СОЛНЕЧНАЯ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК F24J2/42 

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики, в частности к гелиевым энергоустановкам.

Известны концентраторы солнечной энергии, которые являются отражающими (1).

Существенным недостатком отражающих концентраторов является прецизионный механизм слежения за солнцем. Они имеют большие габариты и требуют больших капитальных затрат.

В результате работы прецизионного механизма почти вся преобразованная энергия затрачивается на его работу.

Другим недостатком всех отражающих концентраторов является то, что высокотемпературный луч собирается впереди конструкции.

Поэтому все приемники солнечной энергии расположены впереди концентратора и, естественно, перекрывают часть солнечного потока на концентратор.

Дорогостоящие и сложные в изготовлении они ограничивают использование солнечной энергии.

Известно устройство для приема и транспортирования солнечной энергии, которое имеет гибкий световод, направляющий луч в любом направлении (2). Все части такого механизма неподвижны.

Однако КПД такого устройства низкий, а стоимость всей конструкции очень высока. Эксплуатация конструкции сложна.

Известен солнечный фотоэлектрический модуль с концентраторами (3).

В нем решается задача избавления от прецизионного механизма и направление сконцентрированного луча вовнутрь конструкции.

Модуль состоит из неподвижного двухступенчатого концентратора для улавливания всех лучей, падающих на приемный зрачок в течение почти всего светового дня.

Однако коэффициент концентрации лучей будет около 5.

Входной зрачок около 12 м.

Вся конструкция очень сложна и дорогостоящая, поэтому, при всех положительных качествах, не может быть широко использована.

Задачей изобретения является максимальное упрощение конструкции, повышение надежности, улучшение эффективности, снижение себестоимости для широкого использования.

Поставленная задача решается выполнением концентратора солнечной теплоэлектростанции в виде прозрачного шара, в который заливается прозрачная жидкость: летом вода, зимой спирт и т.п.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где показан общий вид солнечной теплоэлектростанции.

Солнечная теплоэлектростанция состоит из прозрачного шарообразного сосуда 1, залитого прозрачной жидкостью 2 (водой или спиртом), установленного на подставке 3, под которым помещен фотоэлектрический преобразователь (арсенид галия) 4 и тепловой коллектор 5, заполненный теплоносителем 6 (вода, масло, тосол, глицерин, парафин и т.д.), и соединенного с аккумулятором тепла (термосом) 7 с теплоизоляцией 8, заполненного теплоносителем 6, который попадает в аккумулятор тепла 7 из теплового коллектора 5, и змеевика 9, помещенного в аккумулятор тепла 7, по которому пропускается холодная вода 10 и выходит горячая вода (или пар) 11.

Работает теплоэлектростанция следующим образом.

Солнечные лучи, концентрируясь в прозрачном шарообразном сосуде 1 с прозрачной жидкостью 2, образуют сконцентрированный луч, который попадает на установленные в фокусном расстоянии приемники солнечной энергии (4, 5): фотоэлектрический преобразователь 4 и тепловой коллектор 5.

Солнце за световой день смещается вокруг шарообразного прозрачного сосуда, своебразной линзы, перемещая сконцентрированный луч, на пути которого проложен приемник солнечной энергии (4, 5).

Если приемник (4) фотоэлектрический, то вырабатывается электроэнергия. Если сконцентрированный луч используют в тепловом коллекторе (5), то в нем нагревается теплоноситель 6, который используют для получения пара или горячей воды 11.

Пар возможно направить в парогенератор для получения электричества.

Полученный горячий теплоноситель 6 накапливается в аккумуляторе тепла 7. Холодая вода 10, проходя через змеевик 9, нагревается, что дает возможность получать не только горячую воду, но и пар 11.

Аккумулятор 7 дает возможность использовать солнечную энергию не только днем, но и ночью.

Преимущество прозрачного концентратора перед отражающим очевидно. Не требует прецизионного механизма. Луч фокусируется за концентратором, что заложено в самом способе.

Прозрачный шаровой концентратор не требует сложного производства, в отличие от отражающего концентратора. Доступен, чтобы наладить производство малому бизнесу. Удобно транспортируется, если его изготовить из сверхпрочной прозрачной пленки. Легко заменяется при стихийных бедствиях (град, смерч), вандализме. А, главное, доступен по цене для каждого потребителя.

Практически прозрачный концентратор солнечных лучей своей технологичностью и дешевизной открывает дорогу для более активного использования даровой, возобновляемой, экологически чистой солнечной энергии.

Предлагаемая солнечная теплоэлектростанция, использующая принципиально новый способ концентрации солнечных лучей, может внести большой вклад в энергосберегающие технологии.

Опытный образец солнечной теплоэлектростанции опробован для получения горячей воды и пара.

Источники информации

1. Журнал "Интерсоларцентр" январь 2002 г., стр.1. Издание Российского центра солнечной энергии.

2. Устройство для приема и транспортировки солнечной энергии. Патент № 2133926. Ю.Насонов.

3. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором. Патент № 2134849. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Берсенев М.А., Кудяшев Ю.К.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к гелио-энергоустановкам, и может быть использовано для создания высокотемпературного солнечного луча, который используют для получения электроэнергии или горячей воды и пара. Солнечная теплоэлектростанция включает концентратор, приемник солнечных лучей, аккумулятор, причем концентратор выполнен в виде прозрачного шара, заполненного прозрачной жидкостью, для концентрирования луча на приемнике солнечных лучей, а аккумулятор тепла снабжен змеевиком. Изобретение должно обеспечить повышение надежности, упрощение конструкции, снижение себестоимости. 1 ил.

Солнечная теплоэлектростанция, включающая концентратор, приемник солнечных лучей, аккумулятор, отличающаяся тем, что концентратор выполнен в виде прозрачного шара, заполненного прозрачной жидкостью, для концентрирования луча на приемнике солнечных лучей, а аккумулятор тепла снабжен змеевиком.