ГЕЛИОУСТАНОВКА Российский патент 2003 года по МПК F24J2/14 F24J2/52 

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в устройствах, концентрирующих солнечное излучение.

Из уровня техники известны гелиоустановки, содержащие зеркальный концентратор солнечной энергии, в фокусе которого расположен приемник излучения, выполненный в виде теплообменника (SU 1190154 А1, F 24 J 1/00, 1985), фотоэлектрического или термоэмиссионного преобразователя (SU 1274032 F1, H 01 L 31/00, 1987; SU 1825071 А1, F 24 J 2/00, 1996).

Основным недостатком такого решения, даже при выполнении концентратора поворотным для ориентации на Солнце, является малая эффективность использования солнечной энергии.

Наиболее близкой к изобретению является гелиоустановка, содержащая несколько концентраторов, снабженных приводами, систему слежения за Солнцем с блоком управления приводами, обеспечивающую возможность автоматической ориентации, и неподвижно закрепленный приемник излучения (SU 1141275 А 1, F 24 J 2/00, 1985).

Однако система слежения за Солнцем достаточно сложна и дорога, что делает экономически нерациональным применение подобной гелиоустановки в народном хозяйстве.

Изобретение направлено на создание гелиоустановки с конструктивно простым выполнением привода концентраторов и системой слежения за Солнцем, обеспечивающей эффективное использование солнечной энергии.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в гелиоустановке, содержащей концентратор излучения, снабженный приводом, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения, согласно изобретению привод выполнен с возможностью обеспечения прямолинейного, возвратно-поступательного перемещения концентратора, при этом концентратор выполнен зеркальным с цилиндрической поверхностью, текущее значение радиуса направляющей которой имеет отклонение от среднего значения, соответствующего радиусу окружности направляющей кругового цилиндра, не более чем на ±10%, а приемник излучения - фотоэлектрический преобразователь размещен в фокальной плоскости.

Предпочтительно выполнение гелиоустановки с несколькими концентраторами излучения, в фокальной плоскости каждого из которых неподвижно размещен фотоэлектрический преобразователь, при этом концентраторы имеют общий привод, обеспечивающий их плоско-параллельное перемещение.

Плоско-параллельное, прямолинейное перемещение концентраторов обусловливает простоту конструкции привода системы слежения за Солнцем и надежность управления гелиоустановкой для равномерного и эффективного направления солнечных лучей, отраженных цилиндрической поверхностью концентраторов на неподвижные приемники излучения - фотоэлектрические преобразователи, что при выбранном соотношении геометрических параметров повышает рентабельность прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

На фиг. 1 схематично представлен общий вид гелиоустановки; на фиг.2 - концентратор.

Гелиоустановка содержит зеркальные цилиндрические концентраторы 1 излучения, снабженные общим приводом 2, обеспечивающим возможность прямолинейного, возвратно-поступательного (плоско-параллельного) перемещения концентраторов 1, систему слежения за Солнцем с блоком управления (не показано) приводом 2 и неподвижно закрепленные приемники излучения, выполненные в виде фотоэлектрических преобразователей 3, установленных в фокальной плоскости.

При этом гелиоустановка характеризуется следующим соотношением геометрических характеристик:


где среднее значение радиуса направляющей, соответствующее радиусу окружности - направляющей кругового цилиндра;
R_i - текущее значение радиуса направляющей цилиндрической поверхности концентратора;
L - расстояние от плоскости размещения фотоэлектрического преобразователя до цилиндрической поверхности концентратора.

Гелиоустановка работает следующим образом.

Солнечные лучи, отраженные зеркальными концентраторами 1, попадают на фотоэлектрические преобразователи 3, в которых происходит прямое преобразование световой энергии солнечного излучения в электрическую. В процессе ориентации на Солнце система слежения, управляя приводом 2, реализует такое одномерное (прямолинейное, плоско-параллельное) перемещение зеркальных концентраторов 1 (показано пунктиром), при котором отраженные солнечные лучи за счет выбранного сочетания формы концентраторов 1 и места расположения приемников излучения постоянно направляются и равномерно распределяются по рабочей поверхности фотоэлектрических преобразователей 3, что при конструктивной простоте привода 2 и системы слежения и обеспечивает эффективность использования гелиоустановки для непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую даже при выполнении поверхности концентраторов 1 с заданным отклонением от кругового цилиндра.

Изобретение относится к гелиотехники и может быть использовано в устройствах, концентрирующих солнечное излучение. Гелиоустановка содержит концентратор излучения, снабженный приводом, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения, при этом привод выполнен с возможностью обеспечения прямолинейного возвратно-поступательного перемещения концентратора, а концентратор выполнен зеркальным с цилиндрической поверхностью, текущее значение радиуса направляющей которой имеет отклонение от среднего значения, соответствующего радиусу окружности направляющей кругового цилиндра, не более чем на ±10%, а приемник излучения - фотоэлектрический преобразователь размещен в фокальной плоскости. Предпочтительно выполнение гелиоустановки с несколькими концентраторами излучения, в фокальной плоскости каждого из которых неподвижно размещен фотоэлектрический преобразователь, при этом концентраторы имеют общий привод, обеспечивающий их плоско-параллельное перемещение. Использование изобретения должно обеспечить упрощение выполнения привода концентраторов системы слежения за Солнцем и эффективное использование солнечной энергии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гелиоустановка, содержащая концентратор излучения, снабженный приводом, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения, отличающаяся тем, что привод выполнен с возможностью обеспечения прямолинейного возвратно-поступательного перемещения концентратора, при этом концентратор выполнен зеркальным с цилиндрической поверхностью, текущее значение радиуса направляющей которой имеет отклонение от среднего значения, соответствующего радиусу окружности направляющей кругового цилиндра, не более чем на ±10%, а приемник излучения - фотоэлектрический преобразователь размещен в фокальной плоскости. 2. Гелиоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена с несколькими концентраторами излучения, в фокальной плоскости каждого из которых неподвижно размещен фотоэлектрический преобразователь, при этом концентраторы имеют общий привод, обеспечивающий их плоско-параллельное перемещение.