СПОСОБ ВЕЕРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F24J2/18 F24J2/42 

Применение: на удаленных объектах сельского хозяйства без стационарного энергообеспечения.

Сущность изобретения: представляет устройство веером установленных концентраторов солнечного излучения для последовательного суммирования солнечного излучения.

Технический результат: достигается эффект приема солнечной энергии заданной мощности в течение светового дня.

Прототипом данного изобретения является патент РФ №2338128. Но недостатком его является возможность приема ограниченной мощности солнечной энергии. Этот недостаток устранен в предлагаемом изобретении.

Предлагаемый способ заключается в веерной концентрации солнечного излучения. Способ обеспечивается веерным размещением концентраторов солнечного излучения, при котором сконцентрированное солнечное излучение концентратора зеркальным отражением передается на последующий концентратор, затем аналогично от одного или двух - на последующий веерный концентратор. Таким образом, суммированная энергия солнечного излучения концентраторов передается на один последующий концентратор. И так веерная концентрация солнечного излучения выполняется до последнего одиночного концентратора.

Работает устройство следующим образом: на Фиг.1 показаны - параболоидные концентраторы 1, установленные на поверхности земли с помощью стоек 3, концентрируют в фокусе солнечное излучение, показанное лучами Л₁, Л₂, Л₃, Л₄. В фокус каждого параболоида помещено зеркало 2 для отражения сфокусированного излучения на сферическую поверхность последующего концентратора. На чертеже наглядно лучами показана система последовательного суммирования концентрированного солнечного излучения. На Фиг.2 показана веерная сборка из двадцати одного концентратора n_к=21. Количество концентраторов в сборке может быть любое, в зависимости от заданной мощности солнечной энергии. Суммирование солнечного излучения показано лучами Л₁-Л₈ от первой линейки концентраторов до последнего 21-го, на котором суммарное солнечное излучение будет Л_∑. На Фиг.3 показаны три сборки солнечных концентратов n_сб=3, размещенные на местности относительно восхода и захода солнца. Оптимальная мощность солнечного излучения одной сборки концентраторов принята за единицу. На Фиг.4 цифрой обозначена часть суммарной мощности сконцентрированного солнечного излучения сборкой концентраторов при направленном, показано стрелкой, потоке освещения на фронт первой линейки концентраторов. На Фиг.5 показан график суммарного сконцентрированного солнечного излучения тремя сборками концентраторов в течение 12-ти часового дня.

Пример выполнения веерной сборки концентраторов солнечного излучения - чертеж Фиг.3: мощность Ее солнечного излучения 1 кВт/м² при оптическом КПД=0,7 составляет Е_с=0,7 кВт/м².

Площадь концентратора при диаметре 1 м составит

S_к=πr²=3,14·0,5²=0,785 м²

Пиковая тепловая мощность концентратора

P_к=E_c·S_к ⁼0,7·0,785=0,5495 кBт

Пиковая тепловая мощность всех сборок концентраторов составит

P_oбщ=P_к·n_к·n_cб=0,5495·21·3⁼34,6 кBт

Преимуществом данного устройства является возможность получения солнечной энергии в течение светового дня при минимальных материальных затратах.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам обеспечения энергией удаленных сельскохозяйственных объектов, не обеспеченных стационарным энергообеспечением. Способ веерной концентрации солнечной энергии заключается в веерной концентрации солнечного излучения, причем концентрируемое излучение одним концентратором с зеркальным отражателем передают к последующему. Устройство веерной концентрации солнечной энергии содержит параболоидные концентраторы с зеркальными отражателями в фокусе. Веерным набором заданного количества концентраторов с зеркальными отражателями в фокусе выполняют суммирование энергии солнечного излучения. Заданную мощность приема солнечного излучения получают расчетом необходимого количества веерных концентраторов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ веерной концентрации солнечной энергии заключается в веерной концентрации солнечного излучения, отличающийся тем, что концентрируемое излучение одним концентратором с зеркальным отражателем передают к последующему.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отраженные лучи концентратором на зеркальную поверхность, размещенную в фокусе концентратора, повторно отражают на сферическую поверхность последующего концентратора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оконечный суммированный поток энергии солнечного излучения со всех концентраторов направляют на последний одиночный концентратор.

4. Устройство веерной концентрации солнечной энергии содержит параболоидные концентраторы с зеркальными отражателями в фокусе, отличающееся тем, что веерным набором заданного количества концентраторов с зеркальными отражателями в фокусе выполняют суммирование энергии солнечного излучения.