Солнечная комбинированная концентрирующая энергоустановка
Владельцы патента RU 2285210:
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) (RU)
Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к высокоэффективным концентрирующим солнечным энергоустановкам. В солнечной комбинированной концентрирующей энергоустановке, содержащей первичный и вторичный зеркальные концентраторы, датчик слежения, приемник, расположенный в вершине первичного концентратора перпендикулярно его оптической оси с охлаждающим устройством, согласно изобретению в центральной части первичного конического концентратора со сквозным отверстием соосно его оптической оси размещен датчик слежения, расположенный внутри вторичного полупараболоидного концентратора, развернутого на 360° вокруг оптической оси конического концентратора, при этом на внешней стороне вторичного полупараболоидного концентратора размещены термоэлементы, а фотоэлементы размещены на поверхности полого трубчатого теплоносителя в форме круга с входным и выходным отверстиями, причем основания первичного конического концентратора, датчика слежения, вторичного полупараболоидного концентратора и полый трубчатый теплоноситель в форме круга закреплены на изоляторной соединительной плоской круговой шайбе. Изобретение должно обеспечить расширение видов преобразования солнечного излучения как в виде энергии электрического тока, так и в виде тепловой энергии для нагрева воды. 2 ил.
Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к высокоэффективным концентрирующим солнечным энергоустановкам.
При этом стоимость вырабатываемой энергии может быть снижена пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения.
На пути практической реализации различных методов преобразования сильно концентрированного солнечного излучения возникает проблема разработки и создания комбинированных солнечных энергоустановок, вырабатывающих одновременно различные виды энергии, как например тепловую и электрическую энергию.
Необходимость в этом особенно актуальна при использовании в солнечной энергетике дефицитных и очень дорогих полупроводниковых материалов.
Известна солнечная концентрирующая энергоустановка (Ж.И.Алферов. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Ленинград. Наука. 1989. С.301).
Недостаток известной энергоустановки заключается в ограниченности вида преобразования концентрированного солнечного излучения только в электрическую энергию.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является проект солнечной концентрирующей энергетической установки Кассегрена (ДСК), разработанный фирмой TRW (США) согласно конструктивной схеме ДСК и расчетной схеме ДСК (ред. Ж.И.Алферов. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Ленинград. Наука. 1989. С.299, с.281, с.233).
Известная концентрирующая двухзеркальная система Кассергена (ДСК) содержит первичный и вторичный зеркальные концентраторы, датчик слежения, приемник, расположенный в вершине первичного концентратора перпендикулярно его оптической оси с охлаждающим устройством.
Существенным недостатком известной солнечной концентрирующей энергоустановки с ДСК является ограниченность вида преобразования солнечного излучения только в электрическую энергию.
Задачей изобретения является расширение возможностей видов преобразования солнечного излучения концентрирующей энергоустановкой как в виде энергии электрического тока, так и в виде тепловой энергии для нагрева воды.
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность создания высокоэффективной концентрирующей комбинированной солнечной энергоустановки, преобразовывающей одновременно солнечную энергию в тепловую энергию для нагрева воды и в электрическую энергию для потребителя.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой солнечной комбинированной концентрирующей энергоустановке, содержащей первичный и вторичный зеркальные концентраторы, датчик слежения, приемник, расположенный в вершине первичного концентратора перпендикулярно его оптической оси с охлаждающим устройством, в центральной части первичного конического концентратора со сквозным отверстием соосно его оптической оси размещен датчик слежения, расположенный внутри вторичного полупараболоидного концентратора, развернутого на 360° вокруг оптической оси конического концентратора, при этом на внешней стороне вторичного полупараболоидного концентратора размещены термоэлементы, а фотоэлементы размещены на поверхности полого трубчатого теплоносителя в форме круга с входным и выходным отверстиями, причем основания первичного конического концентратора, датчика слежения, вторичного полупараболоидного концентратора и полый трубчатый теплоноситель в форме круга закреплены на изоляторной соединительной плоской круговой шайбе.
При вращении полупараболической линии вокруг оптической оси конического концентратора на 360° получаем поверхность в виде вышеупомянутого вторичного полупараболоидного концентратора, развернутого на 360° вокруг оптической оси конического концентратора.
Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2.
На фиг.1 представлена общая схема предлагаемой солнечной комбинированной концентрирующей энергоустановки (вид спереди).
На фиг.2 представлена схема солнечной комбинированной концентрирующей энергоустановки (вид сверху).
Солнечная комбинированная концентрирующая энергоустановка содержит первичный конический концентратор 1, изоляторную соединительную плоскую круговую шайбу 2, центральное сквозное отверстие 3 первичного конического концентратора 1, датчик слежения 4, фотоэлементы 5 датчика слежения 4, перегородки 6 датчика слежения 4, полый трубчатый теплоноситель в форме круга 7, фотоэлементы 8 на внешней поверхности полого трубчатого теплоносителя в форме круга 7, вторичный полупараболоидный, развернутый на 360° концентратор 9, термоэлементы 10 на внешней стороне вторичного полупараболоидного, развернутого на 360° концентратора 9, входное отверстие 11 кругового трубчатого полого теплоносителя 7, выходное отверстие 12 кругового трубчатого теплоносителя 7.
Солнечная комбинированная концентрирующая энергоустановка работает следующим образом.
Первичный конический концентратор 1 собирает солнечные лучи благодаря точному наведению датчика слежения 4 на зеркальную поверхность вторичного полупараболоидного, развернутого на 360° концентратора 9, отраженные солнечные лучи которой концентрируются в пространстве на внешней поверхности полого трубчатого теплоносителя в форме круга 7 с фотоэлементами 8. При этом вода, протекающая через полый трубчатый теплоноситель в форме круга 7, успевает сильно нагреться, дополнительно отбирая тепло и охлаждая фотоэлементы 8. На внешней стороне нагретого сконцентрированным световым потоком вторичного полупараболоидного, развернутого на 360° концентратора закреплены термоэлементы для получения дополнительной электрической энергии.
Солнечная комбинированная концентрирующая энергоустановка, содержащая первичный и вторичный зеркальные концентраторы, датчик слежения, приемник, расположенный в вершине первичного концентратора перпендикулярно его оптической оси с охлаждающим устройством, отличающаяся тем, что в центральной части первичного конического концентратора со сквозным отверстием соосно с его оптической осью размещен датчик слежения, расположенный внутри вторичного полупараболоидного концентратора, развернутого на 360° вокруг оптической оси конического концентратора, при этом на внешней стороне вторичного полупараболоидного концентратора размещены термоэлементы, а фотоэлементы размещены на поверхности полого трубчатого теплоносителя в форме круга с входным и выходным отверстиями, причем основания первичного конического концентратора, датчика слежения, вторичного полупараболоидного концентратора и полый трубчатый теплоноситель в форме круга закреплены на изоляторной соединительной плоской круговой шайбе.
