200-1800) кВт*ч в год в различных регионах мира. Таким образом, при большей инсоляции требуется количество влагопоглощающего материала в объеме 20% от объема модуля над его тыльной панелью. Выполнение объема устройства осушения более 30% от объема модуля над его тыльной панелью экономически нецелесообразно.
Установка внутри устройства осушения между тыльной панелью и нижним основанием корпуса модуля параллельно его двум противоположным боковым стенкам алюминиевых перегородок, торцы которых в шахматном порядке отстоят с зазором от противолежащих боковых стенок модуля, образует зигзагообразный канал для воздуха. Зигзагообразный канал, заполненный гранулированным регенеративным влагопоглощающим материалом, обеспечивает увеличение пути движения воздуха через устройство осушения из внешней атмосферы во внутреннюю среду модуля, повышает скорость и степень осушения воздуха при его взаимодействии с большим количеством гранул влагопоглощающего материала.
Выполнение влагопоглощающего материала из сферических гранул диаметром (2-5) мм с плотностью упаковки 60-70% обеспечивает свободное движение воздуха по зигзагообразному каналу устройства осушения.
Использование алюминия в качестве материала устройства осушения обеспечивает малый вес модуля и высокую теплопроводность корпуса устройства осушения, что увеличивает теплоотвод от фотопреобразователя, увеличивает температуру влагопоглощающего материала и увеличивает скорость его регенерации, при термическом нагреве.
Толщина алюминиевых перегородок 0,3-0,5 мм обеспечивает необходимый теплоотвод и прогрев устройства осушения. Толщина перегородок менее 0,3 мм приводит к снижению жесткости конструкции и к снижению теплоотвода. Толщина перегородок более 0,5 мм приводит к снижению объема устройства осушения, и тем самым к снижению объема влагопоглощающего материала.
Выполнение в тыльной панели модуля отверстия, в которое вставлен пылезащитный фильтр, обеспечивает очистку воздуха, поступающего в модуль. Выполнение в нижнем основании корпуса модуля отверстия, в которое вставлен гидрофобный фильтр, обеспечивает защиту устройства осушения от попадания капель воды. Выполнение этих отверстий примыкающими к противолежащим боковым стенкам устройства осушения позволяет образовать соответственно вход и выход зигзагообразного канала для прохода воздуха.
Сообщение концентраторного фотоэлектрического модуля и устройства осушения с внешней атмосферой через фильтры обеспечивает выравнивание давления во внутренней воздушной среде модуля при изменении температуры окружающего воздуха, что препятствует прогибу концентрической линзы Френеля, изменению расстояния между фотоэлектрическим преобразователем и линзой Френеля, расфокусировки излучения на поверхности фотоэлектрического преобразователя и падению эффективности преобразования солнечного излучения в электроэнергию. Также сообщение модуля с внешней атмосферой приводит к упрощению конструкцию концентраторного фотоэлектрического модуля, за счет отсутствия необходимости герметизации корпуса модуля.
Настоящее техническое решение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 приведено схематическое изображение концентраторного фотоэлектрического модуля;
на фиг. 2 показано схематическое изображение концентраторного фотоэлектрического модуля в разрезе по А-А;
на фиг. 3 приведено схематическое изображение концентраторного фотоэлектрического модуля в разрезе по Б-Б;
на фиг. 4 приведен график зависимости относительной влажности воздуха в модуле от времени,
на фиг. 5 изображен график зависимости дефицита точки росы (разности между температурой воздуха в модуле и точкой росы) от времени.
На фиг. 1 - фиг. 3 указаны: 1 - фронтальная светопрозрачная панель модуля из просветленного стекла, 2 - тыльная алюминиевая панель модуля, 3 - боковые стенки модуля, 4 - концентрическая линза Френеля, 5 - теплопроводящая электроизолирующая плата, 6 - фотоэлектрический преобразователь, 7 - устройство осушения, 8 - влагопоглощающий материал, 9 - нижнее основание корпуса модуля, 10 - алюминиевые перегородки, 11 - зигзагообразный канал, 12 - пылезащитный фильтр, 13 - гидрофобный фильтр.
Конструкция концентраторного фотоэлектрического модуля (см. фиг. 1 - фиг. 3) включает фронтальную светопрозрачную панель 1 из, например, просветленного стекла, тыльную алюминиевую панель 2, боковые стенки 3 из алюминия, создающие жесткий каркас корпуса модуля. На внутренней поверхности фронтальной светопрозрачной панели 1 сформирована концентрическая линза Френеля 4. На внутренней поверхности тыльной алюминиевой панели 2 закреплена теплопроводящая электроизолирующая плата 5, на плате 5 смонтирован фотоэлектрический преобразователь 6, установленный в фокусе линзы Френеля 4. На внешней поверхности тыльной алюминиевой панели 2 расположено устройство 7 осушения, заполненное гранулами регенеративного влагопоглощающего материала 8. Устройство 7 осушения выполнено в форме прямоугольного параллелепипеда, образованного тыльной алюминиевой панелью 2 и нижним основанием 9 корпуса модуля, Объем устройства 7 осушения составляет (20-30)% объема модуля над его тыльной панелью 2. Внутри устройства 7 параллельно его двум противоположным боковым стенкам 3 установлены алюминиевые герметичные перегородки 10, толщиной d=(0,3-0,5) мм. Торцы герметичных перегородок 10 в шахматном порядке отстоят с зазором от противолежащих боковых стенок 3 модуля, образуя зигзагообразный канал 11 для воздуха (см. фиг. 3). Выполнение регенеративного влагопоглощающего материала 8, например, из силикагеля обеспечивает высокую степень и скорость осушения воздуха и позволяет проводить регенерацию влагопоглощающего материала 8 при рабочих температурах (30-80)°С модуля. В отверстие тыльной алюминиевой панели 2 вставлен пылезащитный фильтр 12, а в отверстие нижнего основания 9 вставлен гидрофобный фильтр 13, при этом фильтры 12 и 13 установлены примыкающими к противоположным боковым стенкам 3 и соединены упомянутым зигзагообразным каналом 11.
Заявляемый концентраторный фотоэлектрический модуль работает следующим образом.
Солнечное излучение, попадая на фронтальную светопрозрачную панель 1, фокусируется концентрической линзой Френеля 4 на фотоэлектрический преобразователь 6, закрепленный на теплопроводящей электроизолирующей плате 5, обеспечивающей теплоотвод от фотоэлектрического преобразователя 6. Часть поступающей солнечной энергии превращается в тепловую, нагревая фотоэлектрический преобразователь 6, теплопроводящую электроизолирующую плату 5, и устройство 7 осушения, а также воздух во внутреннем объеме модуля. Нагрев воздуха обуславливает повышение давления внутри модуля и его выдавливание из модуля через пылезащитный фильтр 12 в устройство 7 осушения с регенеративным влагопоглощающим материалом 8. Выходящий из внутренней воздушной среды модуля нагретый воздух осушает влагопоглощающий материал 8, регенерируя его, и выходит через фильтр 13 во внешнюю атмосферу. Нагрев устройства 7 осушения приводит к дополнительному нагреву регенеративного влагопоглощающего материала 8 и увеличению скорости его регенерации. При снижении интенсивности солнечного излучения (при заходе Солнца за облака или за горизонт) происходит снижение температуры и падение давления внутренней воздушной среды в объеме модуля, что приводит к втягиванию воздуха в устройство 7 осушения с регенеративным влагопоглощающим материалом 8 из внешней атмосферы через гидрофобный фильтр 13, обеспечивающим защиту от попадания капель воды в устройство 7 осушения. Длина пути движения воздуха в устройстве 7 осушения увеличена за счет наличия перегородок 10, задающих направление его движения. Увеличение длины пути воздуха в устройстве 7 осушения приводит к повышению степени и увеличению скорости осушения воздуха при его взаимодействии с большим количеством гранул регенеративного влагопоглощающего материала 8. Осушенный воздух поступает во внутреннюю среду модуля через фильтр 12. Таким образом, происходит быстрое снижение влажности во внутренней воздушной среде модуля: например, при относительной влажности окружающей среды RH=(80-90)% при температуре воздуха (25-30)°С, относительная влажность воздуха в модуле составляет RH=(20-28)% в рабочем режиме модуля при перепадах температур (30-65)°С (см. фиг. 4). Значение дефицита точки росы (разности между температурой воздуха в модуле и точкой росы) dT=(14-16)°С в рабочем режиме работы модуля (см. фиг. 5), что свидетельствует о надежности работы устройства осушения.
Разработанная конструкция концентраторного фотоэлектрического модуля обеспечивает увеличение энерговыработки модулем за счет увеличения скорости осушения воздуха, поступающего в модуль из внешней атмосферы. Устройство осушения предотвращает выпадение конденсата на поверхности линз Френеля и на поверхности фотоэлектрического преобразователя из воздуха во внутреннем объеме модуля. Устройство осушения конструктивно простое и интегрировано в конструкцию концентраторного фотоэлектрического модуля, не уменьшает площадь фоточувствительной фронтальной поверхности модуля, фокусирующей солнечное излучение на фотоэлектрический преобразователь, и является энергонезависимым, то есть не использует для своего функционирования электроэнергию.
Claims (4)
1. Концентраторный фотоэлектрический модуль, включающий корпус модуля, содержащий фронтальную светопрозрачную панель с оптической системой в виде линзы Френеля, концентрирующей солнечное излучение на фотоэлектрический преобразователь, расположенный на теплопроводящей электроизолирующей плате на тыльной панели корпуса модуля, и устройство осушения, размещенное между тыльной панелью и нижним основанием корпуса модуля, заполненное гранулированным регенеративным влагопоглощающим материалом, отличающийся тем, что устройство осушения выполнено объемом (20-30)% объема модуля над его тыльной панелью, внутри устройства осушения между тыльной панелью и нижним основанием корпуса модуля параллельно его двум противоположным боковым стенкам установлены алюминиевые перегородки, торцы которых в шахматном порядке отстоят с зазором от противолежащих боковых стенок модуля, образуя зигзагообразный канал для воздуха, в тыльной панели выполнено отверстие, в которое вставлен пылезащитный фильтр, а в нижнем основании корпуса модуля выполнено отверстие, в которое вставлен гидрофобный фильтр, при этом отверстия выполнены примыкающими к противолежащим боковым стенкам устройства осушения, образуя соответственно вход и выход зигзагообразного канала.
2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что перегородки выполнены толщиной (0,3-0,5) мм.
3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что гранулированный регенеративный влагопоглощающий материал выполнен в виде сферических гранул диаметром (2-5) мм.
4. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что гранулированный регенеративный влагопоглощающий материал выполнен из силикагеля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126341A RU2744355C1 (ru) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | Концентраторный фотоэлектрический модуль |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126341A RU2744355C1 (ru) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | Концентраторный фотоэлектрический модуль |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2744355C1 true RU2744355C1 (ru) | 2021-03-05 |
Family
ID=74857740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020126341A RU2744355C1 (ru) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | Концентраторный фотоэлектрический модуль |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2744355C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2307294C9 (ru) * | 2004-11-01 | 2007-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская Солнечная Компания" | Фотоэлектрический модуль (варианты) |
| RU2354005C1 (ru) * | 2007-04-16 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Техноэксан" | Фотоэлектрический модуль |
| US20090260674A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-10-22 | Linke Edward J | Concentrated Solar Photovoltaic Module With Protective Light Shielding |
| US20150136201A1 (en) * | 2012-07-09 | 2015-05-21 | Commissariat à I'énerige atomique et aux énergies alternatives | Device for regulating the level of moisture in a concentrating solar module and solar module comprising at leaest one such device |
| US20160156306A1 (en) * | 2013-06-26 | 2016-06-02 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Solar module with simplified humidity level regulation |
| RU2690728C1 (ru) * | 2018-06-19 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Концентраторно-планарный солнечный фотоэлектрический модуль |
-
2020
- 2020-08-04 RU RU2020126341A patent/RU2744355C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2307294C9 (ru) * | 2004-11-01 | 2007-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская Солнечная Компания" | Фотоэлектрический модуль (варианты) |
| RU2354005C1 (ru) * | 2007-04-16 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Техноэксан" | Фотоэлектрический модуль |
| US20090260674A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-10-22 | Linke Edward J | Concentrated Solar Photovoltaic Module With Protective Light Shielding |
| US20150136201A1 (en) * | 2012-07-09 | 2015-05-21 | Commissariat à I'énerige atomique et aux énergies alternatives | Device for regulating the level of moisture in a concentrating solar module and solar module comprising at leaest one such device |
| US20160156306A1 (en) * | 2013-06-26 | 2016-06-02 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Solar module with simplified humidity level regulation |
| RU2690728C1 (ru) * | 2018-06-19 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Концентраторно-планарный солнечный фотоэлектрический модуль |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7926481B2 (en) | Solar water vapor ejector | |
| US20090173376A1 (en) | Solar collector desiccant system | |
| US4242112A (en) | Solar powered dehumidifier apparatus | |
| JP2018155487A (ja) | 太陽空気加熱／冷却システム | |
| TW201809557A (zh) | 太陽能加熱單元 | |
| US8894754B2 (en) | Breathing and desiccant regenerating cycle for reducing condensation in concentrator photovoltaic modules | |
| EA012087B1 (ru) | Способ выделения воды из воздуха и устройство для его осуществления | |
| KR20110055712A (ko) | 열회수 및 태양광 공기 난방을 위한 천공된 투명 글레이징 | |
| CN102844628A (zh) | 太阳能收集装置以及使用该装置的蒸汽发生器 | |
| Büker et al. | Experimental investigation on the dehumidification performance of a parabolic trough solar air collector assisted rotary desiccant system | |
| US20120234033A1 (en) | Solar window and solar wall for cooling an environment | |
| RU2744355C1 (ru) | Концентраторный фотоэлектрический модуль | |
| US9761745B2 (en) | Device for regulating the level of moisture in a concentrating solar module and solar module comprising at least one such device | |
| CN112236213B (zh) | 除湿结构 | |
| JP5302284B2 (ja) | 乾燥装置 | |
| US11524259B2 (en) | Apparatus for producing liquid water from ambient air by adsorption at night and desorption during the day | |
| US20120103187A1 (en) | Photovoltaic module dehumidifier | |
| US9748895B2 (en) | Solar module with simplified humidity level regulation | |
| CN110519945A (zh) | 一种电气柜及其除湿装置 | |
| JPS5995919A (ja) | 太陽光直射再生式吸湿装置を使用した乾燥空気連続生成方法 | |
| RU2377696C1 (ru) | Концентраторный фотоэлектрический модуль | |
| DK178377B1 (en) | A solar collector panel and a method for operating a solar collector panel | |
| RU2105942C1 (ru) | Гелиосушилка | |
| KR102380600B1 (ko) | 태양광 발전 창호 | |
| CN213300510U (zh) | 一种高寒地区电力在线监测装置的自动加热装置 |