СОЛНЕЧНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИЛЬНОКОНЦЕНТРИРУЮЩАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА Российский патент 2012 года по МПК H02N6/00 F24J2/12 F24J2/18 

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к высокоэффективным солнечным сильноконцентрирующим энергетическим установкам.

При этом стоимость вырабатываемой энергии может быть снижена пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения.

Необходимость в этом особенно актуальна при использовании в крупномасштабной солнечной энергетике дефицитных и очень дорогих полупроводниковых материалов, приемников с лазерным излучением и других дорогостоящих приемников преобразователей.

Известна солнечная энергоустановка с концентратором (Ж.И.Алферов. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Ленинград, Наука, 1989. С.301).

Недостаток известной энергоустановки - в ограниченности вида преобразования солнечного излучения приемником только в электрическую энергию.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является проект солнечной энергетической установки с двухзеркальной сильноконцентрирующей системой Кассегрена (ДСК), разработанной фирмой TRW (США) согласно конструктивной схемы ДСК и расчетной схемы ДСК (Ж.И. Алферов. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Ленинград, Наука, 1989. С.299, С.281, С.233).

Известная сильноконцентрирующая двухзеркальная система Кассергена (ДСК) состоит из соосных поверхностей вращения второго порядка, а именно первичного концентратора-параболоида и вторичного концентратора-гиперболоида, причем приемник преобразователь расположен в вершине первичного концентратора-параболоида.

Существенным недостатком известной солнечной сильноконцентрирующей энергоустановки с ДСК является ограниченность вида преобразования солнечного излучения приемником только в электрическую энергию и сильный его нагрев.

Задачей изобретения является расширение возможностей видов преобразования приемником солнечной энергоустановки с сильноконцентрирующей системой и снижение нагрева приемника.

Таким образом, в результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность создания солнечной многофункциональной сильноконцентрирующей энергоустановки, позволяющей преобразовывать солнечную энергию при более низкой температуре приемника не только в электричество, но и в механическую энергию (солнечный двигатель, солнечный гироскоп), в энергию монохроматического излучения (солнечный лазер), а также в электромагнитную энергию радиопередатчика при радиосвязи (солнечный локатор для разведки цели и т.д.).

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой солнечной многофункциональной сильноконцентрирующой энергоустановке, содержащей первичный и вторичный концентраторы, приемник, расположенный в вершине первичного концентратора перпендикулярно его оптической оси с охлаждающим устройством, в центральной части общего конического концентратора, который выполнен стеклянным, со сквозным отверстием перпендикулярно его оптической оси распложены первичный концентратор-параболоид и вторичный концентратор-гиперболоид с разворотом их образующих вокруг оптической оси общего конического концентратора на 360° и закреплены на нем с помощью держателей, причем приемник, расположенный в вершине первичного концентратора-параболоида, закреплен на нем с помощью держателя и имеет цилиндрическую форму, вытянутую вдоль оптической оси общего конического стеклянного концентратора, а развернутые на 360° первичный концентратор-параболоид, вторичный концентратор-гиперболоид и основание общего стеклянного конического концентратора закреплены на охлаждающем устройстве-радиаторе, в котором выполнены цилиндрические отверстия-дырки, причем на внутреннюю поверхность общего конического стеклянного концентратора нанесено селективное покрытие.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлена общая схема предлагаемой солнечной многофункциональной сильноконцентрирующей энергоустановки (вид спереди).

На фиг.2 представлена схема солнечной многофункциональной сильноконцентрирующей энергоустановки (вид сверху).

Солнечная многофункциональная сильноконцентрирующая энергоустановка содержит общий стеклянный конический концентратор 1, первичный параболоидный концентратор, развернутый своей образующей 2, вокруг оптической оси общего стеклянного конического концентратора 1 на 360°, вторичный гиперболоидный концентратор, развернутый своей образующей 3 вокруг оптической оси общего стеклянного конического концентратора 1 на 360°, держатель 4 первичного параболоидного концентратора, держатель 5 вторичного гиперболоидного концентратора 3, приемник 6, держатель 7, охлаждающее устройство-радиатор 8, окно выходное 9 для лазерного излучения, цилиндрические отверстия-дырки 10 в радиаторе 8, селективное покрытие 11, нанесенное на внутреннюю поверхность общего стеклянного конического концентратора 1.

Солнечная многофункциональная сильноконцентрирующая энергоустановка работает следующим образом.

Общий стеклянный конический концентратор 1 с селективным покрытием 11 и с углом раствора в 90° собирает солнечные лучи с меньшей долей ИК солнечных лучей, выпуская их наружу, вдоль и вокруг своей оптической оси, где расположены первичный концентратор-параболоид 2 и вторичный концентратор-гиперболоид 3, развернутые своими образующими вокруг оптической оси общего стеклянного конического концентратора 1 на 360°. Приемник 6 расположен в вершине первичного концентратора-параболоида 2 и имеет цилиндрическую форму, вытянутую вдоль оптической оси общего стеклянного конического концентратора 1 с селективным покрытием 11, позволяющим выпускать наружу ИК солнечные лучи, снижая нагрев приемника 6.

Форма преобразователя приемника 6 позволяет преобразовывать концентрированную солнечную энергию, в зависимости от вида приемника 6, в электрическую, механическую, электромагнитную и другие виды энергии. В предлагаемом изобретении приемник 6 преобразовывает энергию солнечного излучения в энергию монохроматического лазерного излучения через выходное окно 9. Первичный концентратор-параболоид 2, вторичный концентратор-гиперболоид 3 и приемник 6 закреплены с помощью держателей, соответственно держателя 4, держателя 5 и держателя 7. Радиатор 8 имеет цилиндрические отверстия-дырки 10 с возможностью увеличения поверхности отвода и сброса тепла в окружающее пространство.

Изобретение относится к гелиоэнергетике, к высокоэффективным солнечным сильноконцентрирующим энергоустановкам. Технический результат состоит в преобразовании солнечной энергии при более низкой температуре приемника не только в электрическую, но и механическую энергию, энергию монохроматического излучения, а также в электромагнитную энергию радиопередатчика при радиосвязи. Солнечная энергоустановка содержит первичный и вторичный концентраторы, приемник, расположенный в вершине первичного концентратора перпендикулярно его оптической оси с охлаждающим устройством. В центральной части общего конического концентратора, выполненного стеклянным, со сквозным отверстием перпендикулярно его оптической оси распложены первичный концентратор-параболоид и вторичный концентратор-гиперболоид с разворотом их образующих вокруг оптической оси общего конического концентратора на 360° и закреплены на нем с помощью держателей. Приемник расположен в вершине первичного концентратора-параболоида, закреплен на нем с помощью держателя и имеет цилиндрическую форму, вытянутую вдоль оптической оси общего конического концентратора. Первичный концентратор-параболоид, вторичный концентратор-гиперболоид и основание общего конического концентратора закреплены на охлаждающем устройстве-радиаторе, в котором выполнены цилиндрические отверстия-дырки. На внутреннюю поверхность общего конического концентратора нанесено селективное покрытие. 2 ил.

Солнечная многофункциональная сильноконцентрирующая энергоустановка, содержащая первичный и вторичный концентраторы, приемник, расположенный в вершине первичного концентратора перпендикулярно его оптической оси с охлаждающим устройством, отличающийся тем, что в центральной части общего конического концентратора, который выполнен стеклянным со сквозным отверстием перпендикулярно его оптической оси, распложены первичный концентратор-параболоид и вторичный концентратор-гиперболоид с разворотом их образующих вокруг оптической оси общего конического концентратора на 360° и закреплены на нем с помощью держателей, причем приемник, расположенный в вершине первичного концентратора-параболоида, закреплен на нем с помощью держателя и имеет цилиндрическую форму, вытянутую вдоль оптической оси общего конического стеклянного концентратора, а развернутые на 360° первичный концентратор-параболоид, вторичный концентратор-гиперболоид и основание общего стеклянного конического концентратора закреплены на охлаждающем устройстве-радиаторе, в котором выполнены цилиндрические отверстия-дырки, причем на внутреннюю поверхность общего конического стеклянного концентратора нанесено селективное покрытие.