Гибридный фотоэлектрический модуль
Владельцы патента RU 2731162:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям для получения электричества и тепла. В гибридном фотоэлектрическом модуле, содержащем защитное стеклянное покрытие, скоммутированные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5-2 мм, теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с абсорбером из анодированного алюминия и каналами для циркуляции теплоносителя, выполненными из сотового поликарбоната, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника. В результате использования изобретения увеличивается эффективность преобразования солнечной энергии, снижаются тепловые потери в нижней части модуля, увеличивается среднегодовая выработка тепловой энергии, снижается ее себестоимость, уменьшается масса модуля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям для получения электричества и тепла.
Известен гибридный фотоэлектрический модуль, в котором солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля, защитное стеклянное покрытие выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол, теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с патрубками для циркуляции теплоносителя, общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника (патент РФ №2546332, МПК H02S 10/00, F24J 2/42, F24J 2/18, опубл. 10.04.2015, Бюл. №10).
Недостатком известного модуля является большая материалоемкость.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является фотоэлектрический тепловой модуль, в котором теплообменник из нержавеющей стали выполнен с каналами теплоносителя V-образной, прямоугольной и сотовой формы (Mohd. Yusof Hj. Othman, Faridah Hussain, Kamaruzzman Sopian, Baharuddin Yatim & Hafidz Ruslan. Performance Study of Air-based Photovoltaic-thermal (PV/T) Collector with Different Designs of Heat Exchanger. Sains Malaysiana 42(9) (2013): 1319–1325).
Недостатками известной установки является низкий коэффициент полезного действия, большая материалоемкость.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности преобразования солнечной энергии в гибридном фотоэлектрическом модуле, снижение удельных затрат на получение электроэнергии и тепла.
В результате использования предлагаемого гибридного фотоэлектрического модуля увеличивается эффективность преобразования солнечной энергии, снижаются тепловые потери в нижней части модуля, увеличивается среднегодовая выработка тепловой энергии, снижается ее себестоимость, уменьшается масса модуля за счет того, что солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и солнечными элементами заполнено слоем силоксанового геля.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в гибридном фотоэлектрическом модуле, содержащем защитное стеклянное покрытие, скоммутированные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, согласно изобретению, солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и солнечными элементами заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5‒2 мм, теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с абсорбером из анодированного алюминия и каналами для циркуляции теплоносителя, выполненными из сотового поликарбоната, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника.
В другом варианте в гибридном фотоэлектрическом модуле теплообменник выполнен с v-образными каналами для циркуляции теплоносителя.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено поперечное сечение гибридного фотоэлектрического модуля с прямоугольными каналами теплоносителя, на фиг. 2 представлено
поперечное сечение гибридного фотоэлектрического модуля с v-образными каналами теплоносителя.
Гибридный фотоэлектрический модуль на фиг. 1 состоит из защитного стеклянного покрытия 1, последовательно скоммутированных электроизолированных с помощью слоя силоксанового геля 4 толщиной 0,5‒2 мм, солнечных элементов 2, размещенных в одном корпусе с теплообменником 3 и с защитным стеклянным покрытием 1. Теплообменник 3 выполнен в виде герметичной камеры с абсорбером 5 из анодированного алюминия и каналами 6 для циркуляции теплоносителя 7, выполненными из сотового поликарбоната.
На фиг. 2 представлено поперечное сечение гибридного фотоэлектрического модуля, в котором теплообменник 3 выполнен с v- образными каналами 6 для циркуляции теплоносителя 7.
Гибридный фотоэлектрический модуль работает следующим образом.
Последовательно соединенные электроизолированные фотоэлектрические элементы 2 (фиг. 1, 2) расположены непосредственно на поверхности алюминиевого абсорбера 5 теплообменника 3 таким образом, что, поглощая ту часть солнечного спектра, которая необходима им для фотоэлектрического преобразования и выработки электроэнергии, они, в свою очередь, отдают тепловую энергию для нагрева теплоносителя 7 в каналах 6 теплообменника 3. Теплоноситель 7, циркулируя по каналам 6 теплообменника 3, охлаждает солнечные элементы 2, за счет чего растет эффективность их работы, увеличивается общий КПД гелиоустановки, увеличивается суммарная выработка электроэнергии, а нагретый теплоноситель используется потребителем.
1. Гибридный фотоэлектрический модуль, содержащий защитное стеклянное покрытие, скоммутированные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, отличающийся тем, что солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и солнечными элементами заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5-2 мм, теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с абсорбером из анодированного алюминия и каналами для циркуляции теплоносителя, выполненными из сотового поликарбоната, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника.
2. Гибридный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что теплообменник выполнен с v-образными каналами для циркуляции теплоносителя.
