Модуль солнечной электростанции

Изобретение относится к автономным солнечным электростанциям на основе фотоэлектрических преобразователей. Модуль солнечной электростанции содержит параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, несущую конструкцию с фотоэлектрическим датчиком и фотоэлектрическим преобразователем, расположенным по фокусной линии параболоцилиндрического концентратора, установленного на штанге поворотного механизма с возможностью поворота вокруг оси на угол не менее 180°, причем ось расположена в одной плоскости с активной поверхностью фотоэлектрического преобразователя, а вход поворотного механизма соединен с выходом фотоэлектрического датчика. Предлагаемое изобретение должно обеспечить увеличение времени работы фотоэлектрических преобразователей в номинальном режиме путем исключения их перегрева. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к солнечным электростанциям.

Известен солнечный модуль со стационарным концентратором /1/, состоящий из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α, и воспринимающую поверхность излучения длиной D₁, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора. Концентратор содержит дополнительные участки ветвей парабол, расположенных от точек касания касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, до точек касания касательных, расположенных под углами β к плоскости симметрии концентратора, причем β<α, с шириной воспринимающей поверхности D₂, причем D₂>D₁.

Недостатком конструкции этого солнечного модуля является концентрирование солнечной энергии при различных погодных условиях, вследствие чего в солнечную погоду фотоэлектрический преобразователь перегревается, т.е. снижается надежность и КПД.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является гелиоэнергетическая установка /2/, содержащая несущую конструкцию с закрепленными на ней параболоцилиндрическим концентратором, выполненным из набора плоских зеркальных фацет, соединенную с выходом блока слежения за Солнцем, и протяженный фотоэлектрический преобразователь, расположенный по фокусной линии параболоцилиндрического концентратора. На несущей конструкции за параболоцилиндрическим концентратором соосно ему установлен эллиптический отражатель, один фокус которого совмещен с фокусом параболоцилиндрического концентратора, во втором фокусе которого установлен фотоэлектрический датчик, выход которого соединен с входом блока слежения за Солнцем, а с тыльной стороны каждой из зеркальных фацет на ее продольной оси перпендикулярно ее поверхности установлен обращенный к эллиптическому отражателю плоский отражающий элемент.

Недостатком гелиоэнергетической установки является значительное повышение температуры фотоэлектрического преобразователя при ясной погоде и высокой интенсивности солнечного излучения, что приводит к снижению КПД фотоэлектрических преобразователей, вследствие чего происходит снижение надежности (из-за перегрева полупроводниковых материалов) и удорожание установки (из-за необходимости увеличения площади фотоэлектрического преобразователя).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности, КПД фотоэлектрических преобразователей и уменьшения стоимости солнечной электростанции.

Поставленная задача решается при помощи модуля солнечной электростанции, содержащего параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, несущую конструкцию с фотоэлектрическим датчиком и фотоэлектрическим преобразователем, активная поверхность которого находится в фокусе параболоцилиндрического концентратора при интенсивности солнечного излучения, недостаточной для работы фотоэлектрического преобразователя. Параболоцилиндрический концентратор соединен штангой с осью поворотного механизма с углом поворота не менее 180°, вход поворотного механизма соединен с выходом фотоэлектрического датчика. Ось поворотного механизма расположена в одной плоскости с активной поверхностью фотоэлектрического преобразователя.

Сущность изобретения поясняется схемой, представленной на чертеже.

Модуль солнечной электростанции содержит несущую конструкцию 1, на которой закреплен фотоэлектрический преобразователь 2, имеющий активную поверхность 3. Штанга 4, установленная на оси вращения 5, жестко соединена с параболоцилиндрическим концентратором 6. При помощи поворотного механизма 7, управляемого фотоэлектрическим датчиком 8 интенсивности солнечного излучения, происходит поворот параболоцилиндрического концентратора 6 солнечной энергии.

Модуль солнечной электростанции работает следующим образом. Перед началом работы фотоэлектрический преобразователь 2 ориентируется на юг в северном полушарии или на север в южном полушарии под углом к горизонту, оптимальным для выбранного периода работы. При пасмурной погоде параболоцилиндрический концентратор 6 солнечного излучения располагается со стороны активной поверхности 3 фотоэлектрического преобразователя 2, причем ось параболоцилиндрического концентратора 6 совпадает с нормалью к плоскости фотоэлектрического преобразователя 2. Рассеянное солнечное излучение (hν) собирается параболоцилиндрическим концентратором 6 и подается на активную поверхность 3 фотоэлектрического преобразователя 2. При этом за счет концентрации рассеянного солнечного излучения на активной поверхности 3 фотоэлектрического преобразователя 2 он работает в нормальном режиме с номинальным КПД.

При ясной погоде и повышении интенсивности солнечного излучения срабатывает фотоэлектрический датчик 8 интенсивности солнечного излучения, и поворотный механизм 7 перемещает штангу 4 вокруг оси вращения 5 на угол 180°. В результате параболоцилиндрический концентратор 6 жестко соединенный со штангой 4 также поворачивается на угол 180°. На активную поверхность 3 фотоэлектрического преобразователя 2 поступает неконцентрированное солнечное излучение, обеспечивающее его работу с номинальным КПД без перегрева. При этом параболоцилиндрический концентратор 6 не затеняет фотоэлектрический преобразователь 2 при неточном наведении последнего на Солнце.

При последующем снижении интенсивности солнечного излучения менее 500 Вт/м² срабатывает фотоэлектрический датчик 8 интенсивности солнечного излучения и включает поворотный механизм 7, который путем поворота оси вращения 5 и штанги 4 на 180° возвращает концентратор 6 в исходное положение над активной поверхностью 3 фотоэлектрического преобразователя 2.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2252372, опубл. 3.12.2003.

2. Патент Российской Федерации №2222755, опубл. 17.05.2002 - прототип.

Модуль солнечной электростанции, содержащий параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, несущую конструкцию с фотоэлектрическим датчиком и фотоэлектрическим преобразователем, расположенным по фокусной линии параболоцилиндрического концентратора, отличающийся тем, что параболоцилиндрический концентратор установлен на штанге поворотного механизма с возможностью поворота вокруг оси на угол не менее 180°, причем ось расположена в одной плоскости с активной поверхностью фотоэлектрического преобразователя, а вход поворотного механизма соединен с выходом фотоэлектрического датчика.