Использование концентраторов в комбинированных солнечных установках

Для повышения мощностных характеристик комбинированных солнечных установок различных модификаций во многих случаях применяют концентраторы солнечной энергии. В данном случае речь идет о комбинированных установках различных форм и размеров. И соответственно о концентраторах солнечной энергии имеющих как параболические формы с высокими коэффициентами концентрации, так и плоские форму различных размеров, для слабоконцентрирующих систем.

В Государственном научном центре «НПО Астрофизика» (Российская федерация), разработана автономная гелиоэлектрическая установка с плоскими зеркальными концентраторами с пиковой мощностью 1,5 кВт, предназначена для электрообеспечения индивидуального потребителя. В основе этой установки использованы фотоэлектрические модули в сочетании с тепловыми коллекторами, находящимися под зеркалами концентраторов, покрытыми селективным материалом, пропускающим тепловые лучи. Аналогом этой установки является установка ГЭУ-250 рассчитанная на выработку до 250 Вт, электрической мощности.

Следующий класс солнечных энергетических установок использует концентраторы параболоцилиндрической формы отражающей поверхности, имеющих на порядок выше в сравнении с вышерассмотренными установками коэффициент концентрации.

Экспериментальная автономная солнечная фотоэлектрическая установка (шифр СФЭУ-1), была разработана в 2000-2002 гг. Она обеспечивает комбинированную выработку электрической и тепловой энергий и предназначена для использования в качестве модуля солнечной электрической станции блочно-модульной конструкции. Оборудование установки установлено на одноосевом опорно-поворотном устройстве с системой автоматического слежения за движением Солнца, на двух плечах которого расположены две концентрирующие солнечное излучение системы.

В конце 90-х годов прошлого столетия в ГНЦ ГУП «НПО Астрофизика» была разработана и испытана в условиях, как средних широт, так и на юге России (г. Кисловодск) солнечная установка с составным концентратором параболоидной формы, обладающая повышенным (до 3000 раз) коэффициентом концентрации. Эта установка предназначена для отработки технологий получения высококонцентрированного солнечного излучения в пятне, соизмеримом с диаметром полостных приемников реальных тепловых машин, например, двигатель Стирлинга, кроме того, установка может быть использована в замкнутых термохимических циклах для получения синтез-газа [41].

Для повышения мощностных характеристик комбинированных солнечных установок, в основе которых находится плоский солнечный коллектор, и плоские фотоэлектрические панели целесообразно применять концентраторы солнечной энергии. Эти концентраторы представляют собой плоские фоклины с небольшим коэффициентом концентрации и равномерным отражением по приёмной поверхности лучевого потока. Отражающие поверхности этих концентраторов можно производить из дешевых материалов, при этом степень концентрации не уменьшается. Слабоконцентрирущие системы в этих установках необходимо применять ещё и потому, что в основе солнечных установок исследуемых в данной работе находятся серийные коллектора и фотоэлектрические преобразователи, не рассчитанные на концентрированное излучение. Незначительное же увеличение коэффициента концентрации (в 2-3 раза) не оказывает негативного воздействия на серийные фотоэлектрические модули и тепловые коллекторы.

Литература по дисциплине:

1. Дж. Даффи, У.А. Бекман. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. Пер. с англ. М.: Мир. 1977 г.. п. 1, 2, 3, 4.

2. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М. Энергоатомиздат. 1991.

3. Андреев В.М. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. М. Наука. 1989.

4. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. Пер. с англ. М. Энергоатомиздат. 1983.

5. У.А. Бекман, С. Клейн, Дж. Даффи. Расчёт систем солнечного теплоснабжения. Пер. с англ. М. Энергоиздат. 1982.

6. В.В.Кувшинов / Применение солнечной энергии (методическое пособие для проведения лабораторных работ) // СНУЯЭ и П, 2011.

7. Колтун М.М. Оптика и метрология солнечных элементов. М. Мир. 1985.

8. Мхитарян Н.М. Гелиоэнергетика, системы, технологии, применение. Киев. Наукова думка. 1995.

9. В.В.Кувшинов, В.А. Сафонов, И.Н. Стаценко. Применение солнечной энергии (методическое пособие для проведения лабораторных работ). СНУЯЭ и П. 2005.