ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F03G6/00 F03B9/00 F24J2/42 

Изобретение предназначено для преобразования солнечной энергии в электрическую и может найти применение при строительстве электростанций.

Известна энергетическая установка, которая содержит прозрачный коллектор, воздуховод, турбины и концентраторы солнечной энергии, расположенные под прозрачным покрытием.

Недостатки этой установки: невысокая эффективность, т. к. концентраторы расположены так, что препятствуют свободному перемещению воздушного потока, функциональное применение концентраторов нагревом воздуха, температуры нагрева невелики, отсутствует накопитель солнечной (тепловой) энергии.

Наиболее близкой к заявляемому по количеству общих признаков является энергетическая установка, содержащая воздуховод, коллектор с прозрачным покрытием и размещенной в нем поглощающей подложкой, расположенной в фокальной плоскости концентрирующих элементов, нагреваемый элемент, контактирующий с нижней поверхностью подложки, и воздушную турбину.

Однако у этой установки также низкая эффективность использования солнечной энергии, так как концентраторы здесь преобразуют падающее излучение в ограниченном угле на малой площадке, нет аккумуляторов тепла, нет дополнительных преобразователей солнечной энергии.

Цель изобретения - повышение использования солнечной энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в энергетической установке, содержащей воздуховод, коллектор с прозрачным покрытием и размещенной в нем поглощающей солнечное излучение подложкой, расположенной в фокусе концентрирующих элементов, нагреваемый элемент, контактирующий с нижней поверхностью подложки, и воздушную турбину, концентрирующие элементы служат прозрачным покрытием, а подложка снабжена ребрами. При этом нагреваемый элемент может быть выполнен в виде аккумулятора тепла. Установка может дополнительно содержать термоэлементы, горячие спаи которых служат нагреваемым элементом, а холодные расположены в потоке холодного воздуха.

На фиг. 1 схематически изображена энергетическая установка, размещенная на склоне; на фиг. 2 и 3-концентрирующие и аккумулирующие элементы установки; на фиг. 4 и 5 - формы концентрирующих элементов прозрачного покрытия коллектора при центральном расположении воздуховода.

Буквами на чертежах обозначены: В - направление потока воздуха; И - направление солнечного излучения.

Энергетическая установка содержит коллектор 1 с прозрачным покрытием 2 и поглощающей солнечное излучение подложкой 3. Прозрачное покрытие 2 выполнено в виде концентрирующих элементов 4, в фокусе которых размещена подложка 3, контактирующая нижней частью с нагреваемым элементом 5. При этом нагреваемый элемент может быть выполнен в виде теплоаккуумулятора, например, в форме труб 6 с теплоносителем.

Коллектор 1 сообщен с воздуховодом 7, в верхней части которого размещена воздушная турбина 8.

При этом подложка 3 снабжена ребрами 9, обеспечивающими интенсивную передачу тепла с подложки воздушному потоку. В целях более эффективного использования солнечной энергии установка может быть снабжена термоэлементами 10, горячие спаи которых служат нагреваемым элементом 5, а холодные спаи размещены в потоке холодного воздуха.

Работает установка следующим образом. Солнечное излучение И направляется концентрирующими элементами 4 прозрачного покрытия 2 на подложку 3. Часть излучения поглощается воздухом, но основная его доля поглощается подложкой 3. Далее от подложки 3 тепловая энергия посредством ребер 9 частично идет на радиационно-конвективный теплообмен с объемом воздуха, а часть может идти на нагрев объема материала элемента 5 (фиг. 2). Благодаря концентрации солнечного излучения на подложке 3 ее температура может достичь высоких значений (более 100^оС). За счет возникших перепадов температур и давлений под покрытием 2 и на выходе воздуховода 7 образуется движение воздуха вверх с большой скоростью (до 70 м/с) по воздуховоду 7 (фиг. 1), где при воздействии на турбину 8 вырабатывается электроэнергия. Воздушный поток способствует одновременно охлаждению холодных спаев термоэлементов 10, горячие спаи которых нагреваются на подложке 3, так получается дополнительная электроэнергия. В ночное время и зимой нагрев воздуха осуществляется от теплового аккумулятора (фиг. 2) или труб 6 с теплоносителем (фиг. 3). При необходимости установка может работать как тепловой коллектор. Благодаря интенсивному облучению и нагреву подложки описанной установки достигаются температура и мощность гораздо выше, чем у аналогов и прототипа, пpичем здесь концентраторы, выполняя функцию покрытия, препятствуют потерям тепла, что повышает эффективность установки.

Описанная установка может найти применение как при создании установок малой мощности, так и крупных термовоздушных электростанций (десятки и сотни мегаватт). Благодаря очень низкой стоимости электроэнергии и экологической безвредности такая энергетическая установка (электростанция) может уже сейчас успешно конкурировать с АЭС и ТЭС.

Использование: в устройствах для преобразования солнечной энергии в электрическую. Сущность изобретения: энергетическая установка содержит воздуховод, коллектор с прозрачным покрытием и размещенной в нем поглощающей солнечное излучение подложкой 3, расположенной в фокусе концентрирующих элементов 4, нагреваемый элемент 5, контактирующий с нижней поверхностью подложки, и воздушную турбину. Концентрирующие элементы 4 служат прозрачным покрытием, подложка 3 со стороны воздуховода снабжена ребрами 9, а нагреваемый элемент 5 выполнен в виде аккумулятора тепла. Кроме того, установка содержит термоэлементы 10, горячие спаи которых служат нагреваемыми элементами, а холодные расположены в потоке холодного воздуха. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая воздуховод с прозрачным покрытием и поглощающей солнечное излучение подложкой, расположенной в фокусе концентрирующих элементов, нагреваемый элемент, контактирующий с нижней поверхностью подложки, отличающаяся тем, что концентрирующие элементы служат прозрачным покрытием, а подложка со стороны воздуховода снабжена ребрами. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что нагреваемый элемент выполнен в виде аккумулятора тепла. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит термоэлементы, горячие спаи которых служат нагреваемым элементом, а холодные расположены в потоке холодного воздуха.