Солнечная фотоэлектрическая установка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Конев Сергей Владимирович Баштовой Виктор Григорьевич Иващенко Елена Юрьевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Солнечная фотоэлектрическая установка, содержащая линзы Френеля и фотоэлектрические преобразователи, отличающаяся тем, что снабжена тепловой трубой, включающей конденсатор и испаритель, причем последний соединен креплениями с линзами Френеля и содержит теплоизоляцию с образованием участков, свободных от теплоизоляции и на которые нанесено поглощающее покрытие, при этом на указанных участках размещены фотоэлектрические преобразователи, а конденсатор оснащен теплообменным аппаратом с входным и выходным патрубками. Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение в солнечных электростанциях для преобразования солнечной энергии в электрическую с одновременным получением тепловой энергии. 14485 1 2011.06.30 Известна гелиоэнергетическая установка для преобразования солнечной энергии в электрическую 1, содержащая несущую конструкцию с закрепленным на ней параболоцилиндрическим концентратором, выполненным из набора плоских зеркальных фацет,соединенную с выходом блока слежения за Солнцем, и протяженный фотоэлектрический преобразователь, расположенный по фокусной линии параболоцилиндрического концентратора. На несущей конструкции за параболоцилиндрическим концентратором соосно ему установлен эллиптический отражатель, один фокус которого совмещен с фокусом параболоцилиндрического концентратора, во втором фокусе которого установлен фотоэлектрический датчик, выход которого соединен со входом блока слежения за Солнцем, а с тыльной стороны каждой из зеркальных фацет на ее продольной оси перпендикулярно ее поверхности установлен обращенный к эллиптическому отражателю плоский отражающий элемент. Недостатком данного устройства является низкая эффективность концентрирующей системы, вследствие создания фотоэлектрическим преобразователем затенения на поверхности параболического зеркала. Наиболее близким к заявляемому объекту (прототип) является солнечная фотоэлектрическая установка 2, содержащая солнечную батарею с линзами Френеля и принимающими излучение фотоэлектрическими преобразователями, размещенная на механической системе, образованной двумя рамами - базовой рамой и подвешенной рамой. Базовая рама установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, а подвешенная рама установлена с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси от электропривода. Солнечная батарея состоит из модулей с солнечными концентраторами,расположенных на подвешенной раме в виде ступеней. Установка монтируется на любой ровной подстилающей поверхности с твердостью,достаточной для движения по ней колес базовой рамы. В подстилающей поверхности закреплена неподвижная ось азимутального вращения базовой рамы. Выполнение солнечной батареи из модулей, которые ступенчато расположены на подвешенной раме, снижает ветровую и возможную снеговую нагрузку на несущую конструкцию, что повышает надежность и долговечность установки. Наличие основного датчика и дополнительного датчика положения Солнца в системе наведения, управляющих электроприводами базовой рамы и подвешенной рамы, исключает необходимость контроля текущего положения установки, а также необходимость привязки к астрономическому времени и широте места расположения установки. Используемые в качестве датчиков положения Солнца многопереходные фотоэлементы имеют наиболее высокую чувствительность к прямому солнечному излучению. Они предотвращают срабатывание на ложные источники излучения и повышают точность слежения за видимым положением Солнца. Система слежения за Солнцем работает только при наличии прямого солнечного излучения. Повышенное выходное напряжение этих фотоэлементов позволяет использовать простую схему управления двигателями слежения. Недостатком данного устройства является низкая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую и ускоренный износ поверхности фотоэлектрических преобразователей ввиду того, что не предусмотрена система охлаждения поверхности фотоэлектрических преобразователей. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности выработки электрической энергии за счет использования тепловой энергии, полученной при охлаждении поверхности фотоэлектрических преобразователей. Задача решается за счет того, что известная солнечная фотоэлектрическая установка,содержащая линзы Френеля и фотоэлектрические преобразователи, согласно предлагаемому техническому решению, снабжена тепловой трубой, включающей конденсатор и испаритель, причем последний соединен с линзами Френеля и содержит теплоизоляцию с образованием участков, свободных от теплоизоляции и на которые, с целью повышения 2 14485 1 2011.06.30 эффективности преобразования солнечной энергии на внешней поверхности тепловой трубы под фотоэлектрическими преобразователями, нанесено поглощающее покрытие. При этом на указанных участках размещены фотоэлектрические преобразователи, а конденсатор оснащен теплообменным аппаратом с входным и выходным патрубками для передачи тепловой энергии потребителю. Использование теплоизоляции на испарителе позволяет обеспечить равномерный тепловой поток по длине тепловой трубы. На фиг. 1 показана схема солнечной энергетической установки для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую. Солнечная энергетическая установка содержит линзы Френеля 1 и фотоэлектрические преобразователи 2, вырабатывающие электрическую энергию и расположенные на внешней поверхности испарителя 3 тепловой трубы, соединенного креплениями 10 с линзами Френеля 1 и содержащего теплоизоляцию 4 с образованием участков, свободных от теплоизоляции 4, на которые нанесено поглощающее покрытие 5, при этом на указанных участках размещены фотоэлектрические преобразователи 2. Конденсатор 6 тепловой трубы соединен с теплообменным аппаратом 7 для передачи тепловой энергии потребителю,снабженным входным патрубком 8 нагреваемого теплоносителя и выходным патрубком 9 нагретого теплоносителя. Линзы Френеля 1 соединены с тепловой трубой с помощью креплений 10. Солнечная энергетическая установка работает следующим образом. Солнечное излучение проходит через линзы Френеля 1 и сконцентрированная энергия попадает на поверхность фотоэлектрических преобразователей 2, генерирующих электрическую энергию. При этом часть падающего солнечного излучения переходит в тепловую энергию, которая приводит к нагреву фотоэлектрических преобразователей 2, расположенных на внешней поверхности испарителя 3 тепловой трубы, покрытого теплоизоляцией 4 с образованием участков, свободных от теплоизоляции 4, и на которые нанесено поглощающее покрытие 5 в местах расположения фотоэлектрических преобразователей 2. Теплоизоляция 4, установленная на внешней поверхности испарителя, позволяет повысить эффективность преобразования солнечной энергии в тепловую за счет снижения теплопотерь. Отбираемая у фотоэлектрических преобразователей 2 теплота передается теплоносителю в испарителе 3 тепловой трубы. Под действием подведенной теплоты теплоноситель испаряется. Образовавшийся пар имеет высокую степень изотермичности, исходя из работы двухфазных термодинамических систем на линии насыщения. Это позволяет поддерживать на одном уровне температуру фотоэлектрических преобразователей 2 и их вольтамперные характеристики, а следовательно, и возможность компоновки в одну электрическую схему. Образовавший в испарителе пар поступает в конденсатор 6 тепловой трубы, где его теплота отводится для дальнейшего применения с помощью теплообменного аппарата 7,имеющего входной 8 и выходной 9 патрубки. Линзы Френеля 1 соединены с тепловой трубой с помощью креплений 10. Источники информации 1. Патент РФ 2222755, МПК 24 2/42 (2002.05). 2. Патент РФ 2286517, МПК 24 2/42 (2006.01) (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3