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invention
Fédération de Russie Patent RU2154776

HUB POUR modules photovoltaïques de rayonnement solaire

HUB POUR modules photovoltaïques de rayonnement solaire

Nom de l'inventeur: Strebkov Dmitry Semenovich; Tver'yanovich Edward V.
Le nom du titulaire du brevet: Strebkov Dmitry Semenovich; Tver'yanovich Edward V.
Adresse de correspondance: 109456, Moscou, 1er Veshnyakovskaya etc. 2, VIESH, ONTI et le brevetage.
Date de début du brevet: 02.12.1998

L'invention se rapporte à une ingénierie solaire, notamment pour la création Concentrateur solaire de modules solaires photovoltaïques et de leurs stations de base. Concentrateur pour le rayonnement solaire est constitué de modules photovoltaïques de matériau optiquement transparent et possède une surface d'entrée de rayonnement plus grande et une surface de sortie de rayonnement plus petits, des revêtements réfléchissants paraboliques parois latérales symétriques limitées. Nouveau dans le moyeu est que les parois latérales comportent des revêtements réfléchissants ayant une épaisseur variable de matériau optiquement transparent, avec une extension de la surface de sortie de rayonnement. Le moyeu peut avoir un axe ou plan de symétrie. L'invention permet d'augmenter l'uniformité de l'illumination de la surface de sortie de rayonnement, ce qui augmente le rendement de conversion, d'augmenter la concentration du rayonnement sur la surface de sortie, afin de réduire le poids du moyeu en raison du nombre plus faible de matériau optique nécessaire à sa production.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte à une ingénierie solaire, notamment pour la création Concentrateur solaire de modules solaires photovoltaïques et de leurs stations de base.

Connu concentrateur de rayonnement solaire (analogues) en tant que miroir parois réfléchissantes symétriques qui ont un profil en coupe transversale d'une parabole, orientées selon un angle par rapport à l'axe caractéristique de symétrie (voir. Brevet US N 3.923.381 de 02/12/75, nats.kl. 350/293 , 126/271, 350/294). Moyeux fabriqués à partir du dessus du profil en coupe transversale peut avoir un axe de symétrie et étant réalisée sous la forme de corps de révolution (Fauconnier) ou le plan de symétrie doit être exécuté et en forme de cuvette (focline). Le principe de fonctionnement de ces centres est que le rayonnement solaire qui est venu à la surface d'entrée du rayonnement dans l'angle paramétrique double, va passer à travers la surface de sortie de rayonnement qui est plus petite que la surface d'entrée. Ainsi, ces hubs peuvent fonctionner dans un état stationnaire, jusqu'à ce que le soleil est dans la double angle paramétrique. Les inconvénients de ces concentrateurs avec leur travail en collaboration avec des cellules solaires photovoltaïques sont faibles concentrations, définies par les formules:

foclines K pour fl = 1 / sin (1)

Fauconnier K fc = 1 / sin 2 (2)

où - Angle Parametric. À des angles effectivement utilisés paramétriques = 15-25º concentrations de K fl = 3,8 à 2,3, K fc = 15 à 5,6.

Un autre inconvénient est la grande irrégularité de la surface de sortie de lumière d'éclairage où installé des cellules solaires, ce qui affecte négativement leur travail, ce qui réduit l'efficacité de la conversion de la lumière solaire en électricité (voir. Tver'yanovich EV Etude expérimentale des caractéristiques optiques puissance de Fauconnier, Sam concentrateurs solaires pour les centrales photovoltaïques, Energoatomisdat, TsPNTOEiEP, 1986, pp. 11-14).

Connu Hub (prototype) modules solaires pour fotoelekricheskih constitué d'un matériau optiquement transparent et ayant une grande surface d'entrée de lumière et une surface inférieure de la sortie de lumière, qui sont limités à des parois latérales paraboliques symétriques avec des revêtements réfléchissants (voir le brevet. US N 4.029.519 de 14/06/77, nat . Cl. 126/270, RS 136/89, 126/271).

Les inconvénients de l'art antérieur sont les suivants:

L'inégalité extrême de la surface de sortie d'éclairement en fonction de la valeur courante de l'angle de déviation du rayonnement solaire à partir de l'axe de symétrie du moyeu. Pour les valeurs d'angles d'inclinaison de la lumière du soleil, à proximité de l'angle paramétrique, le rayonnement solaire est en fait va pointer l'objet d'un degré élevé de concentration (quelques dizaines ou centaines). Par exemple, la non-uniformité de l'éclairement énergétique pour ces types de moyeux, défini comme le rapport de la densité maximale à la surface des valeurs minimales d'éclairement énergétique de sortie peut être 12 ou plus. Accidenté surface de l'impact négatif sur les cellules solaires photovoltaïques, ce qui réduit leur efficacité sortie d'éclairage. Par conséquent, les modules photovoltaïques avec de tels centres ne sont pas utilisées dans toute la gamme possible de la double angle paramétrique, et utilisé environ 80% de cet angle, ce qui réduit la capacité opérationnelle.

Ces concentrateurs sont lourdes en raison de la grande quantité d'un matériau optiquement transparent, parce que le la totalité de la surface intérieure du moyeu est rempli d'un matériau optiquement transparent, ce qui augmente le coût de leur coût.

En outre, ces concentrateurs ont des concentrations faibles, bien que légèrement supérieur à celui du moyeu creux tel que décrit ci-dessus, étant donné que dans les formules (1, 2) pour la déviation de soleil de l'axe de symétrie (point d'impact) sur les coins 15 - 25 °, l' angle paramétrique est réduit à l'angle de réfraction dans un matériau optiquement transparent.

L'invention résout les problèmes techniques suivants: augmenter l'uniformité de l'illumination de la surface de sortie de rayonnement, ce qui augmente l'efficacité de la conversion augmente la concentration du rayonnement sur la surface de sortie, réduit le poids du moyeu en raison du nombre plus faible de matériau optique nécessaire à sa production.

Pour atteindre ce résultat, les parois latérales sont symétriques par rapport parabolique épaisseur variable de matériau optiquement transparent, avec une extension de la surface de sortie de rayonnement, dans lequel une section transversale des parois est de coin incurvée formée par des parois paraboliques déployées par rapport à l'autre autour du sommet du coin, dans lequel les parois intérieures sont transparentes. Le moyeu peut avoir un axe de symétrie et peut être formé comme un corps de révolution. des parois latérales symétriques sont revêtues de réflexion et peuvent avoir un plan de symétrie, et le moyeu creux peut être formé.

Les caractéristiques distinctives de la solution connue la plus proche selon le brevet US N 4029519, sont les suivantes:

Le matériau optiquement transparent ne remplit pas la totalité de la cavité interne du moyeu et forme une paroi d'épaisseur variable avec le prolongement de la surface de sortie de lumière, dans lequel une section transversale des parois est de coin incurvée formée par des parois paraboliques déployées par rapport à l'autre autour du sommet du coin, tandis que les parois en forme de coin intérieurs sont transparents entrée de rayonnement. Ainsi, proposé est un moyeu creux, ce qui réduit le poids et le coût. Le moyeu a une plus grande surface d'entrée de rayonnement et la surface de sortie de lumière plus petit.

Le rayonnement optique en forme de coin est réfléchi par la paroi de façon répétée, ce qui conduit à une moyenne d'éclairement à la surface de sortie, où les cellules solaires sont installées, ce qui augmente l'efficacité de la conversion du rayonnement solaire en électricité.

Le moyeu peut avoir un axe de symétrie et étant conçu en tant que corps de rotation ou le moyeu peut avoir un plan de symétrie et étant formé creux. Lorsque l'axe de symétrie augmente de manière significative la concentration au niveau du plan de symétrie du moyeu peut fonctionner durant toute l'année sans suivre le soleil, donc d'avoir des concentrations plus élevées que dans le prototype.

Fig. 1 est un schéma en coupe transversale du concentrateur et de la lumière qui le traverse proposé.

Module solaire photovoltaïque à concentration comprend un matériau optiquement transparent et on a un rayonnement plus grande surface d'entrée 2 et la surface inférieure 3 de la sortie de rayonnement, limité parois paraboliques symétriques latérales 4 et 5 avec un revêtement 6 et 7. réfléchissantes Les parois latérales paraboliques symétriques 4 et 5 sont réalisés variables l'épaisseur t du matériau optiquement transparent 1 avec l'extension 3 pour la surface de sortie de rayonnement, dans lequel une section transversale des parois est de coin incurvée formée par des parois paraboliques 4, 5 et 8, 9, déployée par rapport à l'autre autour du sommet du coin d'un angle , Les parois internes 8 et 9 sont transparents.

figure également. 1 montre: l'angle paramétrique ; les angles d'incidence et de réfraction i + 1, r 1, i 2, etc.; la surface normale n; l'angle de réflexion totale interne r t; les diamètres de la surface d'entrée de la surface D et d de la sortie de rayonnement; Hauteur du moyeu H.

HUB POUR modules photovoltaïques de rayonnement solaire

Fig. La figure 2 montre un moyeu 10 ayant un axe de symétrie et agencé sous la forme d'un corps de révolution.

Fig. La figure 3 montre un moyeu ayant un plan de symétrie 11 et rendu creux.

Module fonctionne comme suit: le rayonnement solaire (représenté sous forme de flèches) vient à la surface d'entrée 2, se prolonge dans le moyeu à un matériau optiquement transparent 1. Examiner les progrès productive sélectionné faisceau L 1. Le faisceau L 1 tombe sur la paroi transparente intérieure 8 (9) à un angle i 1 est réfractée et pénètre dans le matériau optiquement transparent à un angle r 1 se reflète en outre par l'angle i 2 de la paroi extérieure 4 (5) par l' intermédiaire de la couche de réflexion 6 (7) et retourne à une paroi interne transparent 8 (9) sous t angle de réflexion interne totale de r. Ainsi, l'étude ne se prolonge pas au-delà de la paroi intérieure et est transparente dans la couche de matériau optiquement transparent 1, la paroi 8 pereotrazhayas (9) à la paroi 4 (5). Etant donné que l'épaisseur de paroi T pour augmenter la surface de sortie de rayonnement 3, le rayonnement sur le matériau optiquement transparent 1 est envoyé à la surface de la sortie 3 à la fois dans le développement de la fibre. Reste à un rayonnement matériau optiquement transparent 1, il est nécessaire que l'angle est égal à r t

r t = arc sin 1 / n, (3)

où n - indice de réfraction d'un matériau transparent optiquement 1.

Au bout de 1 h , le faisceau est venu à une surface intérieure d'un angle r transparent t, outre tous les angles, tels que l' angle i 3 sera plus grand que l'angle r 1, car épaisseur variable t étend à la surface de sortie de rayonnement 3. Multiple réflexion du rayonnement des parois conduisant à l'homogénéisation de la surface d'éclairage 3 sorties, ce qui crée des conditions plus favorables des cellules solaires dans l'ensemble de la double angle paramétrique.

Exemple de réalisation du concentrateur proposé en verre organique ayant un coefficient de réfraction n = 1,49. La section a les dimensions: D = taille de 44 mm, H = 45 mm, d = 16; écart d'angle Soleil de 25 o, angle paramétrique = 25º; coin incurvé de matériau optiquement transparent à la surface de sortie a une épaisseur t = 7 mm, le coin optique est formé par rotation de la parabole de la paroi externe 4 (5) selon un angle = 5,5º; le coefficient de la surface de sortie d'éclairement irrégulier à l'écart d'angle d'émission maximum ne dépassant pas 2; aire en coupe transversale d'un matériau optiquement transparent, est proportionnelle à la masse du moyeu est de 13,5 cm 2, la concentration moyenne sur la surface de sortie focline 4-16 FOCON; l' utilisation efficace des angles d'inclinaison du rayonnement solaire à partir de l'axe de symétrie du moyeu est de ± 25 °, soit utiliser efficacement toute la gamme de l'angle paramétrique surface de sortie d'émission de lumière moyenne.

Pour moyeu réalisé sur un prototype du même matériau optique et avec le même écart d'angle de ± 25 °, l' angle est paramétrique = Sin25 / n = 16,5º, la concentration de rayonnement pour focline FOCON 03.05 à 12.05, les irrégularités illuminance surface de sortie 12 et une surface en section transversale définissant une masse de moyeu soit 52 cm 2, l'angle effectif du concentrateur 16-20 o, l'angle effectif du concentrateur ± 20 o (80% de 25 o).

Ainsi, le moyeu proposé est presque 6 fois plus uniforme surface de sortie de lumière où l'énergie solaire photovoltaïque installée, ce qui augmente leur efficacité et peuvent fonctionner sur toute la plage d'angle paramétrique = 25 °, a une concentration plus élevée de rayonnement.

REVENDICATIONS

1. Le concentrateur solaire pour modules photovoltaïques, constitué d'un matériau optiquement transparent et présentant une surface d'entrée plus large de rayonnement et une surface inférieure du rayonnement de sortie, qui sont délimitées par des parois latérales avec une symétrie des revêtements réfléchissants paraboliques, caractérisé en ce que les parois sont symétriques par rapport parabolique épaisseur variable de matériau optiquement transparent l'extension de la surface de sortie de rayonnement, dans lequel les parois internes sont transparentes.

2. Le moyeu selon la revendication 1, dans lequel lesdites parois latérales symétriques présentent un axe de symétrie et le moyeu est conçu comme un corps de révolution.

3. Le concentrateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois latérales sont planes symétriques de symétrie et le concentrateur est un creux.

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Date de publication 03.02.2007gg