×
04.04.2018
218.016.3413

СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ С КОНЦЕНТРАТОРОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области гелиотехники, в частности к солнечным модулям с концентраторами и фотоэлектрическими и тепловыми приемниками солнечного излучения. Солнечный модуль с концентратором содержит кольцеобразный полутороидальный зеркальный отражатель и приемник излучения с двусторонней рабочей поверхностью, установленный в центре симметрии модуля в плоскости миделя, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β. Диаметр приемника излучения равен диаметру поперечного сечения. На поверхности миделя, свободной от приемника, установлена прозрачная для излучения круговая оптическая отклоняющая система из n=1, 2, 3…m, где n - натуральное число, кольцеобразных призм с острым углом ψ между поверхностью входа и выхода лучей, плоскости поверхности входа лучей отклоняющей круговой оптической системы параллельны плоскости миделя, а угол входа лучей β, острый угол ψ и коэффициент преломления n материала отклоняющей оптической системы связаны с углом выхода лучей β соотношением, указанным в формуле изобретения. В результате использования изобретения становится возможным увеличение использования солнечного излучения с большим углом входа лучей при низком положении Солнца над горизонтом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности к солнечным модулям с концентраторами и фотоэлектрическими и тепловыми приемниками солнечного излучения.

Известен солнечный модуль с концентратором, содержащий кольцеобразный полутороидальный зеркальный отражатель и приемник излучения с двусторонней рабочей поверхностью, установленный в центре симметрии модуля в плоскости миделя, на который падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, диаметр приемника излучения равен диаметру поперечного сечения тора (патент РФ №2295675, МПК F24J 2/06, опубл. 20.03.2007 г. Бюл. №8). Полутороидальный концентратор образован разрезанием тороида на две симметричные поверхности плоскостью, проходящей через центры поперечного сечения тороида. Поперечное сечение полутороидального отражателя состоит их двух полуокружностей, которые являются образующими кольцеобразного полутороидального отражателя. Приемник излучения лицевой и тыльной рабочей поверхностью установлен в плоскости миделя. Поперечное сечение отражателя имеет радиус r и удалено от центра симметрии отражателя на расстояние R, R=r. Центр симметрии приемника совпадает с центром симметрии отражателя.

Недостатком известного солнечного модуля является неполное собирание солнечного излучения на приемнике при больших углах входа лучей.

Предложенное изобретение решает следующую техническую задачу: увеличивает оптический КПД солнечного модуля за счет концентрации излучения на приемнике излучения при больших углах падения лучей.

В результате применения предлагаемого изобретения становится возможным увеличение использования солнечного излучения с большим углом входа лучей при низком положении Солнца над горизонтом.

Технический результат достигается тем, что в солнечном модуле с концентратором, содержащем кольцеобразный полутороидальный зеркальный отражатель и приемник излучения с двусторонней рабочей поверхностью, установленный в центре симметрии модуля в плоскости миделя, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, диаметр приемника излучения равен диаметру поперечного сечения, согласно изобретению, на поверхности плоскости миделя, свободной от приемника, установлена прозрачная для излучения круговая оптическая отклоняющая система из n=1, 2, 3…m, где n - натуральное число, кольцеобразных призм с острым углом ψ между поверхностью входа и выхода лучей, плоскости поверхности входа лучей отклоняющей круговой оптической системы параллельны плоскости миделя, а угол входа лучей β0, острый угол ψ и коэффициент преломления n материала отклоняющей оптической системы связаны с углом выхода лучей β4 следующим соотношением:

В варианте конструкции солнечного модуля с концентратором острый угол ψ между поверхностями входа и выхода лучей круговой отклоняющей оптической системы одинаков для всех кольцеобразных призм.

В другом варианте конструкции солнечного модуля с концентратором острый угол ψ между поверхностями входа и выхода лучей круговой отклоняющей оптической системы увеличивается при удалении кольцеобразных призм от центра симметрии модуля с образованием линзы Френеля с фокальной областью.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 - общий вид солнечного модуля с концентратором;

на фиг. 2 - поперечное сечение солнечного модуля с концентратором в меридиональной плоскости;

на фиг. 3 - ход лучей в круговой оптической отклоняющей системе.

На фиг. 1 солнечный модуль с концентратором имеет приемник излучения 1 круглой или квадратной (показан пунктиром) формы, установленный на оси симметрии 2 модуля в плоскости миделя 3, и круговую оптическую отклоняющую систему 4 с коэффициентом преломления n на основе множества кольцеобразных призм 5, установленных на рабочей поверхности 6 (фиг. 2) модуля, на которую падает излучение 7. Оптическая отклоняющая система 4 расположена между внешней границей 8 диаметром D солнечного модуля с концентратором и внешней границей 9 приемника 1 диаметром d.

На фиг. 2 круговая оптическая отклоняющая система 4 выполнена из двух ориентированных от внешней границы 8 к центру симметрии 2 кольцеобразных призм 5 с острым углом ψ между поверхностью 10 входа и поверхностью 11 выхода лучей. Круговая оптическая отклоняющая система 4 и полутороидальный зеркальный отражатель 12 диаметром D установлены осесимметрично относительно оси симметрии 2. Диаметр D полутороидального зеркального отражателя 12 и диаметр приемника 1 d связаны соотношением D=2d. Приемник 1 встроен осесимметрично в круговую оптическую отклоняющую систему 4 и имеет две рабочие поверхности: переднюю 13, на которую падает солнечное излучение 7, и внутреннюю 14, на которую солнечное излучение поступает после отражения от полутороидального зеркального отражателя 12.

На фиг. 3 показан ход лучей в солнечном модуле с концентратором, где β0 - угол входа лучей на поверхность входа 10 в круговую оптическую отклоняющую систему 4, β1 - угол между преломленным лучом и нормалью к поверхности входа 10 лучей внутри круговой оптической отклоняющей системы 4, β2 - угол выхода лучей на поверхность выхода 11 внутри круговой оптической отклоняющей системы 4, β3 - угол выхода лучей на поверхности выхода 11 снаружи круговой оптической отклоняющей системы 4.

Угол β4 - угол входа лучей у поверхности входа 15 полутороидального зеркального отражателя 12. Углы β0, β1, β2, β3, β4 являются углами между направлениями лучей и нормалью к соответствующей поверхности. Поскольку поверхности входа 10 и 15 лучей параллельны, угол β0, ответственный за косинусные потери, равен углу β4 входа в полутороидальный зеркальный отражатель 12.

Апертурный угол α солнечного модуля с концентратором принимаем равным α=±60°, а полутороидального зеркального отражателя 12 β4max±90°. За положительное направление углов α и β принимаем углы падения солнечного излучения 7, при котором угол между лучом 7 и направлением на вершину призмы с острым углом ψ меньше 90°, и отрицательным, если больше 90°. Угол β0=0 соответствует нормальному падению солнечного излучения на поверхность входа круговой оптической отклоняющей системы.

Для лучей слева от приемника излучения на фиг. 2 и 3:

Если задано β0,

Тогда из формул (1)-(4) угол входа лучей β0, острый угол ψ и коэффициент преломления n материала отклоняющей оптической системы связаны с углом выхода лучей β4 следующим соотношением:

Из формул (5)-(8):

Для углов β2, которые больше угла полного внутреннего отражения , солнечное излучение будет распространяться к приемнику 1 внутри круговой оптической отклоняющей системы 4.

Численный расчет (1)-(4) при n=1,5, ψ=20°, β4=50°; β3=70°; β2=40,49°; β1=20,49°; β0=31,47°. По формулам (5)-(8) при n=1,5, ψ=20°, β0=30°; β1=19,57°; β2=39,57; β3=67,62°: β4=47,62.

Формулы (1)-(8) справедливы и для лучей 7 справа от приемника 1 на фиг. 2 и 3, но углы входа лучей 7 β0 имеют отрицательные значения.

В варианте конструкции солнечного модуля с концентратором острый угол ψ между поверхностями входа 10 и выхода лучей 11 круговой отклоняющей оптической системы не является постоянным по величине для всех кольцеобразных призм 5, а возрастает при удалении кольцеобразных призм 5 от оси симметрии 2 солнечного модуля с концентратором, как это имеет место в линзах Френеля, в которых преломленные лучи собираются в фокальной области линзы.

Солнечный модуль с концентратором работает следующим образом.

Солнечное излучение в центральной зоне диаметром d поступает на переднюю часть приемника 1, а солнечное излучение из периферийной зоны за пределами приемника 1 после преломления в круговой оптической отклоняющей системе 4 отражается от поверхности полутороидального концентратора 12 и поступает на внутреннюю поверхность приемника 1.

Геометрический коэффициент концентрации солнечного модуля с концентратором:

,

где D - диаметр полутороидального солнечного концентратора,

d - диаметр приемника.

При D=312 мм, d=156 мм, k=4.

В качестве приемника может быть использован солнечный элемент из кремния с двусторонней рабочей поверхностью, а также тепловой солнечный коллектор для горячего водоснабжения и отопления.

Преимуществом предложенного солнечного модуля по сравнению с прототипом является высокий оптический КПД за счет собирания круговой отклоняющей оптической системой лучей с большим углом входа лучей при низком положении Солнца над горизонтом. Солнечный модуль в пределах апертурного угла концентрирует прямое и рассеянное солнечное излучение.


СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ С КОНЦЕНТРАТОРОМ
СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ С КОНЦЕНТРАТОРОМ
СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ С КОНЦЕНТРАТОРОМ
СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ С КОНЦЕНТРАТОРОМ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 224 items.
10.01.2013
№216.012.1a26

Сеть автономных постов мониторинга окружающей среды (апмос)

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано в системах общего мониторинга и безопасности. Сущность: сеть включает несколько автономных постов мониторинга, включающих датчики контроля окружающей среды, видеокамеры, тепловизоры. Энергетическая площадка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472186
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1df2

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. Технический результат состоит в снижении затрат на передачу электроэнергии за счет исключения таких элементов, как ЛЭП, провода, изоляторы, кабели, а также повышении КПД. Между источником и приемником электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473160
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e89

Устройство плазменной коагуляции тканей

Изобретение относится к области медицины и медицинской технике, в частности к устройствам, используемым для бесконтактной коагуляции белков крови и тканей раневой поверхности. Устройство преобразует энергию источника питания в высокочастотную электромагнитную энергию посредством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473318
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2152

Способ и устройство для передачи электрической энергии (варианты)

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи энергии, увеличении длины линий передач и возможности передачи электроэнергии по однопроводной линии в двух направлениях между двумя энергосистемами, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474031
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.07.2013
№216.012.5847

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат состоит в упрощении генерирующего контура, повышении эффективности и снижении энергетических затрат на генерирование электромагнитных волн, а также в повышении передаваемой мощности электроэнергии. Способ заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488207
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.5848

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - упрощение генерирующего контура, повышение эффективности и повышение передаваемой мощности и электроэнергии. Согласно способу электромагнитные колебания с заданной частотой от генератора электрической энергии в электронном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488208
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.5afe

Солнечный концентраторный модуль (варианты)

Изобретение относится к гелиотехнике. Солнечный концентраторный модуль согласно изобретению содержит приемник с двусторонней рабочей поверхностью, установленный в плоскости симметрии между фокальной осью концентратора и поверхностью концентратора, выполненного в виде зеркальных отражателей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488915
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.5fc2

Устройство и способ бесконтактной передачи электрической энергии на электротранспортное средство

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для электропитания троллейбусов, электромобилей, трамваев, электротракторов, электровозов. В устройстве содержится источник энергии, преобразователь частоты, резонансный контур, повышающий резонансный высокочастотный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490146
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.694e

Электрифицированная система земледелия (варианты)

Система по первому варианту выполнения содержит тягово-транспортные агроагрегаты, установленные и движущиеся по полям упорядоченно по постоянным технологическим колеям. В системе использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492609
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.70ad

Полупроводниковый фотоэлектрический генератор (варианты)

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, и технологии их изготовления, в частности к полупроводниковым фотоэлектрическим генераторам. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор с двухсторонней рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494496
Дата охранного документа: 27.09.2013
Showing 1-10 of 113 items.
20.08.2013
№216.012.5fc2

Устройство и способ бесконтактной передачи электрической энергии на электротранспортное средство

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для электропитания троллейбусов, электромобилей, трамваев, электротракторов, электровозов. В устройстве содержится источник энергии, преобразователь частоты, резонансный контур, повышающий резонансный высокочастотный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490146
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.01.2014
№216.012.9539

Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты)

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии. В солнечном модуле с концентратором, содержащем прозрачную фокусирующую призму с углом полного внутреннего отражения где n - коэффициент преломления материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503895
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.03.2014
№216.012.aa99

Резонансный электрический конденсатор стребкова-подосинникова (варианты)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к области резонансных высокочастотных электрических конденсаторов для преобразования и передачи электрической энергии. Технический результат заключается в снижении энергетических затрат на генерирование электромагнитных волн и потерь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509388
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.03.2014
№216.012.abe4

Способ и устройство для получения водорода из воды (варианты)

Изобретение относится к области химии. Согласно первому варианту для получения водорода железные стержни изолируют от стенок реактора 1 и подают на них высоковольтный потенциал от трансформатора Тесла 14. Реактор 1 заземляют и заполняют водой до образования разряда между железными электродами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509719
Дата охранного документа: 20.03.2014
27.05.2014
№216.012.c99c

Резонансный усилитель мощности

Изобретение относится к электротехнике, в частности к резонансным преобразователям электрической энергии на основе резонансных усилителей мощности. Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления резонансного преобразователя до 2-10 и стабилизации величины коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517378
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.06.2014
№216.012.d6f1

Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии. В солнечном модуле с концентратором, содержащем прозрачные фокусирующие призмы с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей β и углом полного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520803
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.06.2014
№216.012.d822

Устройство передачи электрической энергии в ракетно-космических комплексах (варианты)

Изобретение относится к устройству для передачи электрической энергии. Технический результат - уменьшение количества и массы проводов для передачи электроэнергии в ракетно-космических (Р-К) комплексах, а также повышение качества электропитания бортовой аппаратуры. Указанный результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521108
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.07.2014
№216.012.dc4a

Полупроводниковый фотоэлектрический генератор и способ его изготовления (варианты)

Изобретение относится к оптоэлектронным приборам. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор содержит прозрачное защитное покрытие на рабочей поверхности, на которое падает излучение, и секции фотопреобразователей, соединенные оптически прозрачным герметиком с защитным покрытием. Секции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522172
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.11.2014
№216.013.067b

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам и устройствам для передачи электрической энергии. В способе передачи электрической энергии между источником и потребителем энергии с использованием в качестве проводящего канала трубопровода с жидким веществом путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533060
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.12.2014
№216.013.0ee6

Стенд для исследования резонансной системы передачи электрической энергии

Изобретение относится к испытательной технике и электрооборудованию, применяемым при передаче электрической энергии для питания электроустановок потребителей. Сущность: стенд снабжен источником переменного тока повышенной и перестраиваемой частоты, который через первый переключатель и магазин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535231
Дата охранного документа: 10.12.2014
+ добавить свой РИД