RU2805383C9

RU2805383C9 - Method and device for stabilizing temperature regime of photo-thermoelectric module

Info

Publication number: RU2805383C9
Application number: RU2023122187A
Authority: RU
Inventors: Игорь Аркадьевич Антышев; Сергей Владимирович Грибков; Юрий Константинович Иванов; Чолпонбек Аманович Кадыров; Дарья Сергеевна Огурцова
Filing date: 2023-08-25
Publication date: 2023-11-23

Abstract

FIELD: solar energy.

SUBSTANCE: method for stabilizing the temperature regime of photo-thermoelectric module includes cooling the back side of the photovoltaic transducers, while heat removal from the back side of the photovoltaic transducers is carried out by evaporation of the coolant in the evaporator of a controlled heat pipe, consisting of an evaporator, a transducer and a transport area. The heat generated in the capacitor is transferred to the hot side of the thermoelectric converter connected to the capacitor, while the cold side of the thermoelectric converter is cooled by a controlled air flow of the environment. The air flow rate is regulated by the control unit based on signals from temperature sensors of the surfaces of the photoelectric, thermoelectric converters and the environment. Heat can be removed from the cold side of the thermoelectric converter by evaporating the coolant in the evaporator of an additional adjustable heat pipe, consisting of an evaporator, a condenser and a transport zone, while the condenser of the additional adjustable heat pipe is cooled by a controlled air flow of the environment. A device for stabilizing the temperature regime of a photo-thermoelectric module is also proposed.

EFFECT: increasing the reliability and service life of photoelectric and thermoelectric converters of the photo-thermoelectric module, ensuring the stability of the output parameters of electromagnetic energy.

4 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области солнечной энергетики, а именно к концентраторным солнечным фотоэлектрическим преобразователям с прямым преобразованием солнечной энергии в электрическую, установленным на системах охлаждения с использованием тепловой энергии с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую, и применяемым на наземных гелиоэнергетических установках, а именно солнечных батареях с теплоиспользующими модулями.The invention relates to the field of solar energy, namely to concentrator solar photovoltaic converters with direct conversion of solar energy into electrical energy, installed on cooling systems using thermal energy with direct conversion of thermal energy into electrical energy, and used on ground-based solar power plants, namely solar batteries with heat-using modules.

Уровень техникиState of the art

Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения с использованием оптических концентраторов в многокаскадных солнечных элементах с системами утилизации тепловой энергии является одним из вариантов получения электроэнергии. Оптические концентраторы обеспечивают высокую степень концентрации солнечного излучения, приводят к увеличению КПД преобразователя и уменьшают площадь солнечных элементов. В свою очередь концентрация солнечного излучения приводит к повышению температурного уровня солнечных элементов. Для использования тепла, выделяемого фотоэлектрическими преобразователями, на них устанавливают системы охлаждения с использованием получаемой при этом тепловой энергии. Выбор фотоэлементов и обеспечение их температурного режима приводит к повышению КПД фотоэлектрических преобразователей солнечного излучения. Использование полученной тепловой энергии и стабилизация их температурного режима позволит выдерживать высокий суммарный КПД преобразователей солнечного излучения. Отсутствие стабильного рабочего температурного режима фотоэлектрических преобразователей приводит к большим отклонениям в выработке электроэнергии и соответственно к падению КПД установки.Photoelectric conversion of concentrated solar radiation using optical concentrators in multi-stage solar cells with thermal energy recovery systems is one of the options for generating electricity. Optical concentrators provide a high degree of concentration of solar radiation, increase the efficiency of the converter and reduce the area of solar cells. In turn, the concentration of solar radiation leads to an increase in the temperature level of solar cells. To use the heat generated by photoelectric converters, cooling systems are installed on them using the thermal energy generated. The choice of photocells and provision of their temperature conditions leads to an increase in the efficiency of photoelectric converters of solar radiation. The use of the obtained thermal energy and stabilization of their temperature regime will make it possible to maintain the high total efficiency of solar radiation converters. The lack of a stable operating temperature regime of photoelectric converters leads to large deviations in electricity generation and, accordingly, to a drop in the efficiency of the installation.

Так, максимальную мощность фотоэлемента определяют при солнечной радиации, близкой к максимуму 1000 Вт/м², и при температуре поверхности фотоэлемента +25°С. Но при превышении температуры на 1 градус выше стандартной (+25°С) максимально мощность снижается ~ на 0,48% (это ~ 0,002v/градус одного элемента). Если учесть гарантированный заводской рабочий температурный диапазон фотоэлемента Thus, the maximum power of a photocell is determined at solar radiation close to a maximum of 1000 W/m ² and at a photocell surface temperature of +25°C. But when the temperature exceeds the standard by 1 degree (+25°C), the maximum power decreases by ~0.48% (this is ~0.002v/degree per element). Taking into account the guaranteed factory operating temperature range of the photocell

-50°С ÷ +90°С, то потери мощности составляют ~30%.-50°С ÷ +90°С, then the power loss is ~30%.

При температуре ниже +25°С выработка энергии может быть и больше максимальной на те же 0,48%, но при снижении температуры окружающей среды ниже -0°С к -40°С проявляются другие условия работы, приводящие опять к потере мощности установки.At temperatures below +25°C, energy production may be greater than the maximum by the same 0.48%, but when the ambient temperature drops below -0°C to -40°C, other operating conditions appear, leading again to a loss of plant power.

Энергетический КПД известных в настоящее время фотоэлектрических преобразователей ограничен; его повышения достигают за счет дополнительного использования тепловой энергии, не стабилизируя, однако, рабочую температуру собственно фотоэлектрического элемента, и не управляя, как правило, работой теплогенераторов, что приводит к снижению выработки электроэнергии и снижению его мощности, а также срока службы.The energy efficiency of currently known photovoltaic converters is limited; its increase is achieved through the additional use of thermal energy, without, however, stabilizing the operating temperature of the photovoltaic element itself, and without, as a rule, controlling the operation of heat generators, which leads to a decrease in electricity generation and a decrease in its power, as well as service life.

Известен фотоэлектрический модуль (пат. РФ №2395136; МПК H01L 31/042, опубл. 20.07.2010), включающий боковые стенки, фронтальную панель с линзами Френеля на внутренней стороне, светопрозрачную тыльную панель с солнечными элементами, снабженными теплоотводящими основаниями.A photovoltaic module is known (RF patent No. 2395136; IPC H01L 31/042, publ. 07/20/2010), including side walls, a front panel with Fresnel lenses on the inside, a translucent rear panel with solar cells equipped with heat-dissipating bases.

Недостатком устройства является использование фотоэлектрического модуля, где значительная часть солнечной энергии, не преобразованная в электрическую, превращается в тепло, которое от фотоэлементов передается теплоотводящим основаниям и рассеивается в окружающей среде.The disadvantage of the device is the use of a photovoltaic module, where a significant part of the solar energy, not converted into electricity, is converted into heat, which is transferred from the photocells to the heat-removing bases and dissipated in the environment.

Известен фотоэлектрический модуль (пат. РФ №2307294, МПК H01L 31/052, опубл. 27.09.2007), содержащий боковые стенки и фронтальную панель из силикатного стекла с линзами Френеля на ее тыльной стороне и солнечные фотоэлементы с теплоотводящими основаниями. Теплоотводящие основания выполнены в виде лотков с плоским дном. Предложенный модуль обеспечивает высокую энергопроизводительность фотоэлектрического модуля.A photovoltaic module is known (RF patent No. 2307294, IPC H01L 31/052, publ. 09/27/2007), containing side walls and a front panel made of silicate glass with Fresnel lenses on its back side and solar photocells with heat-dissipating bases. Heat-dissipating bases are made in the form of trays with a flat bottom. The proposed module provides high energy performance of the photovoltaic module.

Недостатком устройства является высокая трудоемкость установки фотоэлементов, сложность отвода и использования отводимого тепла.The disadvantage of the device is the high complexity of installing photocells, the difficulty of removing and using the waste heat.

Известна многоцелевая солнечная батарея (пат. РФ №2164722, МПК H01L 31/058, опубл. 27.03.2001), содержащая фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) модульного типа. ФЭП каждого модуля размещены на несущей подложке с каналами для протекания хладагента, при этом модули закреплены на общих силовых подводящих и отводящих коллекторах.A multi-purpose solar battery is known (RF patent No. 2164722, IPC H01L 31/058, publ. 03/27/2001) containing a modular-type photovoltaic converter (PVC). The solar cells of each module are placed on a supporting substrate with channels for the flow of refrigerant, while the modules are fixed to common power inlet and outlet manifolds.

Недостатком, несмотря на повышение эффективности охлаждения ФЭП и снижение массы конструкции, является отсутствие управления тепловым режимом ФЭП.The disadvantage, despite the increase in the cooling efficiency of the PV and the reduction in the weight of the structure, is the lack of control over the thermal regime of the PV.

Наиболее близким техническим решением является устройство стабилизации температурного режима фотоэлектрических преобразователей, раскрытое в пат. РФ №2462789, МПК H01L 31/058, опубл. 27.09.2012, включающее фотовольтаические элементы, при этом под каждым фотоэлектрическим элементом расположена охлаждающая батарея, посредством которой снимаемый тепловой поток передается потребителю тепла.The closest technical solution is a device for stabilizing the temperature regime of photoelectric converters, disclosed in Pat. RF No. 2462789, IPC H01L 31/058, publ. 09/27/2012, including photovoltaic elements, with a cooling battery located under each photovoltaic element, through which the removed heat flow is transferred to the heat consumer.

Недостатком устройства является относительно высокая температура, выдерживаемая первым тепловым насосом +60°С (+70°С), что близко к верхнему пределу рабочего температурного режима термоэлемента, а также сложность системы использования тепла на теплоснабжение и (или) выработку электроэнергии.The disadvantage of the device is the relatively high temperature maintained by the first heat pump +60°C (+70°C), which is close to the upper limit of the operating temperature regime of the thermoelement, as well as the complexity of the system for using heat for heat supply and (or) electricity generation.

В известном изобретении система охлаждения фотоэлементов не обеспечивает выдержку его оптимальных режимных параметров. Это приводит к тому, что при отрицательных температурах окружающей среды температурный режим не поддерживается, а при температуре фотоэлектрических преобразователей выше In the known invention, the cooling system of photocells does not ensure that its optimal operating parameters are maintained. This leads to the fact that at negative ambient temperatures the temperature regime is not maintained, and at temperatures of photoelectric converters above

Т=+25°С система охлаждения работает только до температуры поверхности фотоэлектрических преобразователей Т=+90°С. Далее система не выдерживает и отключается.Т=+25°С the cooling system operates only up to the surface temperature of photoelectric converters Т=+90°С. Then the system can’t handle it and shuts down.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка системы охлаждения фото-термоэлектрических преобразователей солнечного излучения с целью увеличения выхода электромагнитной энергии, стабильности их работы с расширением температурного диапазона условий работы.The technical objective of the proposed invention is to develop a cooling system for photo-thermoelectric converters of solar radiation in order to increase the output of electromagnetic energy, the stability of their operation with an expansion of the temperature range of operating conditions.

Технический результат заключается в повышении надежности, срока службы фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей фото-термоэлектрического модуля, обеспечении стабильности выходных параметров электромагнитной энергии.The technical result consists in increasing the reliability and service life of photoelectric and thermoelectric converters of the photo-thermoelectric module, ensuring the stability of the output parameters of electromagnetic energy.

Технический результат в части способа достигается тем, что в способе стабилизации температурного режима фото-термоэлектрического модуля, включающем охлаждение тыльной стороны фотоэлектрических преобразователей, теплоотвод от тыльной стороны фотоэлектрических преобразователей осуществляют испарением теплоносителя в испарителе регулируемой тепловой трубы, состоящей из испарителя, конденсатора и транспортной зоны, тепло, выделенное в конденсаторе, передают на соединенную с конденсатором горячую сторону термоэлектрического преобразователя, при этом холодную сторону термоэлектрического преобразователя охлаждают регулируемым воздушным потоком окружающей среды, при этом регулирование расхода воздушного потока осуществляют блоком управления по сигналам от датчиков температуры поверхностей фотоэлектрического, термоэлектрического преобразователей и окружающей среды.The technical result in part of the method is achieved by the fact that in the method of stabilizing the temperature regime of a photo-thermoelectric module, including cooling the back side of photoelectric converters, heat removal from the back side of photoelectric converters is carried out by evaporation of the coolant in the evaporator of an adjustable heat pipe, consisting of an evaporator, a condenser and a transport zone, the heat released in the capacitor is transferred to the hot side of the thermoelectric converter connected to the capacitor, while the cold side of the thermoelectric converter is cooled by an adjustable air flow of the environment, while the air flow rate is regulated by the control unit based on signals from temperature sensors of the surfaces of the photoelectric, thermoelectric converters and the environment environment.

Кроме того, отвод тепла от холодной стороны термоэлектрического преобразователя могут осуществлять испарением теплоносителя в испарителе дополнительной регулируемой тепловой трубы, состоящей из испарителя, конденсатора и транспортной зоны, при этом конденсатор дополнительной регулируемой тепловой трубы охлаждают регулируемым воздушным потоком окружающей среды.In addition, heat removal from the cold side of the thermoelectric converter can be carried out by evaporating the coolant in the evaporator of an additional adjustable heat pipe, consisting of an evaporator, a condenser and a transport zone, while the condenser of the additional adjustable heat pipe is cooled by a controlled air flow of the environment.

Технический результат в части устройства достигается тем, что в устройстве стабилизации температурного режима фото-термоэлектрического модуля, включающем систему охлаждения тыльной стороны фотоэлектрических преобразователей, система охлаждения тыльной стороны фотоэлектрических преобразователей содержит регулируемую тепловую трубу, состоящую из испарителя, транспортной зоны и конденсатора, и термоэлектрический преобразователь, испаритель соединен с тыльной стороной фотоэлектрического преобразователя, конденсатор соединен с горячей стороной термоэлектрического преобразователя, холодная сторона которого выполнена с возможностью охлаждения вентилятором, установленным вместе с блоком управления потоком воздушного охлаждения холодной стороны термоэлектрического преобразователя на площадках, закрепленных на корпусе модуля, блок управления потоком воздушного охлаждения выполнен с возможностью регулирования расхода воздушного потока по сигналам от датчиков температуры поверхностей фотоэлектрического, термоэлектрического преобразователей и окружающей среды.The technical result in terms of the device is achieved by the fact that in the device for stabilizing the temperature regime of the photo-thermoelectric module, including a cooling system for the rear side of photoelectric converters, the cooling system for the rear side of photoelectric converters contains an adjustable heat pipe consisting of an evaporator, a transport zone and a condenser, and a thermoelectric converter , the evaporator is connected to the back side of the photoelectric converter, the condenser is connected to the hot side of the thermoelectric converter, the cold side of which is configured to be cooled by a fan installed together with the air flow control unit for cooling the cold side of the thermoelectric converter on platforms fixed to the module body, the air flow control unit cooling is configured to regulate the air flow rate based on signals from temperature sensors of the surfaces of the photoelectric, thermoelectric converters and the environment.

Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительной регулируемой тепловой трубой, состоящей из испарителя, конденсатора и транспортной зоны, при этом холодная сторона термоэлектрического преобразователя соединена с испарителем дополнительной регулируемой тепловой трубы, на внешней оребренной поверхности конденсатора которой закреплены площадки с вентилятором и блоком управления потоком воздушного охлаждения конденсатора дополнительной тепловой трубы.In addition, the device can be equipped with an additional adjustable heat pipe, consisting of an evaporator, a condenser and a transport zone, while the cold side of the thermoelectric converter is connected to the evaporator of an additional adjustable heat pipe, on the outer finned surface of the condenser there are platforms with a fan and an air flow control unit. cooling the condenser of the additional heat pipe.

Краткое описание чертежей (если они содержатся в заявке)Brief description of the drawings (if they are included in the application)

Заявленный способ стабилизации температурного режима фото-термоэлектрического модуля и устройство для его реализации поясняются схемами (фиг. 1, фиг. 2).The claimed method for stabilizing the temperature regime of a photo-thermoelectric module and the device for its implementation are illustrated by diagrams (Fig. 1, Fig. 2).

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Способ и устройство стабилизации температурного режима фото-термоэлектрического модуля поясняются схемой (фиг. 1), на которой изображен фотоэлектрический преобразователь 1, соединенный своей тыльной стороной с испарителем 2 регулируемой тепловой трубы, включающей, кроме того, транспортную зону 3 и конденсатор 4, который соединен с горячей стороной (горячими спаями) 5 термоэлектрического преобразователя 6, состоящего из материалов «a» и «b», холодная сторона (холодные спаи) 7 которого выполнена с возможностью охлаждения вентилятором 8. Блок управления 9 связан с исполнительным механизмом (вентилятором) 8. Выход электроэнергии фотоэлектрического преобразователя 1 соединен с первым входом блока управления 9. Выход электроэнергии термоэлектрического преобразователя 6 соединен со вторым входом блока управления 9. Датчик фотоэлектрических преобразователей 10, датчик термоэлектрических преобразователей 11 и датчик температуры окружающей среды 12 соединены с третьим, четвертым и пятым входами блока управления 9. Площадки с вентилятором 8 и блоком управления потоком воздушного охлаждения 9 закреплены на корпусе модуля.The method and device for stabilizing the temperature regime of a photo-thermoelectric module are illustrated by a diagram (Fig. 1), which shows a photoelectric converter 1 connected by its rear side to the evaporator 2 of a controlled heat pipe, which also includes a transport zone 3 and a capacitor 4, which is connected with the hot side (hot junctions) 5 of a thermoelectric converter 6, consisting of materials “a” and “b”, the cold side (cold junctions) 7 of which is designed to be cooled by a fan 8. The control unit 9 is connected to the actuator (fan) 8. The electricity output of the photoelectric converter 1 is connected to the first input of the control unit 9. The electricity output of the thermoelectric converter 6 is connected to the second input of the control unit 9. The photoelectric converter sensor 10, the thermoelectric converter sensor 11 and the ambient temperature sensor 12 are connected to the third, fourth and fifth inputs of the block controls 9. Platforms with a fan 8 and an air cooling flow control unit 9 are fixed to the module body.

В качестве материалов «a» и «b», из которых состоит термоэлектрический преобразователь 6, могут быть использованы полупроводники «n» и «р» типа.The materials “a” and “b” that make up the thermoelectric converter 6 can be “n” and “p” type semiconductors.

Для более эффективного охлаждения внешняя поверхность холодной стороны (холодных спаев) термоэлектрического преобразователя 6 может быть оребренной или игольчатой формы.For more efficient cooling, the outer surface of the cold side (cold junctions) of the thermoelectric converter 6 can be finned or needle-shaped.

Способ и устройство стабилизации температурного режима фото-термоэлектрического модуля с дополнительной регулируемой тепловой трубой поясняются схемой (фиг. 2), на которой изображен фотоэлектрический преобразователь 1, соединенный своей тыльной стороной с испарителем 2 регулируемой тепловой трубы, включающей, кроме того, транспортную зону 3 и конденсатор 4, который соединен с горячей стороной (горячими спаями) 5 термоэлектрического преобразователя 6, состоящего из материалов «а» и «b», холодная сторона (холодные спаи) 7 которого соединена с испарителем 13 дополнительной регулируемой тепловой трубы, включающей, кроме того, транспортную зону 14 и конденсатор 15, имеющий внешнюю оребренную или игольчатую поверхность. Конденсатор 15 выполнен с возможностью охлаждения вентилятором 8. Блок управления 9 связан с исполнительным механизмом (вентилятором) 8. Выход электроэнергии фотоэлектрического преобразователя 1 соединен с первым входом блока управления 9. Выход электроэнергии термоэлектрического преобразователя 6 соединен со вторым входом блока управления 9. Датчик фотоэлектрических преобразователей 10, датчики термоэлектрических преобразователей 11, 16 и датчик температуры окружающей среды 12 соединены с третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока управления 9. Площадки с вентилятором 8 и блоком управления потоком воздушного охлаждения 9 установлены на оребренной внешней поверхности конденсатора 15 дополнительной тепловой трубы.The method and device for stabilizing the temperature regime of a photo-thermoelectric module with an additional adjustable heat pipe are illustrated by a diagram (Fig. 2), which shows a photoelectric converter 1 connected by its back side to the evaporator 2 of an adjustable heat pipe, which also includes a transport zone 3 and a capacitor 4, which is connected to the hot side (hot junctions) 5 of a thermoelectric converter 6, consisting of materials “a” and “b”, the cold side (cold junctions) 7 of which is connected to the evaporator 13 of an additional adjustable heat pipe, including, in addition, a transport zone 14 and a capacitor 15 having an external finned or needle-shaped surface. The capacitor 15 is designed to be cooled by a fan 8. The control unit 9 is connected to the actuator (fan) 8. The electricity output of the photoelectric converter 1 is connected to the first input of the control unit 9. The electricity output of the thermoelectric converter 6 is connected to the second input of the control unit 9. Photoelectric converter sensor 10, sensors of thermoelectric converters 11, 16 and an ambient temperature sensor 12 are connected to the third, fourth, fifth and sixth inputs of the control unit 9. Platforms with a fan 8 and an air cooling flow control unit 9 are installed on the finned outer surface of the condenser 15 of the additional heat pipe.

Стабилизация температурного режима осуществляется тем, что теплоотвод от тыльной стороны фотоэлектрических преобразователей 1 осуществляют испарением теплоносителя в испарителе 2 регулируемой тепловой трубы. Пар из испарителя 2 регулируемой тепловой трубы поступает через транспортную зону 3 в конденсатор 4, где конденсируется. Тепло, выделенное в конденсаторе 4, передается на соединенную с конденсатором 4 горячую сторону (горячие спаи) 5 термоэлектрического преобразователя 6, состоящего из материалов «а» и «b», холодная сторона (холодные спаи) 7 которого охлаждается регулируемым воздушным потоком, обеспечивающим постоянную разность температур между горячей и холодной сторонами термоэлектрического преобразователя. Регулирование воздушного потока осуществляют вентилятором 8, соединенным с блоком управления 9, по сигналам от датчиков преобразователей 10,11 и окружающей среды 12. Воздушный поток создают за счет энергии фотоэлектрических и (или) термоэлектрических преобразователей. Электромагнитная энергия от преобразователей суммируется в блоке управления 9. Блок управления 9 и вентилятор 8 устанавливают на площадках, наиболее удобных для крепления в зависимости от конструктивных особенностей системы охлаждения. Таким образом, поддерживается заданный температурный режим работы преобразователей.The temperature regime is stabilized by the fact that heat is removed from the back side of the photoelectric converters 1 by evaporating the coolant in the evaporator 2 of the adjustable heat pipe. Steam from the evaporator 2 of the controlled heat pipe enters through the transport zone 3 into the condenser 4, where it is condensed. The heat generated in the capacitor 4 is transferred to the hot side (hot junctions) 5 of the thermoelectric converter 6, connected to the capacitor 4, consisting of materials “a” and “b”, the cold side (cold junctions) 7 of which is cooled by an adjustable air flow, ensuring constant the temperature difference between the hot and cold sides of the thermoelectric converter. The air flow is regulated by a fan 8 connected to the control unit 9, based on signals from the sensors of the converters 10,11 and the environment 12. The air flow is created using the energy of photoelectric and (or) thermoelectric converters. The electromagnetic energy from the converters is summed up in the control unit 9. The control unit 9 and the fan 8 are installed on sites that are most convenient for mounting, depending on the design features of the cooling system. Thus, the specified temperature operating conditions of the converters are maintained.

Стабилизация температурного режима устройства с дополнительной регулируемой тепловой трубой осуществляется тем, что теплоотвод от тыльной стороны фотоэлектрических преобразователей 1 осуществляют испарением теплоносителя в испарителе 2 регулируемой тепловой трубы. Пар из испарителя 2 регулируемой тепловой трубы поступает через транспортную зону 3 в конденсатор 4, где конденсируется. Тепло, выделенное в конденсаторе 4, передается на соединенную с испарителем 4 горячую сторону (горячие спаи) 5 термоэлектрического преобразователя 6, холодная сторона (холодные спаи) 7 которого соединена с испарителем 13 дополнительной регулируемой тепловой трубы, включающей, кроме того, транспортную зону 14 и конденсатор 15, имеющий внешнюю оребренную или игольчатую поверхность. Конденсатор 15 охлаждают вентилятором 8.Stabilization of the temperature regime of a device with an additional adjustable heat pipe is carried out by the fact that heat is removed from the back side of the photoelectric converters 1 by evaporating the coolant in the evaporator 2 of the adjustable heat pipe. Steam from the evaporator 2 of the controlled heat pipe enters through the transport zone 3 into the condenser 4, where it is condensed. The heat generated in the condenser 4 is transferred to the hot side (hot junctions) 5 of the thermoelectric converter 6 connected to the evaporator 4, the cold side (cold junctions) 7 of which is connected to the evaporator 13 of an additional adjustable heat pipe, which also includes a transport zone 14 and capacitor 15 having an external finned or needle-shaped surface. Capacitor 15 is cooled by fan 8.

Наличие дополнительной регулируемой тепловой трубы позволяет поддерживать постоянную разность температур между холодной и горячей сторонами термоэлектрических преобразователей, так как они связаны с конденсатором одной тепловой трубы и испарителем дополнительной тепловой трубы, теплоносители в которых могут иметь разные температуры испарения и конденсации. Стабильность температуры фотоэлектрического преобразователя обеспечивается прямой связью фотоэлектрических преобразователей с испарителем первой тепловой трубы.The presence of an additional adjustable heat pipe makes it possible to maintain a constant temperature difference between the cold and hot sides of thermoelectric converters, since they are connected to the condenser of one heat pipe and the evaporator of an additional heat pipe, the coolants in which can have different evaporation and condensation temperatures. The temperature stability of the photoelectric converter is ensured by direct communication of the photoelectric converters with the evaporator of the first heat pipe.

Предлагаемые способы и реализующие их устройства позволяют повысить надежность, срок службы фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей фото- термоэлектрического модуля за счет стабилизации температурных режимов. Стабильность температурных режимов обеспечивает стабильный уровень получаемой электромагнитной энергии. Совместное использование фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей в фото-термоэлектрическом модуле повышает эффективность преобразования солнечного излучения и снижает потери энергии в окружающую среду.The proposed methods and devices that implement them make it possible to increase the reliability and service life of photoelectric and thermoelectric converters of a photo-thermoelectric module by stabilizing temperature conditions. The stability of temperature conditions ensures a stable level of received electromagnetic energy. The combined use of photoelectric and thermoelectric converters in a photo-thermoelectric module increases the efficiency of solar radiation conversion and reduces energy losses to the environment.

Claims

1. A method for stabilizing the temperature regime of a photo-thermoelectric module, including cooling the back side of photoelectric converters, characterized in that heat is removed from the back side of photoelectric converters by evaporating the coolant in the evaporator of an adjustable heat pipe, consisting of an evaporator, a condenser and a transport zone, the heat released in capacitor, is transmitted to the hot side of the thermoelectric converter connected to the capacitor, while the cold side of the thermoelectric converter is cooled by an adjustable air flow of the environment, while the air flow rate is regulated by the control unit based on signals from temperature sensors of the surfaces of the photoelectric, thermoelectric converters and the environment.

2. The method according to claim 1, characterized in that heat is removed from the cold side of the thermoelectric converter by evaporating the coolant in the evaporator of an additional adjustable heat pipe, consisting of an evaporator, a condenser and a transport zone, while the condenser of the additional adjustable heat pipe is cooled by the adjustable air flow of the surrounding environment.

3. A device for stabilizing the temperature regime of a photo-thermoelectric module, including a cooling system for the back side of photoelectric converters, characterized in that the cooling system for the back side of photoelectric converters contains an adjustable heat pipe consisting of an evaporator, a transport zone and a condenser, and a thermoelectric converter, the evaporator is connected to the back side of the photoelectric converter, the capacitor is connected to the hot side of the thermoelectric converter, the cold side of which is configured to be cooled by a fan installed together with the air cooling flow control unit of the cold side of the thermoelectric converter on platforms fixed to the module body, the air cooling flow control unit is configured to regulation of air flow according to signals from temperature sensors of surfaces of photoelectric, thermoelectric converters and the environment.

4. The device according to claim 3, characterized in that it is equipped with an additional adjustable heat pipe, consisting of an evaporator, a condenser and a transport zone, the cold side of the thermoelectric converter is connected to the evaporator of the additional adjustable heat pipe, on the outer finned surface of the condenser there are platforms with a fan and control unit for controlling the air cooling flow of the condenser of the additional heat pipe.