WO2013100780A1 - Устройство для концентрации энергии - Google Patents

Устройство для концентрации энергии Download PDF

Info

Publication number
WO2013100780A1
WO2013100780A1 PCT/RU2011/001042 RU2011001042W WO2013100780A1 WO 2013100780 A1 WO2013100780 A1 WO 2013100780A1 RU 2011001042 W RU2011001042 W RU 2011001042W WO 2013100780 A1 WO2013100780 A1 WO 2013100780A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concentrator
additional
spherical
main
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/001042
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Евгений Вячеславович КОМРАКОВ
Original Assignee
Квантрилл Эстейт Инк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US14/366,555 priority Critical patent/US20140318531A1/en
Priority to AU2011385335A priority patent/AU2011385335B2/en
Priority to KR1020177011255A priority patent/KR101767362B1/ko
Priority to JP2014550237A priority patent/JP6249175B2/ja
Priority to KR1020147018791A priority patent/KR20140101413A/ko
Priority to MX2014007995A priority patent/MX2014007995A/es
Priority to CN201180076055.5A priority patent/CN104067069B/zh
Priority to EP11878666.4A priority patent/EP2799794B1/en
Application filed by Квантрилл Эстейт Инк filed Critical Квантрилл Эстейт Инк
Priority to PCT/RU2011/001042 priority patent/WO2013100780A1/ru
Priority to EA201400632A priority patent/EA030864B1/ru
Priority to BR112014015076-1A priority patent/BR112014015076B1/pt
Publication of WO2013100780A1 publication Critical patent/WO2013100780A1/ru
Priority to ZA2014/04506A priority patent/ZA201404506B/en
Priority to IL233431A priority patent/IL233431A0/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/79—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with spaced and opposed interacting reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/72—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with hemispherical reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/77—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with flat reflective plates
    • 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

Definitions

  • the invention relates to solar technology and can be used in solar power plants such as “follower plate”, “tray” and “solar tower” and other similar systems.
  • the closest to the claimed device according to the set of essential features is a solar energy concentrator, disclosed in the copyright certificate SU 1347068, published on 10.23.1987, including the primary and secondary concentrators and an energy converter.
  • the disadvantages of this technical solution are the technological and operational complexity, as well as insufficiently high efficiency.
  • the problem to which this invention is directed is to simplify and cheapen the design, as well as to increase its effectiveness.
  • the technical result achieved by using the present invention is to increase the availability of technology, simplify settings and remove strict restrictions on the size of the mirror system.
  • the device for energy concentration containing the main concentrator and the energy converter includes an additional concentrator installed in the focal zone of the main concentrator, and the energy converter is installed in the focal zone of the additional concentrator, while the additional concentrator is made in the form of a segment concave cylindrical or spherical surface.
  • the main the concentrator can be made in the form of a set of flat mirrors oriented so that the axis of the reflected beam passes through the center of the sphere or the axis of the cylinder of the additional concentrator, and the energy converter in the form of a heat exchanger or in the form of a distributed system of active or passive elements.
  • Flat mirrors can be installed at an angle to the horizon equal to half the geographical latitude of the location of the device.
  • the surface of the main concentrator on which the flat mirrors are mounted can be made spherical or cylindrical with a radius equal to two distances from its surface to the center of the sphere or cylinder axis of the additional concentrator.
  • the heat exchanger can consist of at least two parts and can be made in the form of a spherical ring or annular spherical platform.
  • a mirror in the form of a truncated segment of a sphere or a truncated cylinder is used as an energy concentrator located on the mast.
  • Flat mirrors are oriented so that the axis of the reflected beam passes through the center of the sphere of the concentrator or through the axis of the cylinder of the additional concentrator.
  • the formation of the focal zone of an additional spherical or cylindrical hub does not depend on the accuracy of the location of the planar mirrors of the system by distance and horizontal location. Precise adjustment of flat mirrors only in angles is required.
  • figure 1 presents a General view of the device power plant type "follower plate"
  • FIG. 2 is a general view of a servo-plate type device with an annular arrangement of flat mirrors and with a heat exchanger in the form of a spherical ring;
  • FIG. 3 is a schematic illustration of a device, side view
  • FIG. 4 is a view A of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a General view of the device type "tray"
  • FIG. 6 is a general view of a device of the "tray" type with mirrors rotated by an angle equal to half the geographical latitude of the location of the device;
  • Fig.7 is a General view of a device of the type "tray" with the location of the flat mirrors along the edges of the tray and with a heat exchanger in the form of two parts, each of which is in the form of a part of a volumetric cylinder;
  • FIG. 8 is a general view of a solar tower device with an additional spherical concentrator and a compact heat exchanger located on the tower; in FIG. 9 is a drawing explaining the calculation of the focal length.
  • Fig.9 is a drawing explaining the calculation of the focal length FP of a concave spherical or cylindrical concentrator of radius R for a beam incident on the concentrator parallel to the main optical axis at a distance "a" from it.
  • the geometric configuration of the problem is clear from the figure.
  • This equation is the equation of the focal zone of a spherical or cylindrical concentrator.
  • the focus shift will be 3.0 cm
  • at a 1.0 m
  • the focus shift will be 25.4 cm.
  • the maximum distance from the axis to the extreme parallel beam “a” will be 1.0 m, since the size of the planar mirror is 2x2 m
  • the above calculations are performed for one main optical axis. Since we are talking about a sphere or cylinder, there can be many main optical axes from the center of a sphere or cylinder to the surface within the angular aperture of the concentrator.
  • the emission of all flat mirrors 2x2 m in size to a portion of an additional spherical or cylindrical concentrator of the same size through its center within its angular aperture allows the formation of a volumetric spherical or cylindrical focal zone with a beginning at a distance of R / 2 from the additional concentrator and a depth of 25.4 cm towards the hub.
  • the radiation concentration will be greatest in the R / 2 region from the side of the additional concentrator. From the center side, at a distance from the additional concentrator there will be no more concentrated radiation than R / 2. From the side of the additional concentrator, at a distance closer to it than 25.4 cm there will also be no concentrated radiation.
  • the dimensions of the sites for installing flat mirrors with a diameter of 10 and up to 40 and more meters are considered.
  • AT existing power plants such as "Follower plate” the diameter of the mirrors, as a rule, does not exceed 12 meters.
  • the optical axes will also be from 20 to 300.
  • the device operates as follows. Conventional flat mirrors 1 mounted opposite an additional spherical concentrator 2 on the working antenna field of the main concentrator 3 with a radius equal to two distances from the sphere surface to the center of the additional concentrator and oriented so that the axis of the reflected beam of each mirror passed through the center of the sphere of the additional concentrator reflect solar shine. Given that there are many flat mirrors of the main concentrator, all energy is concentrated in the focal zone of the additional spherical concentrator 4, where the heat exchanger is located.
  • the heat exchanger volume will be up to 140 liters. Given that from 80 to 1200 m of effective reflective surface can work on this volume, the volumetric nature of the focal zone becomes an advantage, compared with the point in the case of a parabola. Part of the energy from flat mirrors from 18 to 25% will concentrate directly on this volume located in the focal zone, and the remaining part of the energy will be concentrated on the same volume by an additional spherical concentrator, but on the other hand.
  • the claimed device can be used in power plants with mirrors in the form of a cylindrical parabolic tray.
  • the main concentrator is installed in the form of a cylinder 3 with a radius of curvature equal to two distances from the surface of the cylinder to the center of the additional concentrator.
  • flat mirrors 1 are installed, for example, 2x2 m in size, which are oriented so that the axis of the reflected beam passes through the cylinder axis of the additional concentrator 2.
  • the additional concentrator has a cylindrical shape with a radius of 1.5 m.
  • the heat exchanger 4 has also a cylindrical shape with an inner radius of 0.75 m and a thickness of up to 25.4 cm.
  • the volume of liquid in the heat exchanger can be up to 150 l in 1 running meter.
  • the dimensions of the additional concentrator and heat exchanger can be reduced by 2 times. Then, with the same dimensions of the general mirror system of the main concentrator, the volume of liquid in 1 linear meter of the heat exchanger will be up to 40 liters.
  • the width of the main hub in the form of a cylindrical tray, consisting of flat mirrors, can be from 10 to 40 m or more. In existing projects, the width of the trays, as a rule, is no more than 6-8 m.
  • the location of the flat mirrors 1 does not depend on the distance to the additional hub, all individual mirrors of the main hub can be placed in the tray not parallel to the surface of the earth, but at an angle to the horizontal equal to half the geographical latitude of the device location. In this case, solar radiation will fall perpendicular to the heat exchanger plus or minus 23 °, which will increase the efficiency of the entire system, especially in winter, and when the device is located in latitudes above 30 °.
  • the heat exchanger is made in the form of a volumetric cylinder, consisting of two separate parts.
  • the spherical additional concentrator will be able to collect sunlight from many mirrors of a large area in the sector up to 120 °.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гелиотехнике и может использоваться в солнечных электростанциях типа «следящая тарелка», «лоток» и «солнечная башня» и других аналогичных системах. Технический результат заключается в повышении доступности технологии, упрощении настройки и снятие жестких ограничений на размеры зеркальной системы. Устройство для концентрации энергии включает основной концентратор, преобразователь энергии и дополнительный концентратор, установленный в фокальной зоне основного концентратора, а преобразователь энергии установлен в фокальной зоне дополнительного концентратора, при этом дополнительный концентратор выполнен в виде сегмента вогнутой цилиндрической или сферической поверхности.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭНЕРГИИ
Область техники
Изобретение относится к гелиотехнике и может использоваться в солнечных электростанциях типа «следящая тарелка», «лоток» и «солнечная башня» и других аналогичных системах.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны различные устройства, предназначенные для концентрации солнечной энергии.
В частности, можно отметить солнечный нагреватель, описанный в авторском свидетельстве SU 1615484, опубликованном 23.12.1990, включающий неподвижный полусферический зеркальный отражатель и неподвижный теплоприемник. Недостатком данного технического решения является его невысокая эффективность.
Наиболее близким к заявленному устройству по совокупности существенных признаков является концентратор солнечной энергии, раскрытый в авторском свидетельстве SU 1347068, опубликованном 23.10.1987, включающий основной и дополнительный концентраторы и преобразователь энергии. Недостатками данного технического решения являются технологическая и эксплуатационная сложность, а также недостаточно высокая эффективность.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в упрощении и удешевлении конструкции, а также в повышении ее эффективности.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении доступности технологии, упрощении настройки и снятии жестких ограничений на размеры зеркальной системы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для концентрации энергии, содержащее основной концентратор и преобразователь энергии, включает дополнительный концентратор, установленный в фокальной зоне основного концентратора, а преобразователь энергии установлен в фокальной зоне дополнительного концентратора, при этом дополнительный концентратор выполнен в виде сегмента вогнутой цилиндрической или сферической поверхности. При этом основной концентратор может быть выполнен в виде набора плоских зеркал, сориентированных таким образом, чтобы ось отраженного луча проходила через центр сферы или ось цилиндра дополнительного концентратора, а преобразователь энергии - в виде теплообменника или в виде распределенной системы активных или пассивных элементов. Плоские зеркала могут быть установлены под углом к горизонту, равным половине географической широты места расположения устройства.
Кроме того, поверхность основного концентратора, на которой установлены плоские зеркала, может быть выполнена сферической или цилиндрической с радиусом, равным двум расстояниям от ее поверхности до центра сферы или оси цилиндра дополнительного концентратора.
Указанный технический результат также достигается за счет того, что теплообменник может состоять, по крайней мере, из двух частей и может быть выполнен в виде сферического кольца или кольцевой сферической площадки.
В качестве отдельных зеркал системы, как правило, используются обычные плоские зеркала, которые во много раз дешевле и доступнее специальных параболических зеркал. В качестве концентратора энергии, расположенного на мачте, используется зеркало в виде усеченного сегмента сферы, либо усеченного цилиндра. Плоские зеркала сориентированы таким образом, чтобы ось отраженного луча проходила через центр сферы концентратора либо через ось цилиндра дополнительного концентратора. Причем, формирование фокальной зоны дополнительного сферического или цилиндрического концентратора не зависит от точности расположения плоских зеркал системы по расстоянию и горизонтальному расположению. Необходима точная настройка плоских зеркал только по углам. Это позволяет создать любую конфигурацию размещения плоских зеркал, например их плоское размещение, по сравнению с размещением параболических зеркал, которое должно осуществляться с очень высокой точностью по отношению к фокусной точке системы по углам, горизонтальному расположению и по расстоянию до фокуса. Наиболее эффективная конфигурация размещения плоских зеркал на основном концентраторе с точки зрения простоты, их точной настройки по углам и крепления будет размещение их на сфере или на цилиндре, радиус которого будет равен двум расстояниям от поверхности этой сферической или цилиндрической поверхности до центра сферы или оси цилиндра дополнительного концентратора. Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлен общий вид устройства электростанции типа «следящая тарелка»;
на фиг. 2 - общий вид устройства типа «следящая тарелка» с кольцевым расположением плоских зеркал и с теплообменником в виде сферического кольца;
на фиг. 3 - схематическое изображение устройства, вид с боку;
на фиг. 4 изображен вид А на фиг. 3;
на фиг. 5 - общий вид устройства типа «лоток»;
на фиг. 6 - общий вид устройства типа «лоток» с зеркалами, повернутыми на угол, равный половине географической широты места расположения устройства;
на фиг.7 - общий вид устройства типа «лоток» с расположением плоских зеркал по краям лотка и с теплообменником в виде двух частей, каждая из которых в виде части объемного цилиндра;
на фиг. 8 - общий вид устройства типа «солнечная башня» с расположенным на башне дополнительным сферическим концентратором и компактным теплообменником; на фиг. 9 - рисунок, поясняющий расчет фокусного расстояния.
Варианты осуществления изобретения
При использовании заявляемого устройства для концентрации солнечного излучения целесообразно использовать обычные, доступные, плоские зеркала размером от 0.1x0.1 м до 4x4 м, установленные на сфере радиусом от 1 до 100 м или на цилиндре шириной от 5 до 100 м. Сферический или цилиндрический концентратор целесообразно использовать радиусом от 0.2 до 10 м и размером от 0.4 до 20 метров и более.
Фиг.9 - рисунок, поясняющий расчет фокусного расстояния FP вогнутого сферического или цилиндрического концентратора радиусом R для луча, падающего на концентратор параллельно главной оптической оси на расстоянии «а» от нее. Геометрическая конфигурация задачи ясна из рисунка. В равнобедренном треугольнике AOF легко выразить боковую сторону OF через основание OA = R и угол при нём а:
2 cos а
Из прямоугольного треугольника ОВА находим: R2
OF = K
Искомое фокусное расстояние от точки F до полюса Р
Figure imgf000006_0001
Это уравнение является уравнением фокальной зоны сферического или цилиндрического концентратора. Чем больше расстояние «а» от оси до параллельного луча, тем дальше смещается фокус в сторону концентратора. В случае концентратора R = 1.5 м при а = 0.5 м смещение фокуса составит 3.0 см, при а = 1.0 м смещение фокуса составит 25.4 см. Максимальное расстояние от оси до крайнего параллельного луча «а» составит 1.0 м, поскольку размер плоского зеркала 2x2 м. Приведенные расчеты выполнены для одной главной оптической оси. Поскольку речь идет о сфере или цилиндре, то главных оптических осей из центра сферы или цилиндра на поверхность в пределах угловой апертуры концентратора может быть множество.
Таким образом, излучение всех плоских зеркал размером 2x2 м на участок дополнительного сферического или цилиндрического концентратора такого же размера через его центр в пределах его угловой апертуры позволяет сформировать объемную сферическую или цилиндрическую фокальную зону с началом на расстоянии R/2 от дополнительного концентратора и глубиной 25.4 см в сторону концентратора. Концентрация излучения будет наибольшей в районе R/2 со стороны дополнительного концентратора. Со стороны центра на расстоянии от дополнительного концентратора более, чем R/2 концентрированного излучения не будет. Со стороны дополнительного концентратора на расстоянии ближе к ней, чем 25.4 см концентрированного излучения также не будет.
При этом фокальная зона дополнительного сферического или цилиндрического концентратора будет с внутренней кривизной R=0.75 м и глубиной 0.254 м, куда можно установить сферический или цилиндрический теплообменник.
1. Электростанции типа «Следящая тарелка».
В устройстве, описываемом в заявленном изобретении, рассматриваются размеры площадок для установки плоских зеркал диаметром от 10 и до 40 и более метров. В существующих электростанциях типа «Следящая тарелка» диаметр зеркал, как правило, не превышает 12 метров.
При данных размерах и при количестве плоских зеркал от 20 до 300, оптических осей будет также от 20 до 300.
Устройство работает следующим образом. Плоские обычные зеркала 1, установленные напротив дополнительного сферического концентратора 2 на рабочем антенном поле основного концентратора 3 радиусом, равным двум расстояниям от поверхности сферы до центра дополнительного концентратора и сориентированные таким образом, чтобы ось отраженного луча каждого зеркала проходила через центр сферы дополнительного концентратора, отражают солнечный свет. Учитывая, что плоских зеркал основного концентратора много, происходит концентрация всей энергии в фокальной зоне дополнительного сферического концентратора 4, где и расположен теплообменник.
При радиусе дополнительного сферического концентратора 1.5 м объем теплообменника будет до 140 литров. Учитывая, что на этот объем может работать от 80 до 1200 м эффективной отражающей поверхности объемный характер фокальной зоны становится достоинством, по сравнению с точкой в случае параболы. Часть энергии от плоских зеркал от 18 до 25% будет концентрироваться непосредственно на этот объем, находящийся в фокальной зоне, а оставшаяся часть энергии будет концентрироваться на тот же объем дополнительным сферическим концентратором, но с другой стороны.
В случае, если в центре сферической поверхности основного концентратора зеркала не устанавливаются, имеется возможность сделать конструкцию теплообменника в виде объемного сферического кольца, что уменьшит его объем.
2. Электростанции типа цилиндрического «лотка».
Заявленное устройство можно использовать и в электростанциях с зеркалами в виде цилиндрического параболического лотка. Тогда, вместо цилиндрической параболы устанавливается основной концентратор в виде цилиндра 3 с радиусом кривизны, равным двум расстояниям от поверхности цилиндра до центра дополнительного концентратора. Вместо зеркал параболической формы устанавливаются плоские зеркала 1 размером, например, 2x2 м, которые сориентированы таким образом, чтобы ось отраженного луча проходила через ось цилиндра дополнительного концентратора 2. Дополнительный концентратор имеет цилиндрическую форму радиусом 1.5 м. Теплообменник 4 имеет также цилиндрическую форму с внутренним радиусом 0.75 м и толщину до 25.4 см. Объем жидкости в теплообменнике может быть до 150 л в 1 погонном метре. В случае использования зеркал размером 1x2 - 4 м, размеры дополнительного концентратора и теплообменника можно уменьшить в 2 раза. Тогда, при тех же размерах общей зеркальной системы основного концентратора, объем жидкости в 1 погонном метре теплообменника будет до 40 л.
Ширина основного концентратора в виде цилиндрического лотка, состоящего из плоских зеркал, может быть от 10 до 40 м и более. В существующих проектах ширина лотков, как правило, не более 6-8 м.
Поскольку, в данной системе расположение плоских зеркал 1 не зависит от расстояния до дополнительного концентратора, все отдельные зеркала основного концентратора можно разместить в лотке не параллельно поверхности земли, а под углом к горизонту, равному половине географической широты места расположения устройства. В этом случае солнечное излучение будет падать перпендикулярно теплообменнику плюс-минус 23°, что увеличит КПД всей системы, особенно в зимнее время, и при расположении устройства в широтах выше 30°.
В отдельных случаях плоские зеркала устанавливаются только по краям основного концентратора в виде цилиндрического лотка, а в теневой части - по центру цилиндра, зеркала устанавливаться не будут. В этом случае теплообменник выполняется в виде объемного цилиндра, состоящего из двух отдельных частей.
3. Электростанция типа «Солнечная башня».
В случае установки на башню 5 концентратора в виде усеченного сегмента сферической поверхности 2, сориентировав плоские зеркала 1 таким образом, чтобы ось отраженного луча проходила через центр сферы дополнительного концентратора 2, можно либо в несколько раз увеличить площадь каждого отдельного, управляемого компьютером плоского зеркала 1, либо достаточно резко уменьшить площадь и объем теплообменника 4.
В этом случае сферический дополнительный концентратор сможет собирать солнечный свет с множества зеркал большой площади в секторе до 120°.
При этом, учитывая, что плоские зеркала по горизонтали могут занимать сектор до 120°, а по вертикали максимум 45°, дополнительный концентратор предпочтительно выполнить в виде усеченной части сферической поверхности, растянутой по горизонтали и ограниченной по размеру по вертикали. Тогда, соответственно, будет существенно уменьшен объем теплообменника.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для концентрации энергии, включающее основной концентратор и преобразователь энергии, отличающееся тем, что оно включает дополнительный концентратор, установленный в фокальной зоне основного концентратора, а преобразователь энергии установлен в фокальной зоне дополнительного концентратора, при этом дополнительный концентратор выполнен в виде сегмента вогнутой цилиндрической или сферической поверхности.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основной концентратор выполнен в виде набора плоских зеркал, сориентированных таким образом, чтобы ось отраженного луча проходила через центр сферы или ось цилиндра дополнительного концентратора.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь энергии выполнен в виде теплообменника.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь энергии ' выполнен в виде распределенной системы активных или пассивных элементов.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность основного концентратора, на которой установлены плоские зеркала, выполнена сферической или цилиндрической с радиусом, равным двум расстояниям от ее поверхности до центра сферы или оси цилиндра дополнительного концентратора.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоские зеркала установлены под углом к горизонту, равным половине географической широты места расположения устройства.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник состоит, по крайней мере, из двух частей.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник выполнен в виде сферического кольца или кольцевой сферической площадки.
PCT/RU2011/001042 2011-12-29 2011-12-29 Устройство для концентрации энергии WO2013100780A1 (ru)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201180076055.5A CN104067069B (zh) 2011-12-29 2011-12-29 用于聚集能量的设备
KR1020177011255A KR101767362B1 (ko) 2011-12-29 2011-12-29 에너지를 집중시키는 장치
JP2014550237A JP6249175B2 (ja) 2011-12-29 2011-12-29 エネルギを集中させるための装置
KR1020147018791A KR20140101413A (ko) 2011-12-29 2011-12-29 에너지를 집중시키는 장치
MX2014007995A MX2014007995A (es) 2011-12-29 2011-12-29 Concentrador de energia.
US14/366,555 US20140318531A1 (en) 2011-12-29 2011-12-29 Device for concentrating energy
EP11878666.4A EP2799794B1 (en) 2011-12-29 2011-12-29 Apparatus for concentrating energy
AU2011385335A AU2011385335B2 (en) 2011-12-29 Apparatus for concentrating energy
PCT/RU2011/001042 WO2013100780A1 (ru) 2011-12-29 2011-12-29 Устройство для концентрации энергии
EA201400632A EA030864B1 (ru) 2011-12-29 2011-12-29 Устройство для концентрации энергии
BR112014015076-1A BR112014015076B1 (pt) 2011-12-29 2011-12-29 Dispositivo para concentrar energia
ZA2014/04506A ZA201404506B (en) 2011-12-29 2014-06-19 Apparatus for concentrating energy
IL233431A IL233431A0 (en) 2011-12-29 2014-06-26 A device for concentrating energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/001042 WO2013100780A1 (ru) 2011-12-29 2011-12-29 Устройство для концентрации энергии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013100780A1 true WO2013100780A1 (ru) 2013-07-04

Family

ID=48698077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/001042 WO2013100780A1 (ru) 2011-12-29 2011-12-29 Устройство для концентрации энергии

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20140318531A1 (ru)
EP (1) EP2799794B1 (ru)
JP (1) JP6249175B2 (ru)
KR (2) KR20140101413A (ru)
CN (1) CN104067069B (ru)
BR (1) BR112014015076B1 (ru)
EA (1) EA030864B1 (ru)
IL (1) IL233431A0 (ru)
MX (1) MX2014007995A (ru)
WO (1) WO2013100780A1 (ru)
ZA (1) ZA201404506B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686495C1 (ru) * 2018-08-24 2019-04-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) Концентратор солнечного излучения
CN112018485A (zh) * 2020-08-26 2020-12-01 宣城顺心信息技术服务有限公司 一种适用于昼夜温差大环境的通信天线

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105068560B (zh) * 2015-07-17 2017-10-20 厦门理工学院 一种太阳能发电装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1347068A1 (ru) 1985-11-26 1987-10-23 Предприятие П/Я М-5539 Концентратор солнечной энергии
SU1615484A1 (ru) 1988-03-21 1990-12-23 В.Г. Иванов Солнечный нагреватель
RU2034204C1 (ru) * 1992-08-18 1995-04-30 Парис Мисакович Геруни Солнечная электростанция (варианты)
WO1995015465A1 (en) * 1993-12-03 1995-06-08 Allan James Yeomans Radiant energy collecting apparatus
RU2188987C2 (ru) * 2000-04-13 2002-09-10 Симонов Николай Гаврилович Концентратор солнечной энергии

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3118437A (en) * 1960-09-15 1964-01-21 Llewellyn E Hunt Means for concentrating solar energy
US3085565A (en) * 1961-03-10 1963-04-16 Sundstrand Corp Solar energy device
US3200820A (en) * 1962-04-05 1965-08-17 Garrett Robert Russell Solar energy collector
US3407122A (en) * 1963-07-23 1968-10-22 Bechtel Internat Corp Solar still with a cassegranian optical system
FR1576601A (ru) * 1968-06-12 1969-08-01
BG19762A1 (ru) * 1973-10-18 1975-10-10
US4000733A (en) * 1975-10-31 1977-01-04 Lou Allen Pauly Solar furnace
US4038972A (en) * 1976-03-29 1977-08-02 Orrison William W Solar energy collector apparatus
US4068474A (en) * 1976-08-30 1978-01-17 Boris Dimitroff Apparatus and process for steam generation by solar energy
JPS5463439A (en) * 1977-10-28 1979-05-22 Agency Of Ind Science & Technol Solar heat collector
US4249516A (en) * 1979-01-24 1981-02-10 North American Utility Construction Corp. Solar energy collection
US4266179A (en) * 1979-02-27 1981-05-05 Hamm Jr James E Solar energy concentration system
JPS60240962A (ja) * 1984-05-14 1985-11-29 Toshiyuki Hashimoto 円管式太陽集熱器
DE59009151D1 (de) * 1989-03-01 1995-06-29 Bomin Solar Gmbh & Co Kg Solarkonzentrator-anordnung.
IL108506A (en) * 1994-02-01 1997-06-10 Yeda Res & Dev Solar energy plant
ES2157179B1 (es) * 2000-01-26 2002-05-01 Torres Ingenieria De Procesos Colector solar parabolico.
JP2005106432A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Mikio Takano ソーラ集光集熱器
CN101825349B (zh) * 2004-08-31 2012-07-25 国立大学法人东京工业大学 太阳集热器以及相关系统
US7536861B2 (en) * 2005-09-21 2009-05-26 Solartrec Inc. Solar heat engine system
CN1979057A (zh) * 2005-12-08 2007-06-13 北京太阳河技术发展有限责任公司 一种实现单向跟踪太阳的简单方法和装置
CN100526753C (zh) * 2006-07-20 2009-08-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 地轴式太阳炉聚光器
US7612285B2 (en) * 2007-01-08 2009-11-03 Edtek, Inc. Conversion of solar energy to electrical and/or heat energy
WO2009057552A1 (ja) * 2007-11-02 2009-05-07 Konica Minolta Opto, Inc. 太陽光集光システム
DE102008010314A1 (de) * 2008-02-21 2009-08-27 Gerbracht, Heiner, Dipl.-Ing. Container und Sonnenstromkraftwerk
JP4463308B2 (ja) * 2008-02-22 2010-05-19 三井造船株式会社 ハイブリッド太陽熱発電装置
ITRM20080299A1 (it) * 2008-06-10 2008-09-09 Giuseppe Farina Concentratore parabolico puntuale a montatura equatoriale per la trasformazione dell'energia solare in energia elettrica o meccanica
US8878049B2 (en) * 2008-06-19 2014-11-04 Persistent Energy, Llp Durable, lightweight, and efficient solar concentrator
US8776784B2 (en) * 2008-06-27 2014-07-15 The Boeing Company Solar power device
US20100051015A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Ammar Danny F Linear solar energy collection system
US20100051018A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Ammar Danny F Linear solar energy collection system with secondary and tertiary reflectors
JP5192946B2 (ja) * 2008-09-04 2013-05-08 川崎重工業株式会社 太陽熱発電設備における集光装置のクリーニング装置
US20100071768A1 (en) * 2008-09-25 2010-03-25 Solapoint Corporation Enhanced solar collector
EP2331885A4 (en) * 2008-10-01 2014-07-09 Polk Steven SOLAR COLLECTOR
WO2010067209A2 (en) * 2008-12-08 2010-06-17 Kyoto Energy Ltd. Mosaic solar collector
WO2010074141A1 (ja) * 2008-12-24 2010-07-01 三鷹光器株式会社 太陽光線熱変換装置
TWM362369U (en) * 2009-03-20 2009-08-01 Acpa Energy Conversion Devices Co Ltd Reflective light wavelength modulation device
US20100242953A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Ppg Industries Ohio, Inc. Solar reflecting mirror having a protective coating and method of making same
US9995507B2 (en) * 2009-04-15 2018-06-12 Richard Norman Systems for cost-effective concentration and utilization of solar energy
US20100294266A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Fung Tak Pui Jackson Concentrated solar thermal energy collection device
US20100319683A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 Solfocus, Inc. Molded Securing Device for an Optical Element
WO2011038144A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-31 Eagle Eye, Inc. Solar concentrator system with fixed primary reflector and articulating secondary mirror
US20110100456A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Walden Jack O'neal Solar Heating Apparatus
WO2011153337A2 (en) * 2010-06-02 2011-12-08 Lynn David M Solar energy collection, storage and distribution system and method
BR112013002946A2 (pt) * 2010-08-13 2018-07-03 3M Innovative Properties Co coletor concentrador de luz natural
ES2399254B1 (es) * 2010-09-27 2013-11-11 Abengoa Solar New Technologies S.A Sistema reflexivo de concentracion solar fotovoltaica
CH704005A2 (de) * 2010-10-24 2012-04-30 Airlight Energy Ip Sa Sonnenkollektor mit einer ersten Konzentratoranordnung und gegenüber dieser verschwenkbaren zweiten Konzentratoranordnung.
EP2780949A4 (en) * 2011-11-15 2015-07-22 Sunflower Corp CONCENTRATIVE PHOTOVOLTAIC COLLECTOR
ITRM20130263A1 (it) * 2013-05-03 2014-11-04 Magaldi Ind Srl Sistema di riflettori secondari ad alto livello di efficienza per l'accumulo e l'impiego di energia di origine solare

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1347068A1 (ru) 1985-11-26 1987-10-23 Предприятие П/Я М-5539 Концентратор солнечной энергии
SU1615484A1 (ru) 1988-03-21 1990-12-23 В.Г. Иванов Солнечный нагреватель
RU2034204C1 (ru) * 1992-08-18 1995-04-30 Парис Мисакович Геруни Солнечная электростанция (варианты)
WO1995015465A1 (en) * 1993-12-03 1995-06-08 Allan James Yeomans Radiant energy collecting apparatus
RU2188987C2 (ru) * 2000-04-13 2002-09-10 Симонов Николай Гаврилович Концентратор солнечной энергии

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2799794A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686495C1 (ru) * 2018-08-24 2019-04-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) Концентратор солнечного излучения
CN112018485A (zh) * 2020-08-26 2020-12-01 宣城顺心信息技术服务有限公司 一种适用于昼夜温差大环境的通信天线

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014015076A2 (pt) 2017-04-25
IL233431A0 (en) 2014-08-31
EP2799794A4 (en) 2015-08-26
CN104067069A (zh) 2014-09-24
EA030864B1 (ru) 2018-10-31
EP2799794B1 (en) 2019-05-08
EP2799794A1 (en) 2014-11-05
EA201400632A1 (ru) 2014-09-30
MX2014007995A (es) 2015-04-10
BR112014015076B1 (pt) 2019-10-01
CN104067069B (zh) 2017-07-14
ZA201404506B (en) 2015-09-30
AU2011385335A1 (en) 2014-07-17
KR20140101413A (ko) 2014-08-19
JP2015508484A (ja) 2015-03-19
KR101767362B1 (ko) 2017-08-10
KR20170049627A (ko) 2017-05-10
JP6249175B2 (ja) 2017-12-20
US20140318531A1 (en) 2014-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012038954A (ja) 集光型太陽光発電システム
AU2014261039B2 (en) System of secondary reflectors with high level of efficiency for storage and use of energy from a solar source
EP2962149B1 (en) Light-concentrating lens assembly for a solar energy recovery system
WO2010033952A1 (en) Configuration and tracking of 2-d modular heliostat
US20160079461A1 (en) Solar generator with focusing optics including toroidal arc lenses
AU2012101946A6 (en) Energy convertor/concentrator system
US20130146124A1 (en) Large-scale integrated radiant energy collector
CN105324935B (zh) 用于高效率定焦聚光式太阳能热发电厂的装置和方法
RU2011122751A (ru) Солнечный концентраторный модуль (варианты)
WO2013100780A1 (ru) Устройство для концентрации энергии
MX2014015683A (es) Campo mixto de heliostatos.
US20140048117A1 (en) Solar energy systems using external reflectors
CN101345496A (zh) 球面反射镜组合式聚光发电装置
Tamaura et al. Cross linear solar concentration system for CSP
EP3559562B1 (en) Solar concentrator
US11049984B2 (en) Optimized static radiation collector
RU2044226C1 (ru) Солнечная установка
Spirkl et al. Non-axisymmetric reflectors concentrating radiation from an asymmetric heliostat field onto a circular absorber
CN112437857A (zh) 太阳能集中系统
Segal Optimization of heliostat field layout for the beam down optics
JP2014199167A (ja) 太陽光集光システム
RU2007141560A (ru) Солнечная энергетическая установка с концентратором и системой вторичных отражателей
JP2013200045A (ja) 太陽光集光用反射装置
JP2014055685A (ja) 太陽光集光装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11878666

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014550237

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14366555

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 233431

Country of ref document: IL

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2014/007995

Country of ref document: MX

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201400632

Country of ref document: EA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147018791

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011385335

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20111229

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011878666

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014015076

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014015076

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140620