Емкостный и эффективный параболических солнечных коллекторов Certified Products

Снизьте потребление энергии в жилых и коммерческих помещениях с помощью инновационных решений премиум-класса. параболических солнечных коллекторов с Alibaba.com. Солнечные устройства идеально подходят для различных климатических условий и особенно подходят для нагрева воздуха в холодное зимнее время года. Эти расширенные функции и новейшие технологии. параболических солнечных коллекторов подходят для нагрева воды и сушки круп. Наиболее. параболических солнечных коллекторов включают резервуары из нержавеющей стали, которые ..... 
Использование солнечного излучения для удовлетворения различных потребностей в энергии становится все более популярным среди людей, поскольку это экономичный вариант, обеспечивающий лучшая полезность. Эти. параболических солнечных коллекторов обладают превосходной адаптируемостью ко многим условиям, даже к воде.  Они также могут устанавливаться как на плоских, так и на наклонных крышах. Вы можете выбрать прочный. параболических солнечных коллекторов с прочным металлическим защитным стеклом, способным выдержать вес взрослого человека. Изоляционные слои этих. параболических солнечных коллекторов изготавливаются из пенополиуретана, полученного с помощью пенопласта под высоким давлением, для повышения прочности. 
Alibaba.com предлагает множество вариантов. параболических солнечных коллекторов различного размера, качества, функций и других аспектов в зависимости от модели продукта и индивидуальных требований. Эти продукты включают медные трубы, оборудованные теплопроводной средой, и вакуумные трубки для предотвращения помех с термическим КПД. Файл. параболических солнечных коллекторов на сайте поставляются с антибликовым слоем, антиабсорбционным слоем, инфракрасным отражающим слоем и геттером для продолжения процесса нагрева воды.  Эти. параболических солнечных коллекторов с уникальным дизайном помогают в автоматическом процессе подачи воды и стабилизации температуры воды .. 
Изучите широкий спектр. параболических солнечных коллекторов на Alibaba.com, что соответствует требованиям вашего бюджета, и покупайте эти продукты, экономя деньги. Эти продукты поставляются с несколькими вариантами настройки и гарантируют качество от ведущих производителей. параболических солнечных коллекторов поставщики и оптовики. Вы также можете выбрать послепродажное обслуживание, такое как установка и обслуживание.

Как работает солнечный концентратор? Концентрирующий параболический солнечный коллектор. Горячее водоснабжение на даче и в доме Как сделать параболический солнечный концентратор

Очень давно хотелось изготовить солнечный параболический концентратор. Прочитав массу литературы по изготовлению формы для параболического зеркала, я остановился на простейшем варианте — спутниковой тарелке. Спутниковая тарелка имеет параболическую форму, которая собирает отраженные лучи в одной точке.

За основу присмотрел Харьковские тарелки «Вариант». По приемлимой для меня цене мог приобрести только 90 сантиметровое изделие. Но цель моего опыта — высокая температура в фокусе. Для достижения хороших результатов необходима площадь зеркала — чем больше, тем лучше. Поэтому тарелка должна быть 1,5м, а лучше 2м. В ассортименте Харьковского производителя есть данные размеры, однако изготовлены они из алюминия, и соответственно цены заоблачные. Пришлось нырнуть в интернет, в поисках б/у изделия. И вот в Одессе, строители разбирая какой-то объект, предложили мне спутниковую тарелку размерами 1,36м х 1,2м., изготовленную из пластика. Немного не дотягивала до моих пожеланий, однако цена была хорошей, и я заказал одну тарелку.

Получив через пару дней тарелку, обнаружил, что изготовлена она в США, имеет мощные ребра жесткости (я переживал, достаточно ли крепкий корпус, и не поведет ли его после наклейки зеркал), и крепкий механизм ориентирования с множеством настроек.

Также приобрел зеркала, толщиной 3мм. Заказал 2 кв.м. — немного с запасом. Зеркала продаются в основном толщиной 4 мм., нашел троечку, чтобы легче было нарезать. Размер зеркал для концентратора решил сделать 2 х 2 см.

После сбора основных комплектующих приступил к изготовлению подставки для концентратора. Нашлось несколько уголков, кусочков труб и профильков. Нарезав по размерам, сварил, зачистил и покрасил. Вот что получилось:

Итак, изготовив подставку, принимаюсь за нарезку зеркал. Зеркала получил размерами 500 х 500 мм. Первым делом разрезал пополам, а потом сеткой 2 х 2 см. Перепробовал кучу стеклорезов, однако сейчас найти в магазинах, хоть что-то толковое, не представляется возможным. Новый стеклорез режет идеально 5-10 раз, и все…. После этого можно сразу выкидывать. Возможно есть какие-то профессиональные, но покупать их надо не в строительных магазинах. Поэтому, если кто-то соберется сделать концентратор из зеркал, вопрос о порезке зеркал самый трудный!

Зеркала нарезаны, тренога готова, приступаю к поклейке зеркал! Процесс долгий и нудный. У меня количество зеркал на готовом концентраторе получилось 2480 штук. Клей выбрал неправильный. Купил специальный клей для зеркал — держит хорошо, но он густой. При наклейке, выдавливая капельку на зеркало и прижимая потом к стенке тарелки, есть вероятность неравномерно прижать зеркало(где-то сильнее, где-то слабее). От этого зеркало может быть приклеено не плотно, т.е. будет направлять свой лучик солнца не в фокус, а около него. А если фокус будет размыт — высоких результатов ждать нечего. Забегая вперед, скажу, что у меня фокус получился размытым (из чего делаю вывод о том, что необходимо было применить другой клей). Хоть и результаты опыта порадовали, но фокус был размером приблизительно около 10 см, а вокруг еще размытое пятно еще по 3-5 см. Чем меньше фокус, тем точнее фокусировка лучей, тем соответственно будет выше температура. На поклейку зеркал у меня ушло почти 3 полных дня. Площадь нарезанных зеркал составила около 1,5кв.м. Был брак, вначале, пока не приспособился — много, позже существенно меньше.

Солнечный параболический концентратор готов.

При замерах, максимальная температура в фокусе концентратора составила не менее 616,5 градусов. Солнечные лучи помогли поджечь деревянную доску, расплавить олово, свинцовый грузик и алюминиевую пивную банку. Эксперимент я проводил 25 августа 2015 года в Харьковской области, пгт.Новая Водолага.

В планах на следующий год (а может быть получится и в зимний период) приспособить концентратор для практических потребностей. Возможно для нагрева воды, возможно для выработки электроэнергии.

В любом случае, всем нам природа дала мощнейший источник энергии, надо только научиться им пользоваться. Энергия солнца в тысячи раз перекрывает все потребности человечества. И если человек сможет взять хотя-бы малую часть этой энергии, то это будет величайшим достижением нашей цивилизации, благодаря которому мы сохраним нашу планету.

Ниже представлен ролик, в котором вы увидите процесс изготовления солнечного концентратора на основе спутниковой тарелки, и опыты, которые с помощью концентратора получилось сделать.

По принципу работы солнечные концентраторы сильно отличаются от . Мало того, солнечные электростанции теплового типа намного эффективней фотоэлектрических в силу ряда особенностей.

Задача солнечного концентратора – сфокусировать солнечные лучи на емкости с теплоносителем , которым могут выступать, например, масло или вода, хорошо поглощающие солнечную энергию. Методы концентрации бывают разными: параболоцилиндрические концентраторы, параболические зеркала, или гелиоцентрические установки башенного типа.

В одних концентраторах излучение солнца фокусируется вдоль фокальной линии, в других – в фокусной точке, где и расположен приемник. Когда солнечное излучение отражается с большей поверхности на меньшую поверхность (на поверхность приемника), достигается высокая температура, теплоноситель поглощает тепло, двигаясь через приемник. Система в целом содержит также аккумулирующую часть и систему передачи энергии.

Эффективность концентраторов сильно снижается в период облачности, поскольку фокусируется лишь прямое солнечное излучение.

Поскольку стоимость солнечных концентраторов высока, а следящие системы требуют периодического обслуживания, их применение в основном ограничено промышленными системами генерации электроэнергии.

Такие установки могут использоваться в гибридных системах в совокупности, например, с углеводородным топливом, тогда аккумулирующая система обеспечит снижение себестоимости получаемого электричества. Это станет возможным, так как генерация будет происходить круглосуточно.

Параболоцилиндрические солнечные концентраторы бывают в длину до 50 метров, они имеют вид вытянутой зеркальной параболы. Такой концентратор состоит из массива вогнутых зеркал, каждое из которых собирает параллельные солнечные лучи, и фокусирует их в конкретной точке. Вдоль такой параболы, располагается труба с теплоносителем так, что на нее и фокусируются все отраженные зеркалами лучи. Чтобы снизить потери тепла, трубу окружают стеклянной трубкой, которая протянута вдоль линии фокуса цилиндра.

Такие концентраторы располагаются рядами в направлении север-юг, и они, безусловно, оснащаются системами слежения за солнцем. Сфокусированное в линию излучение, нагревает теплоноситель почти до 400 градусов, он проходит через теплообменники, вырабатывая пар, который и вращает турбину генератора.

Справедливости ради стоит отметить, что на месте трубы может быть расположен и фотоэлемент. Однако, несмотря на то, что с фотоэлементами, размеры концентраторов могут быть меньшими, это чревато уменьшением КПД и проблемой перегрева, для решения которой требуется разработка качественной системы охлаждения.

В пустыне штата Калифорния в 80-е было сооружено 9 электростанций на параболоцилиндрических концентраторах, суммарной мощностью 354 МВт. Затем эта же компания (Luz International) возвела еще и гибридную станцию SEGS I в Деггетте, мощностью 13,8 МВт, которая включала в себя дополнительно печи на природном газе. В общем, по состоянию на 1990 год, компанией было построено гибридных электростанций на суммарную мощность 80 МВт.

Развитие солнечной генерации на параболоцилиндрических электростанциях ведется в Марокко, Мексике, Алжире и других развивающихся странах при финансировании Всемирного банка.

Специалисты в итоге заключают, что сегодня параболоцилиндрические электростанции уступают как по рентабельности, так и по эффективности солнечным электростанциям башенного и тарельчатого типа.

– это, похожие на спутниковые тарелки, параболические зеркала, которыми солнечные лучи фокусируются на приемник, расположенный в фокусе каждой такой тарелки. При этом температура теплоносителя при данной технологии нагрева достигает 1000 градусов. Жидкий теплоноситель сразу подается к генератору или двигателю, который совмещен с приемником. Здесь используются, например, двигатели Стирлинга и Брайтона, что позволяет значительно повысить производительность таких систем, поскольку оптическая эффективность высока, а начальные затраты невысоки.

Мировым рекордом по эффективности гелиоустановки параболического тарельчатого типа является 29% КПД, достигнутый при преобразовании тепловой энергии в электрическую, на тарельчатой установке, совмещенной с двигателем Стирлинга на Ранчо Мираж.

Благодаря модульному проектированию, солнечные системы тарельчатого типа очень перспективны, они позволяют легко добиваться требуемых уровней мощности как для гибридных потребителей, подключенных к коммунальным электросетям, так и для автономных. Примером может служить проект «STEP», состоящий из 114 зеркал параболической формы, имеющих диаметр 7 метров, расположенный в штате Джорджия.

Система производит пар среднего, низкого и высокого давления. Пар низкого давления подается в систему кондиционирования трикотажной фабрики, пар среднего давления – для самого трикотажного производства, а пар высокого давления – непосредственно для генерации электричества.

Безусловно, тарельчатые солнечные концентраторы, объединенные с двигателем Стирлинга, интересуют владельцев крупных энергетических компаний. Так корпорация «Science Applications International Corporation», в сотрудничестве с тройкой энергетических компаний, разрабатывает систему с использованием двигателя Стирлинга и параболических зеркал, которая сможет производить 25 кВт электроэнергии.

В солнечных электростанциях башенного типа с центральным приемником, солнечное излучение фокусируется на приемник, который расположен в верхней части башни . Вокруг башни в большом количестве расставлены отражатели-гелиостаты . Гелиостаты снабжены двуосной системе слежения за солнцем, благодаря которой они всегда повернуты так, что лучи неподвижно сконцентрированы на теплоприемнике.

Приемник поглощает тепловую энергию, которая потом вращает турбину генератора.

Жидкий теплоноситель циркулируя в приемнике, передает пар тепловому аккумулятору. Обычно работает водяной пар с температурой 550 градусов, воздух и другое газообразное вещество с температурой до 1000 градусов, органические жидкости обладающие низкой температурой кипения – ниже 100 градусов, а также жидкий металл – до 800 градусов.

В зависимости от назначения станции, пар может вращать турбину для выработки электроэнергии, или непосредственно использоваться на каком–нибудь производстве. Температура в приемнике варьируется в диапазоне от 538 до 1482 градусов.

Башенная электростанция «Solar One» в Южной Калифорнии, одна из первых станций такого типа, изначально производила электроэнергию посредством водно-паровой системы, выдавая 10 МВт. Затем она претерпела модернизацию, и усовершенствованный приемник, работающий теперь на расплавленных солях и теплоаккумулирующая система стали значительно эффективней.

Это привело к тому, что башенные электростанции с теплоаккумулятором ознаменовали прорыв в технологиях солнечных концентраторов: электроэнергия в такой электростанции может производиться по мере надобности, так как теплоаккумулирующая система может хранить тепло до 13 часов.

Технология расплавленной соли дает возможность сохранять солнечное тепло при температуре 550 градусов, и электроэнергия теперь может производиться в любое время суток и при любой погоде. Башенная станция «Solar Two» мощностью 10 МВт, стала прототипом промышленных электростанций такого типа. В перспективе – строительство промышленных станций мощностями от 30 до 200 МВт для крупных промышленных предприятий.

Перспективы открываются колоссальные, однако развитие тормозится из-за потребности в больших площадях, и немалой стоимости возведения башенных станций промышленных масштабов. Например, для того, чтобы разместить 100 мегаваттную башенную станцию, нужно 200 га, в то время как для атомной электростанции могущей производить 1000 мегаватт электроэнергии, нужно всего 50 га. Параболоцилиндрические станции (модульного типа) на небольшие мощности, в свою очередь, рентабельней башенных.

Таким образом, башенные и параболоцилиндрические концентраторы подходят для электростанций мощностью от 30 МВт до 200МВт, которые соединены с сетью. Модульные тарельчатые концентраторы подойдут для автономного электроснабжения сетей, которым требуется всего несколько мегаватт. Как башенные, так и тарельчатые системы дороги в производстве, однако дают весьма высокий КПД.

Как видим, параболоцилиндрические концентраторы занимают оптимальное положение в качестве наиболее перспективной из технологий солнечных концентраторов на ближайшие годы.

(Канада) разработала универсальный, мощный, эффективный и один из самых экономичных солнечных параболических концентраторов (CSP — Concentrated Solar Power) диаметром 7 метров, как для обычных домовладельцев, так и для промышленного использования. Компания специализируется на производстве механических устройств, оптики и электронной техники, что помогло ей создать конкурентный продукт.

По оценке самого производителя, солнечный концентратор SolarBeam 7M превосходит другие типы солнечных устройств: плоских солнечных коллекторов, вакуумных коллекторов, солнечных концентраторов типа «желоб».

Внешний вид солнечного концентратора Solarbeam

Как это работает?

Автоматика солнечного концентратора отслеживает движение солнца в 2-ух плоскостях и направляет зеркало точно на солнце, позволяя системе собирать максимальную солнечную энергию с рассвета до позднего заката. Независимо от сезона или места использования, SolarBeam поддерживает точность наведения на солнце до 0,1 градуса.

Падающие на солнечный концентратор лучи фокусируются в одной точке.

Расчеты и проектирование SolarBeam 7M

Стресс — тестирование

Для проектирования системы использовались методы 3D моделирования и программного стресс-тестирования. Тесты выполняются по методике МКЭ (анализ Методом Конечных Элементов) для расчета напряжений и перемещений деталей и узлов под воздействием внутренних и внешних нагрузок, чтобы оптимизировать и проверить конструкцию. Такое точное тестирование позволяет утверждать, что SolarBeam может работать в условиях экстремальных нагрузок от ветра и климатических условий. SolarBeam успешно прошел моделирование ветровой нагрузки до 160 км/час (44 м/с).

Стресс -тестирование соединения рамы параболического отражателя и стойки

Фотография узла крепления концентратора Solarbeam

Стресс-тестирование стойки солнечного концентратора

Уровень производства

Часто, высокая стоимость изготовления параболических концентраторов препятствуют их массовому использованию в индивидуальном строительстве. Использование штампов и больших сегментов из светоотражающего материала, сократили производственные издержки. Solartron использовал много инноваций, используемых в автомобильной промышленности, для уменьшения стоимости и увеличения объема выпускаемой продукции.

Надежность

SolarBeam был протестирован в суровых условиях севера, обеспечивает высокую производительность и долговечность. SolarBeam разработан для любых состояний погоды, в том числе высокой и низкой температуры окружающей среды, снеговой нагрузки, обледенения и сильных ветров. Система предназначена для 20 -ти и более лет эксплуатации с минимальным техническим обслуживанием.

Параболическое зеркало SolarBeam 7M способновы удержать до 475 кг льда. Это примерно равно 12,2 мм толщине ледяного покрова по всей площади 38,5 м2.
Установка штатно работает в снегопады из-за изогнутой конструкции зеркальных секторов и способности автоматически выполнять «авто очистку от снега».

Производительность (сравнение с вакуумными и плоскими коллекторами)

Q / A = F’(τα)en Kθb(θ) Gb + F’(τα)en Kθd Gd -c6 u G* — c1 (tm-ta) — c2 (tm-ta)2 – c5 dtm/dt

Эффективность для не-концентрирующих солнечных коллекторов была рассчитана по следующей формуле:

Efficiency = F Collector Efficiency – (Slope*Delta T)/G Solar Radiation

Кривая производительности для SolarBeam концентратора показывает общую высокую эффективность во всем диапазоне температур. Плоские солнечные коллекторы и вакуумированные показывают более низкую эффективность, когда требуются более высокие температуры.

Сравнительные графики Solartron и плоских/вакуумных солнечных коллекторов

Эффективность (КПД) Solartron в зависимости от разности температур dT

Важно отметить, что приведенная выше диаграмма не учитывает потери тепла от ветра. Кроме того, приведенные выше данные указывают максимальную эффективность (в полдень) и не отражает эффективность в течении для. Данные приведены для одного из самых лучших плоских и вакуумных коллекторов. В дополнение к высокой эффективности, SolarBeamTM производит дополнительно до 30% больше энергии, из-за отслеживания солнца по двум осям. В географических регионах, где преобладают низкие температуры, эффективность у плоских и вакуумированных коллекторов значительно снижается из-за большой площади поглотителя. SolarBeamTM имеет абсорбер площадью только 0,0625 м2 относительно площади сбора энергии 15,8 м2, чем достигаются низкие потери тепла.

Обратите внимание также, что в связи с применением двухосевой системы слежения, SolarBeamTM концентратор всегда будет работать с максимальной эффективностью. Эффективная площадь коллектора SolarBeam всегда равна фактическая площадь поверхности зеркала. Плоские (неподвижные) коллекторы теряют потенциальную энергию согласно уравнения ниже:
PL = 1 – COS i
где PL потери в энергии в %, от максимальной при смещении в градусах)

Система управления

Управления SolarBeam использует технологию «EZ-SunLock». С помощью этой технологии, система может быть быстро установлена и настроена в любой точке земли. Система слежения отслеживает солнце с точностью до 0,1 градуса и использует астрономический алгоритм. Система имеет возможность общей диспетчеризации через удаленные сети.

Нештатные ситуации, при которых «тарелка» автоматически будет припаркована в безопасное положение.

• Если давление теплоносителя в контуре упадет ниже 7 PSI
• При скорости ветра более 75км/ч
• В случае отключения электроэнергии, ИБП (источник бесперебойного питания) перемещает тарелку в безопасное положение. Когда питание возобновляется, автоматическое слежение за солнцем продолжается.

Мониторинг

В любом случае, и особенно для промышленного применения, очень важно знать состояние вашей системы для обеспечения надежности. Вы должны быть предупреждены прежде, чем возникнет проблема.

SolarBeam имеет возможность осуществлять мониторинг через удаленную панель мониторинга SolarBeam . Эта панель проста в использовании и предоставляет важную информацию о статусе SolarBeam, диагностику и информацию о производстве энергии.

Удаленная настройка и управление

SolarBeam можно дистанционно настраивать и оперативно менять установки. «Тарелкой» можно управлять дистанционно с помощью мобильного браузера или ПК, упрощающие или делающие ненужными системы управления на месте установки.

Оповещения

В случае тревоги или необходимости обслуживания, устройство посылает сообщение по электронной почте назначенному обслуживающему персоналу. Все предупреждения могут быть настроены в соответствии пользовательскими предпочтениями.

Диагностика

SolarBeam имеет возможности удаленой диагностики: температуры и давления в системе, производство энергии и т.д. С первого взгляда вы видите статус работы системы.

Отчетность и графики

В случае необходимости получения отчетов по производству энергии, они могут быть легко получены для каждой «тарелки». Отчет может быть в виде графика или таблицы.

Монтаж

SolarBeam 7М изначально был разработан для крупномасштабных CSP установок, поэтому монтаж сделали максимально простым. Конструкция позволяет быстро собрать основные компоненты и не требует оптической юстировки, что делает монтаж и запуск системы недорогим.

Время монтажа

Бригада из 3 человек, может установить один SolarBeam 7М от начала до конца в течение 8 часов.

Требования к размещению

Ширина SolarBeam 7М составляет 7 метров с 3,5 метровым отступом. При установке нескольких SolarBeam 7М, на каждую систему необходимо отвести площадь примерно 10 х 20 метров, чтобы обеспечить максимальный солнечный сбор с наименьшим количеством затенения.

Сборка

Параболический концентратор спроектирован для возможности сборки на земле с использованием механической системы подъема, что позволяет быстро и легко установить фермы, зеркальные сектора и крепления.

Области применения

Получение электроэнергии с помощью установок ORC (Organic Rankine Cycle).

Установки промышленного опреснения воды

Тепловую энергию для завода по опреснению воды может поставлять SolarBeam

В любой промышленности, где требуется много тепловой энергии для технологического цикла, таких как:

• Пищевая (варка, стерилизация, получение спирта, мойка)
• Химическая промышленность
• Пластиковая (Нагрев, вытяжка, сепарация, …)
• Текстильная (отбеливание, стирка, прессование, парообработка)
• Нефтяная (возгонка, осветление нефтепродуктов)
• И многое другое

Место установки

Подходящим местом для установки являются регионы, получающие не менее 2000 кВт*ч солнечного света на м2 в год (кВт*ч/м2/год). Наиболее перспективными производители считаю следующие регионы мира:

• Регионы бывшего Советского Союза
• Юго-Западный США
• Центральная и Южная Америка
• Северная и Южная Африка
• Австралия
• средиземноморские страны Европы
• Средний Восток
• Пустынные равнины Индии и Пакистане
• Регионы Китая

Спецификация модели Solarbeam-7M

• Пиковая мощность — 31,5кВт (при мощности 1000Вт/м2)
• Степень концентрации энергии — более 1200 раз (пятно 18см)
• Максимальная температура в фокусе — 800°С
• Максимальная температура теплоносителя — 270°С
• Эксплуатационная эффективность — 82%
• Диаметр рефлектора — 7м
• Площадь параболического зеркала — 38,5м2
• Фокусное расстояние — 3,8м
• Потребление электроэнергии сервомоторами — 48W+48W / 24В
• Скорость ветра при работе — до 75км/ч (20м/с)
• Скорость ветра (в безопасном режиме) — до 160 км/ч
• Отслеживание солнца по азимуту — 360°
• Отслеживание солнца по вертикали — 0 — 115°
• Высота опоры — 3,5м
• Вес отражателя — 476 кг
• Общий вес -1083 кг
• Размер абсорбера — 25,4 х 25,4 см
• Площадь абсорбера -645 см2
• Объем теплоносителя в абсорбере — 0,55 литра

Габаритные размеры рефлектора

Забрал наконецто вакуумный коллектор на 20 трубок, буду из них собирать концентратор. 1-на трубка наполненая водой (3л.) нагрелась с 20*С до 68.3*С (кипяток на ощуп) за 2 часа 40 минут. За окном 26 мая, на солнце 42*С в тени 15*С время проведения эксперимента с 16,27 до 18,50 солнце садится…
А в концентраторе замер показал 19 минут! до тех же 68*С. Скорость можно увеличить, увеличив площадь концентратора, но тогда возрастает парусность и ухудшается целостность конструкции…
Площадь концентратора составляет 1,0664м.кв.(62х172см.)
Фокусное расстояние 16см.
Покупаете 1-ну вакуумную трубка, а снимаете с неё как с 7-ми в моём варианте, если считать по площади. Внизу видео одного из первопроходцев, которая натолкнула меня на мой подвиг.

Столкнулся пока с проблемой плохой склейки акрила с клеем для зеркал. Легко отклеилось от основы… Также клей для зеркал очень мягкий и система «гуляет» нужно усиливать конструкцию.
сказал (а):
По совету FarSeer; я расположил ось горизонтально (ориентация восток-запад для зимы). Такое расположение проще в конструктивном плане, ветровые нагрузки меньше, увод (переворот) от осадков тоже проще.
В связи с тем, что свои «совки» я буду размещать горизонтально в направлениях восток-запад, дабы не зацыкливаться на трекерах, пришлось обдумывать, как сделать отбор тепла более эффективным, так как стандартная схема с конденсацией жидкости может в теории не работать, так как нет стёка конденсата вниз и соответственно подъёма пара вверх для отдачи своего тепла. Сделал 2 вида отбора тепла от вакуумной трубки.
Вариант-1 (справа, на фото-1) Родной наконечник (утолщение где собирается пар) активно омывается теплоносителем.
Вариант-2 (среднее, на фото-1) взято 2 трубки одна 10мм. в диаметре, другая 15 мм. в диаметре и вставленны одна в другую, по аналогии рекуператоров, внутренняя не доходит до конца пару см. а наружная в конце заглушена, а сверху эти трубки рассоеденены тройником см. фото. Как показали опыты, между горизонтальной трубкой и стоящей под 45* при температурах около 80* разница была около 5* хотя мне говорили что в горизонтальном положении данная трубка вообще работать не будет!
Жду потепления, чтобы выкопать под стойки ямки, потому что земля ещё мёрзлая и копать её не реально.
Что касается аварийных режимов, уже всё продуманно, стоит бесперибойник на 1.5 Квт типа Smart с дополнительными аккумуляторами.
Второй и на мой взгляд самый существенный момент по решению аварийных ситуаций, закрывание зеркал или концентратора от солнца или же его поворачивание от оси фокуса, что выведет концентратор на минимальную мощность простой вакуумной трубки в самый жаркий сезон к примеру, по этому же принцыпу, можно регулировать сумарную мощность концентраторов выводя некоторые из фокуса.

Как вариант концентратора из подручного материала см. фото.

(Канада) разработала универсальный, мощный, эффективный и один из самых экономичных солнечных параболических концентраторов (CSP — Concentrated Solar Power) диаметром 7 метров, как для обычных домовладельцев, так и для промышленного использования. Компания специализируется на производстве механических устройств, оптики и электронной техники, что помогло ей создать конкурентный продукт.

По оценке самого производителя, солнечный концентратор SolarBeam 7M превосходит другие типы солнечных устройств: плоских солнечных коллекторов, вакуумных коллекторов, солнечных концентраторов типа «желоб».

Внешний вид солнечного концентратора Solarbeam

Как это работает?

Автоматика солнечного концентратора отслеживает движение солнца в 2-ух плоскостях и направляет зеркало точно на солнце, позволяя системе собирать максимальную солнечную энергию с рассвета до позднего заката. Независимо от сезона или места использования, SolarBeam поддерживает точность наведения на солнце до 0,1 градуса.

Падающие на солнечный концентратор лучи фокусируются в одной точке.

Расчеты и проектирование SolarBeam 7M

Стресс — тестирование

Для проектирования системы использовались методы 3D моделирования и программного стресс-тестирования. Тесты выполняются по методике МКЭ (анализ Методом Конечных Элементов) для расчета напряжений и перемещений деталей и узлов под воздействием внутренних и внешних нагрузок, чтобы оптимизировать и проверить конструкцию. Такое точное тестирование позволяет утверждать, что SolarBeam может работать в условиях экстремальных нагрузок от ветра и климатических условий. SolarBeam успешно прошел моделирование ветровой нагрузки до 160 км/час (44 м/с).

Стресс -тестирование соединения рамы параболического отражателя и стойки

Фотография узла крепления концентратора Solarbeam

Стресс-тестирование стойки солнечного концентратора

Уровень производства

Часто, высокая стоимость изготовления параболических концентраторов препятствуют их массовому использованию в индивидуальном строительстве. Использование штампов и больших сегментов из светоотражающего материала, сократили производственные издержки. Solartron использовал много инноваций, используемых в автомобильной промышленности, для уменьшения стоимости и увеличения объема выпускаемой продукции.

Надежность

SolarBeam был протестирован в суровых условиях севера, обеспечивает высокую производительность и долговечность. SolarBeam разработан для любых состояний погоды, в том числе высокой и низкой температуры окружающей среды, снеговой нагрузки, обледенения и сильных ветров. Система предназначена для 20 -ти и более лет эксплуатации с минимальным техническим обслуживанием.

Параболическое зеркало SolarBeam 7M способновы удержать до 475 кг льда. Это примерно равно 12,2 мм толщине ледяного покрова по всей площади 38,5 м2.
Установка штатно работает в снегопады из-за изогнутой конструкции зеркальных секторов и способности автоматически выполнять «авто очистку от снега».

Производительность (сравнение с вакуумными и плоскими коллекторами)

Q / A = F’(τα)en Kθb(θ) Gb + F’(τα)en Kθd Gd -c6 u G* — c1 (tm-ta) — c2 (tm-ta)2 – c5 dtm/dt

Эффективность для не-концентрирующих солнечных коллекторов была рассчитана по следующей формуле:

Efficiency = F Collector Efficiency – (Slope*Delta T)/G Solar Radiation

Кривая производительности для SolarBeam концентратора показывает общую высокую эффективность во всем диапазоне температур. Плоские солнечные коллекторы и вакуумированные показывают более низкую эффективность, когда требуются более высокие температуры.

Сравнительные графики Solartron и плоских/вакуумных солнечных коллекторов

Эффективность (КПД) Solartron в зависимости от разности температур dT

Важно отметить, что приведенная выше диаграмма не учитывает потери тепла от ветра. Кроме того, приведенные выше данные указывают максимальную эффективность (в полдень) и не отражает эффективность в течении для. Данные приведены для одного из самых лучших плоских и вакуумных коллекторов. В дополнение к высокой эффективности, SolarBeamTM производит дополнительно до 30% больше энергии, из-за отслеживания солнца по двум осям. В географических регионах, где преобладают низкие температуры, эффективность у плоских и вакуумированных коллекторов значительно снижается из-за большой площади поглотителя. SolarBeamTM имеет абсорбер площадью только 0,0625 м2 относительно площади сбора энергии 15,8 м2, чем достигаются низкие потери тепла.

Обратите внимание также, что в связи с применением двухосевой системы слежения, SolarBeamTM концентратор всегда будет работать с максимальной эффективностью. Эффективная площадь коллектора SolarBeam всегда равна фактическая площадь поверхности зеркала. Плоские (неподвижные) коллекторы теряют потенциальную энергию согласно уравнения ниже:
PL = 1 – COS i
где PL потери в энергии в %, от максимальной при смещении в градусах)

Система управления

Управления SolarBeam использует технологию «EZ-SunLock». С помощью этой технологии, система может быть быстро установлена и настроена в любой точке земли. Система слежения отслеживает солнце с точностью до 0,1 градуса и использует астрономический алгоритм. Система имеет возможность общей диспетчеризации через удаленные сети.

Нештатные ситуации, при которых «тарелка» автоматически будет припаркована в безопасное положение.

• Если давление теплоносителя в контуре упадет ниже 7 PSI
• При скорости ветра более 75км/ч
• В случае отключения электроэнергии, ИБП (источник бесперебойного питания) перемещает тарелку в безопасное положение. Когда питание возобновляется, автоматическое слежение за солнцем продолжается.

Мониторинг

В любом случае, и особенно для промышленного применения, очень важно знать состояние вашей системы для обеспечения надежности. Вы должны быть предупреждены прежде, чем возникнет проблема.

SolarBeam имеет возможность осуществлять мониторинг через удаленную панель мониторинга SolarBeam . Эта панель проста в использовании и предоставляет важную информацию о статусе SolarBeam, диагностику и информацию о производстве энергии.

Удаленная настройка и управление

SolarBeam можно дистанционно настраивать и оперативно менять установки. «Тарелкой» можно управлять дистанционно с помощью мобильного браузера или ПК, упрощающие или делающие ненужными системы управления на месте установки.

Оповещения

В случае тревоги или необходимости обслуживания, устройство посылает сообщение по электронной почте назначенному обслуживающему персоналу. Все предупреждения могут быть настроены в соответствии пользовательскими предпочтениями.

Диагностика

SolarBeam имеет возможности удаленой диагностики: температуры и давления в системе, производство энергии и т.д. С первого взгляда вы видите статус работы системы.

Отчетность и графики

В случае необходимости получения отчетов по производству энергии, они могут быть легко получены для каждой «тарелки». Отчет может быть в виде графика или таблицы.

Монтаж

SolarBeam 7М изначально был разработан для крупномасштабных CSP установок, поэтому монтаж сделали максимально простым. Конструкция позволяет быстро собрать основные компоненты и не требует оптической юстировки, что делает монтаж и запуск системы недорогим.

Время монтажа

Бригада из 3 человек, может установить один SolarBeam 7М от начала до конца в течение 8 часов.

Требования к размещению

Ширина SolarBeam 7М составляет 7 метров с 3,5 метровым отступом. При установке нескольких SolarBeam 7М, на каждую систему необходимо отвести площадь примерно 10 х 20 метров, чтобы обеспечить максимальный солнечный сбор с наименьшим количеством затенения.

Сборка

Параболический концентратор спроектирован для возможности сборки на земле с использованием механической системы подъема, что позволяет быстро и легко установить фермы, зеркальные сектора и крепления.

Области применения

Получение электроэнергии с помощью установок ORC (Organic Rankine Cycle).

Установки промышленного опреснения воды

Тепловую энергию для завода по опреснению воды может поставлять SolarBeam

В любой промышленности, где требуется много тепловой энергии для технологического цикла, таких как:

• Пищевая (варка, стерилизация, получение спирта, мойка)
• Химическая промышленность
• Пластиковая (Нагрев, вытяжка, сепарация, …)
• Текстильная (отбеливание, стирка, прессование, парообработка)
• Нефтяная (возгонка, осветление нефтепродуктов)
• И многое другое

Место установки

Подходящим местом для установки являются регионы, получающие не менее 2000 кВт*ч солнечного света на м2 в год (кВт*ч/м2/год). Наиболее перспективными производители считаю следующие регионы мира:

• Регионы бывшего Советского Союза
• Юго-Западный США
• Центральная и Южная Америка
• Северная и Южная Африка
• Австралия
• средиземноморские страны Европы
• Средний Восток
• Пустынные равнины Индии и Пакистане
• Регионы Китая

Спецификация модели Solarbeam-7M

• Пиковая мощность — 31,5кВт (при мощности 1000Вт/м2)
• Степень концентрации энергии — более 1200 раз (пятно 18см)
• Максимальная температура в фокусе — 800°С
• Максимальная температура теплоносителя — 270°С
• Эксплуатационная эффективность — 82%
• Диаметр рефлектора — 7м
• Площадь параболического зеркала — 38,5м2
• Фокусное расстояние — 3,8м
• Потребление электроэнергии сервомоторами — 48W+48W / 24В
• Скорость ветра при работе — до 75км/ч (20м/с)
• Скорость ветра (в безопасном режиме) — до 160 км/ч
• Отслеживание солнца по азимуту — 360°
• Отслеживание солнца по вертикали — 0 — 115°
• Высота опоры — 3,5м
• Вес отражателя — 476 кг
• Общий вес -1083 кг
• Размер абсорбера — 25,4 х 25,4 см
• Площадь абсорбера -645 см2
• Объем теплоносителя в абсорбере — 0,55 литра

Габаритные размеры рефлектора

Солнечный коллектор — это… Что такое Солнечный коллектор?

Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца (гелиоустановка), переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя.

Обычно применяются для нужд горячего водоснабжения и отопления помещений.^[1]

Типы солнечных коллекторов

Плоские

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбером; он связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрным цветом либо спецраствором, для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом (например, полиизоцианурит). Трубки, по которым распространяется вода, изготавливаются из сшитого полиэтилена (PEX) либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой, для чего отверстия в ней заделываются силиконовым герметиком.^[2]

При отсутствии разбора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагреть воду до 190—200 °C.

Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности, поскольку применение меди против алюминия даёт выигрыш 4% (хотя теплопроводность алюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение «запаса мощности» по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой)^{[источник не указан 51 день]} Используется также аллюминиевый экран.^[2]

Вакуумные

Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

Фактически солнечная тепловая труба имеет устройство схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие улавливающее солнечную энергию. между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии.

Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При облучении установки солнечным светом, жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору. Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

Устройство бытового коллектора

Теплоноситель (вода, воздух или антифриз) нагревается, циркулируя через коллектор, а затем передает тепловую энергию в бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду для потребителя.

В простом варианте циркуляция воды происходит естественно из-за разности температур в коллекторе и баке-аккумуляторе, который располагается выше.

В более сложном варианте коллектор имеет свой контур, заполненный водой или антифризом. В контур включается насос для циркуляции теплоносителя. Бак может располагаться как непосредственно рядом с коллектором, так и внутри здания.

В тех случаях, когда солнечной энергии недостаточно, температуру воды на нужном уровне поддерживает дополнительный электрический нагревательный элемент, который устанавливают за баком-аккумулятором. Такое решение позволяет повысить эффективность солнечной установки, поскольку КПД солнечного коллектора снижается с ростом температуры теплоносителя.

Бывают и солнечные водонагревательные установки аккумуляционного типа, в которых отсутствует отдельный бак-аккумулятор, а нагретая вода сохраняется непосредственно в солнечном коллекторе. В этом случае установка представляет собой близкий к прямоугольной форме бак.^[1]

Преимущества и недостатки плоских и вакуумных коллекторов

Солнечные коллекторы-концентраторы

Повышение эксплуатационных температур до 120—250 °C возможно путём введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Для получения более высоких эксплуатационных температур требуются устройства слежения за солнцем.

Солнечные воздушные коллекторы

Солнечные воздушные коллекторы — это приборы, работающие на энергии Солнца и нагревающие воздух. Солнечные воздушные коллекторы представляют собой чаще всего простые плоские коллекторы и используются в основном для отопления помещений, сушки сельскохозяйственной продукции. Воздух проходит через поглотитель благодаря естественной конвекции или под воздействием вентилятора. Поскольку воздух хуже проводит тепло, чем жидкость, он передает поглотителю меньше тепла, чем жидкий теплоноситель. В некоторых солнечных воздухонагревателях к поглощающей пластине присоединены вентиляторы, которые увеличивают турбулентность воздуха и улучшают теплопередачу. Недостаток этой конструкции в том, что она расходует энергию на работу вентиляторов, таким образом увеличивая затраты на эксплуатацию системы. В холодном климате воздух направляется в промежуток между пластиной-поглотителем и утеплённой задней стенкой коллектора: таким образом, избегают потерь тепла сквозь остекление. Однако, если воздух нагревается не более, чем на 17 °С выше температуры наружного воздуха, теплоноситель может циркулировать по обе стороны от пластины-поглотителя без больших потерь эффективности. Основными достоинствами воздушных коллекторов являются их простота и надёжность. Такие коллекторы имеют простое устройство. При надлежащем уходе качественный коллектор может прослужить 10-20 лет, а управление им весьма несложно. Теплообменник не требуется, так как воздух не замерзает. Потенциальным способом снижения стоимости коллекторов является их интеграция в стены или крыши зданий, а также создание коллекторов, которые можно будет собирать из готовых сборных компонентов. Коллекторы предназначены для обогрева помещений в условиях достаточной солнечной освещенности и при отсутствии (или параллельно с ними) других источников энергии (таких как газ, электричество, жидкое и твёрдое топливо). Коллекторы не могут быть основной системой отопления, так как не обеспечивают постоянных характеристик, как в течение суток, так и при смене сезонов года. Однако система может быть интегрирована в любую существующую систему отопления и вентиляции.

Применение

Солнечные коллекторы применяются для отапливания промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд. Наибольшее количество производственных процессов, в которых используется тёплая и горячая вода (30—90 °C), проходят в пищевой и текстильной промышленности, которые таким образом имеют самый высокий потенциал для использования солнечных коллекторов.

В Европе в 2000 году общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн м², а во всём мире — 71,341 млн м².

Солнечные коллекторы — концентраторы могут производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов или двигателя Стирлинга.

Солнечные коллекторы могут использоваться в установках для опреснения морской воды. По оценкам Германского аэрокосмического центра (DLR) к 2030 году себестоимость опреснённой воды снизится до 40 евроцентов за кубический метр воды^[3]

В России

По исследованиям ОИВТ РАН в тёплый период (с марта—апреля по сентябрь) на большей части территории России средняя дневная сумма солнечного излучения составляет 4,0-5,0 кВтч/м² (на юге Испании — 5,5-6,0 кВтч/м², на юге Германии – до 5 кВтч/м²). Это позволяет нагревать для бытовых целей около 100 л воды с помощью солнечного коллектора площадью 2 м² с вероятностью до 80%, то есть практически ежедневно. По среднегодовому поступлению солнечной радиации лидерами являются Забайкалье, Приморье и Юг Сибири. За ними идут юг европейской части (приблизительно до 50º с.ш.) и значительная часть Сибири.

Использование солнечных коллекторов в России составляет 0,2 м²/1000 чел. На Кипре эксплуатируется около 800 м²/1000 чел., в Австрии 450 м²/1000 чел., в Германии 140 м²/1000 чел.

В летнем периоде, большинство районов России вплоть до 65º с.ш. характеризуются высокими значениями среднедневной радиации. В зимнее время количество поступающей солнечной энергии снижается в зависимости от широтного расположения установки в разы.

Для всесезонного применения установки должны иметь большую поверхность, два контура с антифризом, дополнительные теплообменники. В таком случае применяется вакуумированные коллекторы, поскольку больше разность температур между нагреваемым теплоносителем и наружным воздухом. Однако такая конструкция выше по стоимости.^[1]

Сооружение коллекторов в настоящее время осуществляет­ся, в основном, в Красно­дарском крае, Бурятии, в Приморском и Хабаровском краях.^[4]

Солнечные башни

Впервые идея создания солнечной электростанции промышленного типа была выдвинута советским инженером Н. В. Линицким в 1930-х гг. Тогда же им была предложена схема солнечной станции с центральным приёмником на башне. В ней система улавливания солнечных лучей состояла из поля гелиостатов — плоских отражателей, управляемых по двум координатам. Каждый гелиостат отражает лучи солнца на поверхность центрального приёмника, который для устранения влияния взаимного затенения поднят над полем гелиостатов. По своим размерам и параметрам приёмник аналогичен паровому котлу обычного типа.

Экономические оценки показали целесообразность использования на таких станциях крупных турбогенераторов мощностью 100 МВт. Для них типичными параметрами являются температура 500 °C и давление 15 МПа. С учётом потерь для обеспечения таких параметров требовалась концентрация порядка 1000. Такая концентрация достигалась с помощью управления гелиостатами по двум координатам. Станции должны были иметь тепловые аккумуляторы для обеспечения работы тепловой машины при отсутствии солнечного излучения.

В США с 1982 г. было построено несколько станций башенного типа мощностью от 10 до 100 МВт. Подробный экономический анализ систем этого типа показал, что с учётом всех затрат на сооружение 1 кВт установленной мощности стоит примерно $1150. Один кВт·ч электроэнергии стоил около $0,15.

Параболоцилиндрические концентраторы

Параболоцилиндрические концентраторы имеют форму параболы, протянутую вдоль прямой.

В 1913 году Франк Шуман (Frank Shuman) построил в Египте водоперекачивающую станцию из параболоцилиндрических концентраторов. Станция состояла из пяти концентраторов каждый 62 метра в длину. Отражающие поверхности были изготовлены из обычных зеркал. Станция вырабатывала водяной пар, с помощью которого перекачивала около 22 500 литров воды в минуту^[5].

Параболоцилиндрический зеркальный концентратор фокусирует солнечное излучение в линию и может обеспечить его стократную концентрацию. В фокусе параболы размещается трубка с теплоносителем (масло), или фотоэлектрический элемент. Масло нагревается в трубке до температуры 300—390 °C. В августе 2010 года специалисты NREL испытали установку компании SkyFuel. Во время испытаний была продемонстрирована термальная эффективность параболоцилиндрических концентраторов 73 % при температуре нагрева теплоносителя 350 °C^[6].

Параболоцилиндрические зеркала изготовляют длиной до 50 метров. Зеркала ориентируют по оси север—юг, и располагают рядами через несколько метров. Теплоноситель поступает в тепловой аккумулятор для дальнейшей выработки электроэнергии паротурбинным генератором.

С 1984 года по 1991 год в Калифорнии было построено девять электростанций из параболоцилиндрических концентраторов общей мощностью 354 МВт. Стоимость электроэнергии составляла около $0,12 за кВт·ч.

Германская компания Solar Millennium AG строит во Внутренней Монголии (Китай) солнечную электростанцию. Общая мощность электростанции увеличится до 1000 МВт к 2020 году. Мощность первой очереди составит 50 МВт.

В июне 2006 года в Испании была построена первая термальная солнечная электростанция мощностью 50 МВт. В Испании к 2010 году может быть построено 500 МВт электростанций с параболоцилиндрическими концентраторами.

Всемирный банк финансирует строительство подобных электростанций в Мексике, Марокко, Алжире, Египте и Иране.

Концентрация солнечного излучения позволяет сократить размеры фотоэлектрического элемента. Но при этом снижается его КПД, и требуется некая система охлаждения.

Параболические концентраторы

Параболические концентраторы имеют форму параболоида вращения. Параболический отражатель управляется по двум координатам при слежении за солнцем. Энергия солнца фокусируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92 % падающего на них солнечного излучения. В фокусе отражателя на кронштейне закреплён двигатель Стирлинга, или фотоэлектрические элементы. Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя. В качестве рабочего тела двигателя Стирлинга используется, как правило, водород, или гелий.

В феврале 2008 года Национальная лаборатория Sandia достигла эффективности 31,25 % в установке, состоящей из параболического концентратора и двигателя Стирлинга ^[7].

В настоящее время строятся установки с параболическими концентраторами мощностью 9—25 кВт. Разрабатываются бытовые установки мощностью 3 кВт. КПД подобных систем около 22—24 %, что выше, чем у фотоэлектрических элементов. Коллекторы производятся из обычных материалов: сталь, медь, алюминий, и т. д. без использования кремния «солнечной чистоты». В металлургии используется так называемый «металлургический кремний» чистотой 98 %. Для производства фотоэлектрических элементов используется кремний «солнечной чистоты», или «солнечной градации» с чистотой 99,9999 % ^[8].

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—0,12 за кВт·ч. Департамент энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—0,05 к 2015 — 2020 году.

Компания Stirling Solar Energy разрабатывает солнечные коллекторы крупных размеров — до 150 кВт с двигателями Стирлинга. Компания строит в южной Калифорнии крупнейшую в мире солнечную электростанцию. До 2010 года будет 20 тысяч параболических коллекторов диаметром 11 метров. Суммарная мощность электростанции может быть увеличена до 850 МВт.

Линзы Френеля

Линзы Френеля используются для концентрации солнечного излучения на поверхности фотоэлектрического элемента или на трубке с теплоносителем. Применяются как кольцевые, так и поясные линзы. В английском языке употребляется термин LFR — linear Fresnel reflector.

Распространение

В 2010 году во всём мире работало 1170 МВт солнечных термальных электростанций. Из них в Испании 582 МВт и в США 507 МВт. Планируется строительство 17,54 ГВт солнечных термальных электростанций. Из них в США 8670 МВт, в Испании 4460 МВт, в Китае 2500 МВт^[9]. В 2011 году насчитывалось 23 производителя и поставщика плоских коллекторов из 12 стран; 88 производителей и поставщиков вакуумных коллекторов из 21 страны.^[10]

Примечания

См. также

Ссылки

Литература

• А. И. Капралов Рекомендации по применению жидкостных солнечных коллекторов. ВИНИТИ, 1988
• Гелиотехника. Академия Наук Узбекской АССР, 1966
• Солнечный душ\\Наука и жизнь, издательство Правда. 1986 №1, стр 131
• Г. В. Казаков Принципы совершенствования гелиоархитектуры. Свит, 1990

Параболический концентратор солнечной энергии. Самодельный солнечный концентратор из зеркальный пленки

Бесплатное пошаговое руководство содержит всю необходимую информацию для создания своими руками солнечного концентратора мощностью 0,5 кВт. Отражающая поверхность устройства будет иметь площадь около 1 квадратного метра, а стоимость его производства обойдется от $79 до $145 в зависимости от региона проживания.

Sol1, такое название получила солнечная установка от GoSol, займет приблизительно 1,5 кубических метра пространства. Работы по его изготовлению займут около недели. Материалами для его конструкции послужат железные уголки, пластмассовые коробки, стальные прутья, а основной рабочий элемент – отражающую полусферу – предлагается выполнить из кусков обычного зеркала ванных комнат.

Солнечный концентратор может быть использован для выпечки, жарки, нагрева воды или консервации продуктов питания, посредством обезвоживания. Устройство также может служить демонстрационным примером эффективной работы солнечной энергии и поможет многим предпринимателям развивающихся стран начать собственное дело. В дополнение к содействию снижению вредных выбросов в атмосферу, солнечные концентраторы GoSol помогут сократить вырубку лесов, заменив сжигаемую древесину чистой энергией солнца.

Инструкция GoSol может быть использована не только для создания и практического применения, но и для продажи солнечных концентраторов, которые помогут значительно снизить порог доступа к солнечной энергии, которая, главным образом, сегодня генерируется посредством фотогальванических солнечных панелей . Их стоимость остается на крайне высоком уровне в регионах, где добыть энергию другими способами зачастую просто не возможно.

Бесплатная инструкция солнечного концентратора доступна на сайте GoSol , а чтобы получить ее потребуется оставить свой email адрес, на который будет отправляться обновленная информация. Если же вы желаете, чтобы «солнечная» инициатива продвигалась стремительней и в более крупных масштабах, то можно поддержать компанию финансово – стартап еще принимает денежные взносы, награда за которые будет зависеть от суммы пожертвования.

Забрал наконецто вакуумный коллектор на 20 трубок, буду из них собирать концентратор. 1-на трубка наполненая водой (3л.) нагрелась с 20*С до 68.3*С (кипяток на ощуп) за 2 часа 40 минут. За окном 26 мая, на солнце 42*С в тени 15*С время проведения эксперимента с 16,27 до 18,50 солнце садится…
А в концентраторе замер показал 19 минут! до тех же 68*С. Скорость можно увеличить, увеличив площадь концентратора, но тогда возрастает парусность и ухудшается целостность конструкции…
Площадь концентратора составляет 1,0664м.кв.(62х172см.)
Фокусное расстояние 16см.
Покупаете 1-ну вакуумную трубка, а снимаете с неё как с 7-ми в моём варианте, если считать по площади. Внизу видео одного из первопроходцев, которая натолкнула меня на мой подвиг.

Столкнулся пока с проблемой плохой склейки акрила с клеем для зеркал. Легко отклеилось от основы… Также клей для зеркал очень мягкий и система «гуляет» нужно усиливать конструкцию.
сказал (а):
По совету FarSeer; я расположил ось горизонтально (ориентация восток-запад для зимы). Такое расположение проще в конструктивном плане, ветровые нагрузки меньше, увод (переворот) от осадков тоже проще.
В связи с тем, что свои «совки» я буду размещать горизонтально в направлениях восток-запад, дабы не зацыкливаться на трекерах, пришлось обдумывать, как сделать отбор тепла более эффективным, так как стандартная схема с конденсацией жидкости может в теории не работать, так как нет стёка конденсата вниз и соответственно подъёма пара вверх для отдачи своего тепла. Сделал 2 вида отбора тепла от вакуумной трубки.
Вариант-1 (справа, на фото-1) Родной наконечник (утолщение где собирается пар) активно омывается теплоносителем.
Вариант-2 (среднее, на фото-1) взято 2 трубки одна 10мм. в диаметре, другая 15 мм. в диаметре и вставленны одна в другую, по аналогии рекуператоров, внутренняя не доходит до конца пару см. а наружная в конце заглушена, а сверху эти трубки рассоеденены тройником см. фото. Как показали опыты, между горизонтальной трубкой и стоящей под 45* при температурах около 80* разница была около 5* хотя мне говорили что в горизонтальном положении данная трубка вообще работать не будет!
Жду потепления, чтобы выкопать под стойки ямки, потому что земля ещё мёрзлая и копать её не реально.
Что касается аварийных режимов, уже всё продуманно, стоит бесперибойник на 1.5 Квт типа Smart с дополнительными аккумуляторами.
Второй и на мой взгляд самый существенный момент по решению аварийных ситуаций, закрывание зеркал или концентратора от солнца или же его поворачивание от оси фокуса, что выведет концентратор на минимальную мощность простой вакуумной трубки в самый жаркий сезон к примеру, по этому же принцыпу, можно регулировать сумарную мощность концентраторов выводя некоторые из фокуса.

Как вариант концентратора из подручного материала см. фото.

Основной задачей солнечного коллектора является преобразование полученной от солнца энергии в электричество. Принцип работы и конструкция оборудования несложные, поэтому технически сделать его легко. Как правило, полученную энергию используют для обогрева зданий. Изготовление солнечного коллектора для отопления дома своими руками необходимо начинать с подбора всех комплектующих.

Показать всё

Конструкция и принцип работы

Отопление дома с помощью преобразования солнечной энергии в электрическую используется, как правило, в качестве дополнительного источника тепла, а не основного. С другой стороны, если установить конструкцию большой мощности, а все приборы в доме переоборудовать под электричество, тогда можно обойтись только солнечным коллектором.

Но стоит помнить, что отопление с помощью солнечных коллекторов без дополнительных источников тепла возможно только в южных регионах. При этом панелей должно быть достаточно много. Их необходимо располагать таким образом, чтобы на них не падала тень (например, от деревьев). Размещать панели следует лицевой стороной в направлении, максимально освещаемом солнцем на протяжении всего дня.

Концентраторы солнечной энергии

Хоть сегодня существует много разновидностей таких устройств, принцип работы у всех одинаковый. Любая схема забирает солнечную энергию и передаёт её потребителю, представляя собой контур с последовательным расположением приборов. Комплектующими, производящими электроэнергию, являются солнечные батареи или коллекторы.

Коллектор состоит из трубок, которые последовательно соединены со входным и выходным отверстием. Также они могут располагаться в виде змеевика. Внутри трубок находится техническая вода или смесь воды и антифриза. Иногда они наполняются просто воздушным потоком. Циркуляция осуществляется благодаря физическим явлениям, таким как испарение, изменение агрегатного состояния, давление и плотность.

Абсорберы выполняют функцию сбора энергии солнца. Они имеют вид сплошной металлической пластины чёрного цвета либо конструкции из множества пластин, соединённых между собой трубками.

Для изготовления крышки корпуса используют материалы с высокой пропускной способностью света. Зачастую это либо оргстекло, либо закалённые виды обычного стекла. Иногда используются полимерные материалы, но изготовление коллекторов из пластика не рекомендуется. Связано это с его большим расширением от нагревания солнцем. В результате может произойти разгерметизация корпуса.

Если система будет эксплуатироваться только осенью и весной, то в качестве теплоносителя можно использовать воду. Но в зимнее время её необходимо заменить на смесь антифриза и воды . В классических конструкциях роль теплоносителя играет воздух, который движется по каналам. Их можно сделать из обычного профлиста.

Опыт эксплуатации солнечной батареи изготовленной самостоятельно (солнечная батарея часть 3).

Если коллектор необходимо устанавливать для обогрева небольшого здания, которое не подключено к автономной системе отопления частного дома или централизованным сетям, то подойдёт простая система с одним контуром и нагревательным элементом в её начале. Схема простая, но целесообразность её установки оспаривается, так как работать она будет только солнечным летом. Однако для её функционирования не потребуются циркуляционные насосы и дополнительные нагреватели.

При двух контурах всё гораздо сложнее, но количество дней, когда станет активно вырабатываться электроэнергия, увеличивается в несколько раз. При этом коллектор будет обрабатывать только один контур. Большая часть нагрузки возлагается на одно устройство, которое работает на электроэнергии или другом виде топлива.

Хоть производительность устройства напрямую зависит от количества солнечных дней в году, а цена на него завышена, оно всё равно пользуется большой популярностью среди населения. Не менее распространённым является производство солнечных теплообменников своими руками.

Классификация по температурным показателям

Гелиосистемы классифицируются по различным критериям. Но в приборах, которые можно изготовить самостоятельно, следует обратить внимание на вид теплоносителя. Такие системы можно разделить на два типа:

• использование различных жидкостей;
• воздушные конструкции.

Первые применяются чаще всего. Они более производительные и позволяют напрямую подключить коллектор к отопительной системе. Также распространена классификация по температуре, в пределах которой может работать устройство:

Солнечная батарея своими руками Part11

Последний вид гелиосистем работает благодаря очень сложному принципу передачи солнечной энергии. Оборудованию требуется много места. Если разместить его на загородной даче, тогда оно займет преобладающую часть участка. Для производства энергии понадобится специальное оборудование, поэтому сделать такую солнечную систему самостоятельно будет практически невозможно.




Изготовление своими руками

Процесс изготовления солнечного обогревателя своими руками довольно увлекательный, а готовая конструкция принесёт много пользы хозяину. Благодаря такому устройству можно решить проблему обогрева помещений, нагрева воды и других важных хозяйственных задач.

Материалы для самостоятельного производства

В качестве примера можно привести процесс создания отопительного устройства, которое будет поставлять нагретую воду в систему. Самым дешёвым вариантом производства солнечного коллектора является использование в качестве основных материалов деревянного бруска и фанеры, а также плит ДСП. Как альтернативу можно использовать алюминиевые профили и металлические листы, но они обойдутся дороже.

Все материалы должны быть влагоустойчивыми, то есть отвечать требованиям использования на открытом воздухе. Качественно изготовленный и установленный солнечный коллектор может служить от 20 до 30 лет. В связи с этим материалы должны иметь необходимые характеристики эксплуатации для применения на протяжении всего срока. Если корпус создан из дерева или плит ДСП, тогда для продления срока службы его пропитывают водно-полимерными эмульсиями и лаком.

Обзор: Самодельная солнечная панель (батарея).

Необходимые материалы для изготовления можно либо купить на рынке в свободном доступе, либо сделать конструкцию из подручных материалов, которые найдутся в любом хозяйстве. Поэтому основное, на что нужно обращать внимание, — это цена материалов и комплектующих.

Обустройство теплоизоляции

Чтобы уменьшить потери тепла, на дно короба укладывается изоляционный материал. Для него можно использовать пенопласт, минеральную вату и т. п. Современная промышленность предоставляет большой выбор различных утеплителей. Например, хорошим вариантом станет использование фольги. Она не только предотвратит потерю тепла, но и будет отражать солнечные лучи, а значит, увеличит нагрев теплоносителя.

В случае использования пенопласта или полистирола для утепления можно вырезать для трубок канавки и монтировать их таким образом. Как правило, абсорбер фиксируется к днищу корпуса и укладывается по изоляционному материалу.

Теплоприемник коллектора

Теплоприемником солнечного коллектора выступает абсорбирующий элемент. Он представляет собой систему, состоящую из трубок, по которым движется теплоноситель, и других деталей, производящихся обычно из листов меди.

Лучшим материалом для трубчатой части является медь. Но домашние умельцы изобрели более дешёвый вариант — полипропиленовые шланги , которые скручиваются в спиральную форму. Для подсоединения к системе на входе и выходе применяются фитинги.

Подручные материалы и средства разрешается использовать различные, то есть практически любые, которые есть в хозяйстве. Тепловой коллектор своими руками можно изготовить из старого холодильника, полипропиленовых и полиэтиленовых труб, панельных радиаторов из стали и других подручных средств. Важным фактором при выборе теплообменника является теплопроводность материала, из которого он изготовлен.




Идеальным вариантом для создания самодельного водяного коллектора является медь. Она имеет самую высокую теплопроводность. Но использование медных трубок вместо полипропиленовых не означает, что устройство будет выдавать намного больше тёплой воды. На равных условиях медные трубки будут на 15-25% эффективнее, чем установка полипропиленовых аналогов. Поэтому применение пластика тоже является целесообразным, к тому же он намного дешевле меди.

При использовании меди или полипропилена необходимо делать все соединения (резьбовые и сварные) герметичными. Возможное расположение труб — параллельное или в виде змеевика. Верх основной конструкции с трубками закрывается стеклом. При форме в виде змеевика уменьшается количество соединений и, соответственно, возможное образование утечек, а также обеспечивается равномерное движение теплоносителя по трубкам.

Для покрытия короба можно использовать не только стекло. В этих целях применяют полупрозрачные, матовые или рифлёные материалы. Использовать можно акриловые современные аналоги или монолитные поликарбонаты.

При изготовлении классического варианта можно использовать закалённое стекло или оргстекло, поликарбонатные материалы и т. п. Хорошей альтернативой станет применение полиэтилена.

Важно учитывать, что использование аналогов (рифлёных и матовых поверхностей) способствует уменьшению пропускной способности света. В заводских моделях применяют для этого специальное солярное стекло. Оно имеет немного железа в своём составе, что обеспечивает низкую теплопотерю.

Накопительный бак установки

Чтобы создать накопительный бак, можно использовать любую ёмкость объёмом от 20 до 40 литров. Также применяется схема с несколькими резервуарами, которые соединяются между собой в одну систему. Бак желательно утеплить, в противном случае подогретая вода быстро остынет.

Если разобраться, то аккумуляции в этой системе нет, а нагретый теплоноситель необходимо использовать сразу же. Поэтому накопительная ёмкость используется для:

• поддержания давления в системе;
• замены аванкамеры;
• распределения нагретой воды.

Разумеется, что солнечный коллектор, сделанный своими руками в домашних условиях, не обеспечит качество и эффективность, характерные для моделей заводского производства. Используя только подручные материалы, о высоком коэффициенте полезного действия не стоит и говорить. В промышленных образцах такие показатели в несколько раз выше. Однако и финансовые затраты станут здесь намного меньше, так как используются подручные средства. Сделанная своими руками солнечная установка значительно повысит уровень комфорта в загородном доме, а также уменьшит расходы на другие энергоресурсы.

Климат средней полосы России не балует ее жителей обилием прямого солнечного света. Абсолютно ясных солнечных дней в течении года бывает немного. В основном же как правило переменная облачность, когда солнце появляется на десяток – другой минут, а затем на это же время прячется за облаками и интенсивность солнечной тепловой энергии резко падает.

Все это крайне неблагоприятно сказывается на перспективах использования солнечной энергии для организации горячего водоснабжения на даче или в загородном доме. Солнечные коллекторы и водонагреватели традиционной конфигурации просто физически неспособны эффективно нагревать воду. Потому что они основаны на принципе непрерывной циркуляции воды из накопительного бака в солнечный коллектор и обратно. И небольшой по площади солнечный коллектор площадью в 1-2 кв. метра не способен быстро нагреть большой объем воды в несколько сот литров. Это легко доказывается простейшими расчетами.

Практически единственным выходом организовать действительно надежное горячее водоснабжение от солнечной энергии служит построение концентрирующего солнечного коллектора с малым объемом воды, нагреваемой в каждую единицу времени. Логика тут достаточно простая.

На каждый квадратный метр поверхности падает примерно 800-1000 Ватт солнечной энергии. Возьмем нижнее значение (с учетом отражения от самого солнечного коллектора, оно, увы не нулевое). Итак, теплотворность нашего «кипятильника» 800 Ватт (или 2900 КДж). Теплоемкость воды равна 4,2 Кдж/кг*град. Теперь вспомним, за какое время электрический чайник в 1,5 КВт мощности доводить те 1,5 литра воды, что в нем помещается, до кипения. За считанные минуты! А если заставить его кипятить бочку воды? Он ее только нагревать будет часа 3-4.

С другой стороны, нам не нужна целая бочка горячей воды и сразу. Нам в каждую минуту времени надо 2-3 литра всего. Умыться, посуду помыть… И напрашивается следующая схема нагревания воды. Относительно маломощным «чайником» мы быстро нагреваем 1-2 литра воды и сливаем ее в термос. Затем нагреваем следующую порцию и снова сливаем в термос и так далее. А для своих нужд мы используем ее из термоса. Т.е. делаем проточный водонагреватель с накоплением результата его работы. Такой он будет проточно-накопительный.

Такая схема значительно снижает требования по мощности собственно нагревателя и в тоже время позволит иметь достаточно большой запас горячей воды в несколько десятков литров.

Посудите сами, даже в течении 10-15 минут, когда светит солнце, мы получим около 200 Ватт-часов энергии от солнца. Это эквивалентно 720 КДж. Что позволит нагреть до 50-60 градусов примерно 4-5 литров воды (почти полведра, межлу прочим). В следующий «выход» солнца — еще 5 литров, потом еще. И так далее в течении всего дня.

Причем чем меньше будет емкость нашего нагревателя, тем эффективнее он будет использовать солнечную энергию. Он будет ухитряться выхватывать солнечное тепло даже если оно будет выскакивать всего на несколько минут! Как говорится, с паршивой овцы хоть шерсти клок. А уже если оно будет долгим, такой нагреватель превратится в кипятильник.

Сделать такой малоёмкий солнечный коллектор можно двумя способами. Первый — сделать очень плоский классический коллектор максимально большой площади. Например, толщиной в 1-2-3 см всего и площадью в 1-1,5 кв. метра. Но его емкость будет около 20-40 литров! Особо маленьким его не назвать. И что бы нагреть всю эту воду потребуется как минимум час солнца.

Второй вариант — сделать концентрирующий параболический солнечный коллектор примерно такой же площади и с емкостью 2-3 литра! Тогда вода в нем будет нагреваться всего за 5-8 минут! Всего полчаса солнца — и у нас целое ведро достаточно горячей воды! Более того, концентрирующий коллектор способен собирать и рассеянную солнечную энергию, когда лучи рассеиваются дымкой и облаками.

Теперь перейдем к конструкции. Многих пугает слово «параболический» и они думают, что сделать параболический концентратор сложно. На самом деле, сделать параболическое зеркало сможет даже школьник. К тому же концентрирующий коллектор гораздо проще даже в физическом плане. Не надо «заморачиваться» огромной и ломкой плоской «канистрой». Добиваться ее абсолютной герметичности, жесткости, обеспечивать минимальное гидродинамическое сопротивление и т.д. В параболическом солнечном водонагревателе – коллектор — простой плоский готовый металлический профиль или труба! Надо только сделать заглушки на торцы и врезать пару футорок для ввода – вывода воды. Вся остальная арматура и в в том и другом случае будет одинаковая. Само же параболическое зеркало делается из обыкновенной фанеры и оклеивается обычной бытовой фольгой для запекания. Коэффициент ее отражения ИК-лучей составляет 90-95 %!

Существует достаточно простой способ для построения параболы. На листе фанеры мы рисуем прямой угол. Затем, по одной стороне мы наносим отметки через 1 единицу измерения (например через 100 мм, на рисунке – это буквы). А по другой — через 2 единицы (т.е через 200 мм, на рисунке это цифры). Затем соединяем отметки линиями а1, б2, в3 и т.д. Образующиеся пересечения линий и дадут нам искомую параболу. Ее естественно надо сгладить при помощи лекала. И разумеется, это только половинка параболы, которая нам нужна. Вторая — зеркальное отражение.

Теперь, как может выглядеть концентрический параболический солнечный водонагреватель.

Ну примерно так.

Вода в коллектор – нагреватель поступает под небольшим давлением из напорного бака. А на выходе коллектора установлен клапан – термостат. Аналогичный по действию тому, что устанавливается в контурах охлаждения автомобилей. Т.е. он открывается тогда, когда вода нагревается до определенной температуры. Когда порция воды, находящаяся в коллекторе нагреется, термостат открывается и вода сливается в баки термосы. Как только вся горячая вода сольется и начнет идти прохладная вода, то термостат тут же закроется и коллектор начнет греть следующую порцию.

Что бы зря не пропадало место позади параболического зеркала, баки – термосы установлены в свободных нишах и тщательно теплоизолированы. Хотя, как понимаете, это всего лишь вариант их расположения. Их можно установить в любом удобном месте, но важно тщательно утеплить трубу, ведущую к ним от коллектора.

Вообще говоря, параболическое зеркало имеет не просто фокус, куда направляются все отраженные лучи, а так называемую фокальную плоскость. Потому что если лучи падают на параболическое зеркало не перпендикулярно, то и отражаться они будут не по центру параболы. Поэтому в устройствах с параболическими зеркалами делают гелиотрекеры, которые всегда поворачивают параболическое зеркало строго на солнце либо перемещают коллектор по фокальной плоскости (что на мой взгляд, проще).

В садово-дачных условиях это, к сожалению, серьезно усложняет конструкцию концентрирующего солнечного коллектора. Либо придется ставить какую то автоматику, либо самом периодически, вручную, разворачивать параболическое зеркало строго на солнце.

Определённым решением в этом случае может служить не горизонтальное, а вертикальное расположение параболического зеркала. Ведь солнце достаточно быстро перемещается по горизонтали, и очень медленно по вертикали. Поэтому, если сделать достаточно вытянутую параболу и расположить коллектор в ее фокальной плоскости, то несколько часов подряд на коллектор будет падать весь объем отраженной солнечной энергии. А регулировку по вертикали придется делать лишь раз в неделю-две, в зависимости от угла солнца над горизонтом.

Но конечно, самым эффективным решением будет изготовление гелиотрекера, поворачивающего параболическое зеркало непосредственно на солнце.

Внимание! Если вы будете реализовывать подобный проект, ни в коем случае не пробуйте температуру в зоне коллектора рукой, «на ощупь»!!! Температура в зоне нагрева достигает 200-300 градусов! Это все равно, что пробовать на ощупь спираль электроплитки. Во время моих экспериментов деревяшка, внесенная в зону нагрева бесшумно вспыхивала практически мгновенно. Довольно мистическое зрелище, кстати.

Константин Тимошенко

Задать свои вопросы и обсудить конструкцию вы можете на

Проблема использования солнечной энергии с древних времен занимала лучшие умы человечества. Было понятно, что Солнце – это мощнейший источник даровой энергии, но как эту энергию использовать, не понимал никто. Если верить античным писателям Плутарху и Полибию, то первым человеком, практически использовавшим солнечную энергию, был Архимед, который с помощью изобретенных им неких оптических устройств сумел собрать солнечные лучи в мощный пучок и сжечь римский флот.

В сущности, устройство, изобретенное великим греком, представляло собой первый концентратор солнечного излучения, который собрал солнечные лучи в один энергетический пучок. И в фокусе этого концентратора температура могла достигать 300°С — 400°С, что вполне достаточно для того, чтобы воспламенить деревянные суда римского флота. Можно только догадываться, какое именно устройство изобрел Архимед, хотя, по современным представлениям, вариантов у него было всего два.

Уже само наименование устройства – солнечный концентратор – говорит само за себя. Этот прибор принимает солнечные лучи и собирает их в единый энергетический пучок. Самый простой концентратор всем знаком из детства. Это обычная двояковыпуклая линза, которой можно было выжигать различные фигурки, надписи, даже целые картинки, когда солнечные лучи собирались такой линзой в маленькую точку на деревянной доске, листе бумаги.

Эта линза относится к так называемым рефракторным концентраторам. Кроме выпуклых линз к этому классу концентраторов относятся также линзы Френеля, призмы. Длиннофокусные концентраторы, построенные на основе линейных линз Френеля, несмотря на свою дешевизну, практически используются очень мало, так как обладают большими размерами. Их применение оправдано там, где габариты концентратора не являются критичными.

Рефракторный солнечный концентратор

Этого недостатка лишен призменный концентратор солнечного излучения. Более того, такое устройство способно концентрировать также и часть диффузного излучения, что значительно повышает мощность светового пучка. Трехгранная призма, на основе которой построен такой концентратор, является и приемником излучения и источником энергетического пучка. При этом передняя грань призмы принимает излучение, задняя грань – отражает, а из боковой грани уже выходит излучение. В основу работы такого устройства заложен принцип полного внутреннего отражения лучей до того, как они попадут на боковую грань призмы.

В отличие от рефракторных, рефлекторные концентраторы работают по принципу сбора в энергетический пучок отраженного солнечного света. По своей конструкции они подразделяются на плоские, параболические и параболоцилиндрические концентраторы. Если говорить об эффективности каждого из этих типов, то наивысшую степень концентрации – до 10000 – дают параболические концентраторы. Но для построения систем солнечного теплоснабжения используются в основном плоские или параболоцилиндрические системы.

Параболические (рефлекторные) солнечные концентраторы

Практическое применение солнечных концентраторов

Собственно, основная задача любого солнечного концентратора – собрать излучение солнца в единый энергетический пучок. А уж воспользоваться этой энергией можно различными путями. Можно даровой энергией нагревать воду, причем, количество нагретой воды будет определяться размерами и конструкцией концентратора. Небольшие параболические устройства можно использовать в качестве солнечной печи для приготовления пищи.

Параболический концентратор в качестве солнечной печи

Можно использовать их для дополнительного освещения солнечных батарей, чтобы повысить выходную мощность. А можно использовать в качестве внешнего источника тепла для двигателей Стирлинга. Параболический концентратор обеспечивает в фокусе температуру порядка 300°С – 400°С. Если в фокусе такого сравнительно небольшого зеркала поместить, например, подставку для чайника, сковороды, то получится солнечная печь, на которой очень быстро можно приготовить пищу, вскипятить воду. Помещенный в фокусе нагреватель с теплоносителем позволит достаточно быстро нагревать даже проточную воду, которую затем можно использовать в хозяйственных целях, например, для душа, мытья посуды.

Простейшая схем нагрева воды солнечным концентратором

Если в фокусе параболического зеркала поместить подходящий по мощности двигатель Стирлинга, то можно получить небольшую тепловую электростанцию. Например, фирма Qnergy разработала и пустила в серию двигатели Стирлинга QB-3500, которые предназначены для работы с солнечными концентраторами. В сущности, правильнее было бы их назвать генераторами электрического тока на базе двигателей Стирлинга. Этот агрегат вырабатывает электрический ток мощностью 3500 ватт. На выходе инвертора – стандартное напряжение 220 вольт 50 герц. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить электричеством дом для семьи из 4 человек, дачу.

Кстати, используя принцип работы двигателей Стирлинга, многие умельцы своими руками делают устройства, в которых используется вращательное или возвратно-поступательное движение. Например, водяные насосы для дачи.

Основной недостаток параболического концентратора заключается в том, что он должен быть постоянно ориентирован на солнце. В промышленных гелиевых установках применяются специальные системы слежения, которые поворачивают зеркала или рефракторы вслед за движением солнца, обеспечивая тем самым прием и концентрацию максимального количества солнечной энергии. Для индивидуального использования вряд ли будет целесообразным применять подобные следящие устройства, так как их стоимость может значительно превышать стоимость простого рефлектора на обычной треноге.

Как сделать самому солнечный концентратор

Самый простой способ для изготовления самодельного солнечного концентратора – это использовать старую тарелку от спутниковой антенны. Вначале нужно определиться, для каких целей будет использоваться этот концентратор, а затем, исходя из этого, выбрать место установки и подготовить соответствующим образом основание и крепления. Тщательно вымыть антенну, высушить, на приемную сторону тарелки наклеить зеркальную пленку.

Для того, чтобы пленка легла ровно, без морщин и складок, ее следует разрезать на полоски шириной не более 3 – 5 сантиметров. Если предполагается использовать концентратор в качестве солнечной печи, то рекомендуется в центре тарелки вырезать отверстие диаметром примерно в 5 – 7 сантиметров. Через это отверстие будет пропущен кронштейн с подставкой для посуды (конфоркой). Это обеспечит неподвижность емкости с приготовляемой едой при повороте рефлектора на солнце.

Если тарелка небольшого диаметра, то рекомендуется еще и полоски разрезать на кусочки длиной примерно по 10 см. Наклеивать каждый кусочек отдельно, тщательно подгоняя стыки. Когда отражатель будет готов, его следует установить на опору. После этого нужно будет определить точку фокуса, так как точка оптического фокуса у тарелки спутниковой антенны не всегда совпадает с позицией приемной головки.

Самодельный солнечный концентратор – печь

Чтобы определить точку фокуса, необходимо вооружиться темными очками, деревянной дощечкой и толстыми перчатками. Затем нужно направить зеркало прямо на солнце, поймать на дощечку солнечный зайчик и, приближая или удаляя дощечку относительно зеркала, найти точку, где этот зайчик будет иметь минимальные размеры – небольшую точку. Перчатки нужны для того, чтобы уберечь руки от ожога, если они случайно попадут в зону действия луча. Ну, а когда точка фокуса будет найдена, ее останется только зафиксировать и монтировать необходимое оборудование.

Вариантов самостоятельного изготовления солнечных концентратором существует множество. Точно так же самому из подручных материалов можно смастерить и двигатель Стирлинга. А уж использовать этот двигатель можно для самых различных целей. На сколько хватит фантазии, желания и терпения.

Вакуумный коллектор AQUA «PLASMA» — Акватех

Вакуумный коллектор AQUA «PLASMA»

Новый вакуумный коллектор AQUA «PLASMA» это последовательное совершенствования разработок в отрасли гелиоэнергетики.

Для повышения производительности солнечного коллектора, AQUA «PLASMA» впервые применяется технология плазменного напыления.

1)Вакуумная трубка с Новым плазменным напылением для еще большей эффективности.

2)Высокоселективный слой абсорбера на внутренний трубке с оптимизированной кривой производительности. Для поглощения максимальной количества солнечной энергии.

3)Алюминиевый теплопроводник , для оптимальной передачи энергии от абсорбера к теплоносителю.

4)U образная трубка, изготовленная из специального сплава, для максимально эффективного переноса энергии.

5)Минеральная вата с алюминиевым ламинированием ,для предотвращения теплопотерь в регистре коллектора.

6)Регистр коллектора с системой распределительных трубопроводов ,направляет полученную солнечную энергию в буферную емкость.

7)Параболический концентратор ( CPC) с зеркальной поверхностью и новым нано покрытием ,которое защищает поверхность от атмосферных явлений. Концентратор направляет солнечные лучи на нижнюю, и боковые части вакуумной трубки.

При плазменном напылении покрытие формируется из мелких расплавленных частиц , какие переносятся на поверхность вакуумных труб и параболического зеркального концентратора для образования покрытия ,которое оптимизирует процесс преобразования солнечного света в тепловую энергию.

Антирефлекторное покрытие вакуумных трубок уменьшает отражающую способность и обеспечивает лучшее прохождение солнечных лучей через стеклянную поверхность. Новое покрытие параболического концентратора (СРС) повышает защиту зеркальной поверхности от коррозионного атмосферного воздействия и обеспечивает высокий эксплуатационный период. Новый эксклюзивный дизайн коллектора подчеркивает высокую технологичность коллектора.

Вакуумные солнечные коллектора Paradigma обеспечивают высокую эффективность в холодное время года, и при низкой солнечной активности. Требуют меньшую площадь для выработки 1 кВт чем аналоги. Благодаря использованию воды в качестве теплоносителя Вам не придется менять бойлер, солнечная установка встраивается в существующую систему.

Вакуумная трубка. Каждый солнечный коллектор оснащен рядом вакуумных трубок, которые изготовлены из специального борсиликатного стекла, что делает их невероятно стойкими с механическим повреждениям. Производитель гарантирует стойкость вакуумных трубок Paradigma от повреждения градом, и предоставляет на них пожизненную гарантию. Вакуумная трубка состоит из внутренней и внешний колбы , которые спаянны между собой.

Принцип термоса. Тепло в вакуумной трубке солнечных коллекторов Paradigma может сохраняться длительное время, так как вакуум который, содержится между трубками является лучшим теплоизолятором. Это дает возможность нагревать теплоноситель до высоких температур даже в холодную зиму.

Преобразование солнечного света в тепловую энергию. Солнечный свет попадает на экологичный и высокоселективный абсорбер, который нанесен на внутреннюю трубку вакуумной колбы , где и преобразовывается в тепловую энергию.

CPC зеркало. ( Compound Parabolic Cjncentrator). Под трубками солнечного коллектора Paradigma установлен параболичный зеркальный концентратор, его задача состоит в том, что бы направить на абсорбер как можно больше солнечных лучей. Благодаря свой форме он направляет каждый солнечный луч на вакуумную трубку под оптимальным углом. Даже слабые солнечные лучи превращаются в тепловую энергию. Зеркальный концентратор изготовлен из особого материала, который используется в NASA и изготовлен в Канаде. Поверхность зеркального концентратора покрыта специальным покрытием, выполненное по нанотехнологии. Покрытие самоочищается и сохраняет максимальную отражающую способность длительное время без дополнительного обслуживания. На параболический зеркальный концентратор для солнечных коллекторов Paradigma предоставляется гарантия 25 лет.

Технология плазменного напыления. Солнечные коллектора Paradigma достигли нового уровня продуктивности благодаря применению технологии плазменного напыления. Материал для напыления производится в Германии, а сам процесс плазменного напыления выполняется в Швейцарии. Преимущество плазменного напыления в том что оно пропускает солнечное излучение во внутрь вакуумной трубы и не дает ему возможность вырваться наружу. Это позволяет преобразовать 95% солнечного излучения в тепловую энергию.

Вакуумные коллектора Paradigma работают в высокотемпературном режиме , нагревая воду до 60С и выше , то есть Ваш коллектор работает как дополнительный котел . достигается большая производительность при меньшей площади и без применения дополнительных компонентов. Солнечные вакуумные коллектора Paradigma эффективно преобразовывают солнечные лучи в тепловую энергию , которая сразу передается в систему отопления без использования промежуточных теплообменников. Инновационная система антизамерзания позволяет использовать воду в качестве теплоносителя с минимальными потерями энергии. Принцип работы системы защищен патентом.

Технические характеристики солнечных коллекторов PARADIGMA

Годовая производительность по результатам теста Solar Keymark,в зависимости от площади и средней температуры 50 ° С и 75 ° С.

Параболическими — F24J 2/12 — МПК

Номер патента: 12630

Опубликовано: 31.01.1930

Автор: Поваренных

МПК: F24J 2/12

Метки: использования, солнечной, энергии

…сдужащими для преодоления ди формаций от внутреннего давления, Под котлом 1, при помощи днищ 11, стоек 15 и тяг 16, устанавливается зеркало 14, направляющее солнечные лучи на стенки котла через щели изолирующей оболочки 3, 3, рас.- положенные вдоль фокальной линии 10, 10:и прикрытые стеклами 17 (фиг. 2 — 3), предназначенными для уменьшения конвекционных потерь тепла, Вся система при помощи цапф 13, расположенных на геометрической оси, проходящей через центр тяжести,укрепляется в подшипниках 12 и вращается за солнцем часовым механизмом б, при помощи червячного колеса 4, сидящего на цапфе 13. Через последнюю котел 1 питается водой (или другой рабочей жидкостью), поступающей по трубе 7; образующийся же пар отводится через вторую цапфу 13,…

Номер патента: 14430

Опубликовано: 31.03.1930

Автор: Залесский

МПК: F24J 2/12

Метки: использования, солнечного, тепла

…батаоеей и фиг. б в термоэлектрический элемент в перспективном виде,генераторы солнечн руются по солнцу лучей на цилиндри зеркало, в центре к на вращающемся ди пар, приключенных поворотом зеркал включения тока отНа схематическом ии ориентим солнечных ражательное расположено екции термо-равляющему оров путемтора.фиг. 1 изо-. РЕТЕНИЕДля рационального пользования прсдлагаемым устройством необходимо, чтобы око всегда было обращено зеркалами к солнцу, и автоматически устакавливалось по отношению к солнцу в должком положении, для чего применяется особое устройство, управляющее ориентированием зеркал по солнцу, состояшее из цилиндрического зеркала (фиг. 4, на оси которого .укреплен диск такого диаметра, что его периферия совпадает с…

Номер патента: 66198

Опубликовано: 01.01.1946

Автор: Молеро

МПК: F24J 2/12

Метки: котел, лучами, обогреваемый, паровой, солнца

…испарителя 2 и фокусом или наружной средой. Тепло, излучаемое пароперегревателем 3, поглощается испарителем 2 и трубчатым конусом б, Тепло, излучаемое испарителем, в свою очередь, поглощается трубчатым конусом б.М 66198Лучи солнца, отклоненные в силу неточности зеркала и его вращения, а также крайние лучи пучка поглощаются конусом 7,Ширина центральных отверстий 8 и 9 определяется количеством энергии солнца, которое должно быть пропущено на следующую поверхность нагрева, Центральное отверстие 10 (последней поверхности) не поглощает энергии, Поэтому, если за ним поставим материал с ннзк .м коэффициентом излучения, то лучистых потерь наружу почти не будет.Конвективные потоки замыкаются внутри котла и только незначительная часть их выходит…

Номер патента: 123378

Опубликовано: 01.01.1959

Автор: Воронин

МПК: F24J 2/12, F24J 2/42, H01L 35/00 …

Метки: солнечный, термоэлектрогенератор

…параболические концентраторы-отражатели, каждый из которых выполнен и виде одной детали или двух половинок. Концентратор-отражатель выполняет одновременно две функции; нагревателя и охладителя.На чертеже изображена схема термоэлемента с концентратор ражателем, состоящим из двух половинок.Концентратор-отражатель имеет форму параболоида и разделен на две половинки 1 и 2, изолированные одна от другой. Теплопровод 3 одной ветви термоэлемента является одновременно и ее токопроводом, находящимся в хорошем электрическом и тепловом контакте с одной по. ловнной концентратора-отражателя. Аналогичным способом контактируется и другая ветвь термоэлемента.Таким образом сконцентрированная лучистая энергия поглощ приемником 4, являющимся горячим…

Номер патента: 257104

Опубликовано: 01.01.1969

Авторы: Гащенко, Дверн, Исахаков, Пасичнын, Шенко

МПК: F24J 2/12, G01N 17/00, G01N 3/18 …

Метки: исследобания, свойств

…8,кпеплеццых ца цодв. хной плите 9, перемещаемой от электродвигателя 1 О винтом 11, захватов 12 и 13, дцнамометра 14, электродзцгатсля 15, червячного редуктора 16, тяги 17 и ползуа 13. Устройство для программного изменения нагрузки состоит из цилиндра 19 из оргстекла, электродвигателя 20, лам:очки 21, фогосопротпвления 22, рычага 23 1 о с противовесом ц потенццометра 24 с мостовой схемой.Ооразец 2 закрепляется в захватах 12 и 13цагрлкаощего механизма, и к нему посредством тяги 17, перемещаемой от электродвп Б гателя 15 и редуктора 16, прикладывается нагрузка, величина которой замеряегся динамо- метром, Программа цагружения наносится в виде черной ленты на цилшдр 19, который вращается с заданной скоростью от электро двигателя 20….

Номер патента: 514112

Опубликовано: 15.05.1976

Авторы: Алавутдинов, Ключевский, Умаров

МПК: F24J 2/12

Метки: концентратор, надувной, солнечной, энергии

…зеркальный пленочный параболоид. Однако такие концентраторы сложны по своей конструкции и в изготовлении, нс 5 обладают достаточной жесткостью и имеют большие габариты.Для упрощения конструкции,величения ес жесткости и уменьшения габаригсв в предла. гаемом концентраторе пневмобаллон разде О лен встроенным параболоидом на две каме ры с различным давлением в них.На фиг. 1 изображен описыв:1 емый концентратор в свободном состоянии 1 а фпг. 2 то же, в раскрытом состоянии. 15Пневмобаллон образован цил шдрической пленочной стенкой 1, верхней пл ночной прозрачной крышкой 2 и днищем 3. Между верхней крышкой и днищем в стенку 1 встроен зеркальный пленочный параболо;л 4, разде 20 ляющих пневмобаллон на две камеры 5 и бДля приведения…

Номер патента: 777368

Опубликовано: 07.11.1980

Автор: Ерухимович

МПК: F24J 2/12

Метки: концентратор, лучистой, энергии

…собой тело вращения отрезка параболы вокруг оси, не совпадающей с ее осью симметрии.На фиг, 1 и 2 схематически изображен концентратор, две проекции. Зеркально отражающая поверхность концентратора образована вращением вокруг оси симметрии С,С, отрезка образующей параболы 1 с фокальной осью О,О, и фо кусом в точке О. Фокальная ось ООгсмещена относительно оси симметрии концентратора. Вследствие осевой симметрии построенному таким образом рефлектору в пространстве соответствует кольцевой 10 фокус (штрих-пунктирная линия на фиг. 1,проходящая через точку 0).Концентратор работает следующим образом.При ориентировании оси симметрии кон центратора в направлении на источниклучистой энергии все падающие на него лучи (показаны тонкими линиями со…

Номер патента: 883620

Опубликовано: 23.11.1981

Авторы: Буланов, Дверняков, Зеньков, Пасичный, Францевич, Фролов

МПК: F24J 2/12

Метки: гелиоустановка

…4 — в виде опреснителей свходными и выходными трубопроводаии8, а приемник 5 — в виде парогенератоА с входным и выходным трубопровод,ами 9,Ь одном из вариантов выполнениягелиоустановки, в центральной частиконцентратора 1 (фиг. 2) может бытьрасположен приемник излучения в видедвухступенчатого реактора, перваяступень 10 которого соединена с ре-зервуаром 11 исходных продуктов реакции и с резервуаром 12 накопления промежуточных продуктов, последний всвою очередь, соединен со второй ступенью 13 реактора, связанной с емкостью 14 конечных продуктов.Гелиоустановка работает следующимобразом. В зависимости от времени года и географической широты местности оптическая ось концентратора 1, гелиоустановки с помощью домкратов устанавливается в…

Номер патента: 1023270

Опубликовано: 15.06.1983

Автор: Васильев

МПК: F24J 2/12

Метки: концентратор, лучистой, пересвет, энергии

…вращения сосуда для каждой коронки определяют по формуле где О)И , Ш- скорости вращениясосуда при Формовании внеаней и соседней с ней внутренней коронки соответственно;ускорение силы тяжести,Ь — разность фокусныхрасстояний соседних коронок.На Фиг, 1 схематично показан концентратор лучистой энергии, на фиг, 2 — фрагмент установки для осуществления способа изготовления концентратора лучистой энергии.Концентратор лучистой энергии содержит расположенные коаксиально и со смещением одна относительно другой вдоль общей оси 1 ( Фиг. 1) коронки 2 с внутренней отражательной поверхностью 3, закрепленные на несущем каркасе Й.Коронки 2 выполнены с софокусными параболической Формы образующими, причем нижняя кромка 5 каждой внутренне…

Номер патента: 1163104

Опубликовано: 23.06.1985

Авторы: Рябой, Самоцветов

МПК: F24J 2/12

Метки: коллектор, солнечной, фокусирующий, энергии

…цилиндра с фланцами, на фиг.7 — то же, в виде профиля звездообразного сечения, на фиг,8 — конструкция стержня точки опоры зерка- р 5 ла в виде раздвижной тяги.Фокусирующий коллектор солнечной энергии содержит установленный на опорно-поворотном устройстве 1 (фиг.1) каркас 2, расположенное на нем параболоидной формы зеркало 3 и приемник 4 излучения, закрепленный на каркасе 2 с помощью штанг 5(фиг. 2) . 04 йСтержни 7 и 11 могут быть выполненыиз стали.При нагреве зеркало 3 (фиг,4)принимает форму параболоида 12 и егофокальная эона 13 трансформируетсяв зону 14,Вершина 6 зеркала 3 может бытьзакреплена на каркасе 2 фокусирующего коллектора с помощью стержневойпирамиды 15 (фиг,5) или с помощьюцилиндра 16 (фиг,б) с фланцами, илис помощью профиля…

Номер патента: 1347068

Опубликовано: 23.10.1987

Авторы: Курилов, Медов

МПК: F24J 2/12

Метки: концентратор, солнечной, энергии

…вторичного отражателя 5 (фиг. 2) может представлять собой параболу.Кривая второго порядка вторичного отражателя 5 (фиг. 4) может представлять собой эллипс. 40 45 50 55 Концентратор может быть снабжен по меньшей мере одним дополнительным отражателем 11 (фиг, 5), расположенным эквидистантно первичному отражателю 1. В этом случае отражатели 1 и 11 имеют выходные отверстия, лежащие в одной плоскости и имеющие одинаковую площадь.Зеркальные поверхности концентратора могут быть защищены диэлектри) 10 15 20 ) 25 30 35 ческим покрытием и выполнены селективными.По ходу концентрированного вторичным отражателем 5 (фиг.1) потока излучения может быть установлена кольцевая призма (не показана) для спектрального разложения излучения,Концентратор…

Номер патента: 1355839

Опубликовано: 30.11.1987

Авторы: Мишутин, Ралко, Стронский, Супрун, Шевченко

МПК: F24J 2/12

Метки: коллектор, солнечной, фокусирующий, энергии

…1 показана конструктивнаясхема фокусирующего коллектора солнечной энергии; на фиг.2 — его оптическая схема.Фокусирующий коллектор солнечнойэнергии содержит концентратор 1фиг.1), имеющий параболический профиль, и приемник 2 излучения., установленный в фокусе концентратора 1у его вершины.Профиль концентратора 1 очерченучастками 3 (фиг.2) расположенныходна в другой софокусных парабол 4,внутренняя из которых имеет апертуру,совпадающую с апертурой концентратора 1, и дугами 5 окружностей 6 сцентрами в фокусе последнего, ступенчато сопряженными с концом и началомучастков 3 соседних парабол 4, причем дуга 5 окружности 6, сопряженной с участком 3 наружной параболы4, расположена не ниже фокальнойхорды концентратора 1. Фокусирующий коллектор…

Номер патента: 1394007

Опубликовано: 07.05.1988

Автор: Моллаков

МПК: F24J 2/12

Метки: коллектор, многоступенчатый, солнечный

…этой же секции подключен источник 14 теплоты при помощи трубопроводов 15,Многоступенчатый коллектор работает следующим образом.Тепловая энергия поступает от дополнительного источника 14 теплоты в зазор 7 между покрытиями 5 и 6 при тура, Патрубки 10, 11 первой по ходудвижения теплоносителя секции 1 заглушены, К ТО этой же секции 1 подключен источник 14 теплоты. Тепловаяэнергия от источника поступает в зазор 7 и обогревает его. Поверхность8 нагревается от солнечной радиации,а теплопотери от нее компенсируютсяза счет поступления в зазор теплотыот ТО 12 секции 1. В результате обеспечивается получение высоких температур в каждой последующей секции,1 ил. 2помощи трубопроводов 15 и обогреваетего. Поглощающая поверхность 8 такженагревается от…

Номер патента: 1449784

Опубликовано: 07.01.1989

Авторы: Мишутин, Стронский, Супрун

МПК: F24J 2/12, G02B 5/10

Метки: коллектор, солнечной, фикусирующий, энергии

…расстояниям К Е, й.Из названных центров радиусами, рФвными удвоенным фокальным расстоянйям, проведены окружности, образующ 8 е дуги 3, сопрягающие участки 2 со» ссс,дних парабол.Фокусирующий коллектор солнечнои эНергии работает следующим образом,Солнечное излучение падает на зеркальную поверхность концентратора 1 (фиг.1) и, отразившись от участков2 попадает на приемник 5. Нагретая поверхность приемника 5 излучает теплФвой поток, который переотражается дугами 3 и затененной частью участков 2 парабол обратно на приемник 5 нсзависимо от температуры излучающей поверхности. Благодаря тому, что руги 3 имеют общий фокус, переизлучение исходит от приемника 5 нахорящегося в месте совмещения этих фокусов, тепловые лучи после отражения от дуг 3…

Номер патента: 1502915

Опубликовано: 23.08.1989

Авторы: Гришенков, Дубровский, Осюнихин, Фахрутдинов

МПК: F24J 2/12

Метки: отражателя, фацеты, юстировочное

…между винтами 9 (фиг,2). Шток 4 также снабжен упором 11 с гнездом, в которое входит штырь 12 с конусным концом, посредством чего осуществляется фиксация упора 11 относительно несущей рамы 3, а с помощью винта 13 упор 11 закреплен на штоке 4 (фиг.3), Последний фиксируется относительно рамы посредством винта 14, входящего 55 в продольный паэ 15 штока 4, а элемент винт — гайка 6 — винта 16, входящего в кольцевую проточку рамы 3 (фиг. 1) . Юстировочные работы производятся следующим образом.При вращении винта — гайки 6, связанной с кольцевой проточкой элемента рамы 3 винтом 16, перемещают шток 4 вдоль оси и выставляют базовую точку зеркала (фацеты отражателя). Вращение штока 4 вокруг оси при этом исключено, так как конец винта 14…

Номер патента: 1545040

Опубликовано: 23.02.1990

Авторы: Мишутин, Стронский, Супрун

МПК: F24J 2/12

Метки: коллектор, солнечный, фокусирующий

…ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ( КНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. /5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина,101 Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к области солнечныхколлекторов со средствами концентрации излучения,Цель изобретения — повышение КПДколлектора за счет улучшения эксплуатационной эффективности утилизациисобственного теплового излучения приемника.На чертеже представлены меридиональное сечение коллектора и оптический ход лучей ИК излучения приемника.Фокусирующий солнечный коллекторсодержит концентратор, меридиональноесечение которого ниже фокальной плоскости очерчено участками 1 располом 1 енных одна в другой софокусных парабол, и…

Номер патента: 1553800

Опубликовано: 30.03.1990

Авторы: Кочкин, Петраш

МПК: F24J 2/12

Метки: коллектор, солнечный, фокусирующий

…слоем 7 пенопласта, а вход» 9 ое отверстие перекрыто защитным стеклом 8, что позволяет существенно50 Фнизить величину конвективных потерь.Теплоноситель поступает через трубопровод 9 холодной воды в плоские трубные доски 4 и 5 дополнительного приемника солнечной энергии, Щоторые последовательно соединены общим трубопроводом 10. Из последнего 1 еплоноситель заходит в трубчатый приемник 3 солнечной энергии и дальше поступает в трубопровод 11 горячейводы,Коллектор в обычном режиме работает следующим образом.Часть воспринимаемого солнечногоизлучения после отражения на плоскихпанелях 2 (периферическая часть) концентратора падает нормально на плоские трубные доски 4 и 5 и поглощается посредством селективного покрытия.Остальная часть…

Номер патента: 1560944

Опубликовано: 30.04.1990

Автор: Дворецкий

МПК: F24J 2/12

Метки: коллектор, солнечный

…в виде окружности,перпендикулярной оптической оси кон»центратора, и два контротражателя,причем концентратор выполнен в видеконуса, приемник посредством опорывзаимодействует с направляющей с возможностью перемещения по коническойповерхности концентратора, а контрИзобретение относится к гелиотех»нике, а именно к солнечным коллекто»рам со средствами концентрации иэлуч 6 ния,5Цель изобретения — повышение технологичности изготовления концентратора при обеспечении высокой степениконцетрации солнечной энергии за счетдополнительного использования контротражателей на приемнике излучения,На фиг.1 изображена конструктивнкя схенв осененного коллекторв 1 нвФг.2 — саггитальное сечение коллектора (сечение А-А на Фиг.1). 15Солнечный коллектор…

Номер патента: 1562627

Опубликовано: 07.05.1990

Авторы: Мишутин, Стронский, Супрун, Швачко

МПК: F24J 2/12

Метки: коллектор, солнечной, фокусирующий, энергии

…101 Изобретение относится к гелиотехнике в частности к фокусирующим коллекторам солнечной энергии.Целью изобретения является повы 5 шение КПД преобразования солнечной энергии в тепло.На чертеже показана конструктивная схема фокусирующего коллектора солнечной энергии. 10фокусирующий коллектор солнечной энергии содержит параболический концентратор 1 и приемник 2 излучения, расположенный в его фокусе.Коллектор содержит дополнительный приемник 3 излучения, гидравличе:».:и связанный с основным, центральна,»: часть концентратора 1 имеет собств:.нный фокус и в поперечном сечении выполнена в виде дуги 4 окружности с центром в фокусе концентрз» тора, расположенной ниже его фокальной плоскости, а дополнительный приемник 3 расположен в фокусе…

Номер патента: 1575022

Опубликовано: 30.06.1990

Авторы: Гринберг, Поляковский, Черный

МПК: F24J 2/12

Метки: нагреватель, солнечный

…3, адекватной по площади меридиональному сечению концентратора 1 ниже фокальной плоскости и перекрытой защитным стеклом 5 с селективным покрытием, Теплообменник 2 сопряжен с20 внешним контуром (не показан) посредством патрубков б.С точки зрения эксплуатации оптическую ось концентратора целесообразно ориентировать в направлении зенитного положения Солнца для данной местности, а приемную поверхность — располагать параллельно условной плоскости видимого движения Солнца на небосводе. Выбор параметров концентратора обусловлен альтернативными требованиями: повышение коэффициента ЗО концентрации» солнечного излучения в нагревателе и увеличение входной апертуры концентратора. Оптимальными в этом случае являются концентраторы с высотой,…

Номер патента: 1744666

Опубликовано: 30.06.1992

Авторы: Воробьев, Филин

МПК: F24J 2/12, G02B 5/10

Метки: концентратор

…в виде электронагревателя 2 воздушного потока, датчика температуры 3 наружного воздуха и нагретого потока, регулятор 4, короб 5, образующий с зеркалом канал для прохода нагретого воздуха, датчик ветровой нагрузки 6, трубу 7 с равномерно распределенными по ее поверхности отверстиями 8, установленную в центральной части зеркала 1 по его оси, причем часть трубы расположена с отражающей стороны зеркала 1, а другая — с тыльной в коробе 5, юстировочные винты 9 и каркас 10, Вход регулятора 4 подключен к датчикам температуры 3, а выход — к электронагревателю 2. Датчик ветровой нагрузки 6 соединен с датчиком температуры 3,Концентратор работает следующим образом.Перед началом эксплуатации получают штатное фокальное пятно и настраивают…

Номер патента: 1831703

Опубликовано: 30.07.1993

Автор: Никулин

МПК: F24J 2/12, G02B 5/10

Метки: излучения, концентратор, электромагнитного

…положение светового пятна на приемнике поддерживается вручную. Для предохранения отражающего слоя от повреждений на него наносится предохраняющий полимерный слой минимальной толщины, например майлар, толщиной 3 ,и (фиг. 1, разрез пленки с отражающим и предохраняющим слоем).Устройство работает следующим обра-. зом,Разворачивают устройство из свернутого состояния и присоединяют источник понижающего давления 5. Надувной тороид 1 накачивают до рабочего состояния, При этом в герметичном объеме 4 создается разрежение — отрицательный перепад давления ЬР относительно окружающей атмосферы.Присоединяют к тороиду 1 опоры и устанавливают устройство в положение, обеспечивающее близкое к нормальному падение на зеркало солнечных лучей, которые…

Номер патента: 2003005

Опубликовано: 15.11.1993

Автор: Иванов

МПК: F24J 2/12

Метки: нагреватель, солнечный

…этого меняется траектория фокуса в рефлекторе, опускаясь летом и поднимаясь зимой, и чтобы теплоприемник находился в фокусе, теплоприемник должен иметь значительную толщину, что ведет к закрытию полезной площади рефлектора, снижая эффективность установки.Цель изобретения — повышение эффективности путем обеспечения сезонного регулирования положения теплоприемника,Формула изобретения СОЛНЕЧНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий неподвижный сферический рефлектор, снабженный контактирующим с ним шаровым сегментом, и размещенный в фокусе рефлектора теплоприемник в виде трубы, изогнутой по форме дневного перемещения фокуса, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем На фиг,1 показан предлагаемый нагреватель; на фиг.2 — то же, вид…

17009С

РАЗРАБОТКА АКТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

Гизбрехт О. П. – студент группы Э-31, Брындин А. И. – студент группы 8Э-61, Белицын И. В. – к.п.н., доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Солнечная энергетика – это один из самых быстро развивающихся альтернативных источников энергии в наше время. Данный источник имеет ряд преимуществ, которые в свою очередь позволяют говорить о перспективности в энергетике.

Основные преимущества:

• экологичность;
• возобновляемость;
• относительно не высокие вложения.

Солнечная энергия является бесплатной и повсеместной. При эксплуатации солнечных коллекторов не происходит вредных выбросов в живую природу. И сам солнечный коллектор полностью вторично перерабатывается.

В большей части России нет централизованного энергообеспечения, поэтому применение солнечных коллекторов и их систем является актуальным для населения.

Из-за постоянного роста цен на энергоресурсы в стране, непрерывное увеличение тарифов на электроэнергию, высокое экологическое воздействие на экологию традиционных источников энергии. Использование солнечных коллекторов становится все более актуальным. Из всех разработок, работающих на солнечной энергии имеющихся на сегодняшний день, солнечные коллекторы являются самыми эффективными устройствами. Назначение вакуумных солнечных коллекторов – это преобразование солнечной энергии в тепловую. На рисунке 1 представлены модели солнечных установок.

Рисунок 1 – Солнечные водонагревательные установки

Существует два основных типа солнечных коллекторов, это вакуумные трубчатые коллектора и плоские коллектора [1]. В нашей работе рассматривается установка-гибрид солнечного параболического концентратора и вакуумной трубки. В настоящее время, подобных конструкций в производстве для домашнего использования не существует, поэтому мы решили провести исследование в этом направлении.

На рисунке 2 представлено общее устройство модели:

• параболический концентратор – металлическая конструкция с отражающим слоем — 1 [2];
• опорная конструкция — жёсткая металлическая конструкция — 2;
• вакуумная тепловая трубка – тепловой приёмник — 3;
• солнечный трекер – система слежения за солнцем — 4;
• линейный актуатор – поворотный механизм — 5.

Рисунок 2 – Общее устройство модели

Управление конструкцией осуществляется посредством электронной платформы «Arduino».

Принятая к исполнению принципиальная схема представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Электрическая схема солнечного трекера.

На основе собранных данных была собрана демонстрационная модель системы слежения за солнцем, представленная на рисунке 4-5.

Рисунок 4 – Демонстрационная модель

Рисунок 5 — Демонстрационная модель

Основным достоинством нашей конструкции является большая эффективная рабочая площадь, которая поддерживается солнечным трекером, в отличии от классических солнечных коллекторов. При разработке солнечного трекера делается упор на снижение стоимости производства устройства, которое будет вполне пригодно для домашнего использования. Немаловажным фактором являлся подбор качественных и недорогих материалов для изготовления узлов и агрегатов данной установки.

Список использованных источников:

1. Альтернативная энергетика [Электронный ресурс] : Перспективы энергетики. – Электронные данные. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org Альтернативная энергетика (дата обращения 06.09.15).
2. Горячее водоснабжение на даче и в доме [Электронный ресурс] : Концентрирующий параболический солнечный коллектор. – Электронные данные. – Режим доступа: http://delaysam.ru/dachastroy/dachastroy56.html (дата обращения 22.09.15)

Параболический желоб для солнечных тепловых систем

Параболический желоб увеличивает энергию солнца

До сих пор мы видели несколько различных типов конструкций солнечных коллекторов, которые используют энергию солнца для нагрева воды. Каждая конструкция, будь то основной почерневший плоский коллектор или более продвинутый вакуумный трубчатый коллектор, имеет свои преимущества и недостатки, и для большинства бытовых солнечных систем горячего водоснабжения этих типов солнечных коллекторов более чем достаточно.Но для получения более высоких температур с хорошей эффективностью может потребоваться солнечный коллектор в виде параболического желобного отражателя .

Параболический желоб-рефлектор

Параболический желоб-рефлектор — это коллектор солнечной тепловой энергии, предназначенный для улавливания прямого солнечного излучения на большой площади поверхности и фокусировки, или, в более общем смысле, «концентрации» на небольшой фокусной области, увеличивая солнечную энергию получено более чем в два раза, что означает больше общего тепла на квадратный метр желоба.

Форма концентрирующих солнечных коллекторов должна быть специально разработана так, чтобы весь входящий солнечный свет отражался от поверхности коллектора и достигал одной и той же точки фокусировки, независимо от того, в какую часть коллектора солнечный свет попадает первым.

Концентрирующие солнечные коллекторы для жилых помещений обычно представляют собой параболический желоб «U-образной формы» (отсюда и их название), который концентрирует солнечную энергию на поглотительной тепловой трубке, называемой приемником, которая расположена вдоль оси фокуса отражающего желоба.

Параболические желобные отражатели или PTR изготавливаются путем простого сгибания листа отражающего или хорошо отполированного материала в параболическую форму, называемую параболой. Поскольку солнечные световые волны, по существу, распространяются параллельно друг другу, этот тип солнечного коллектора можно направить прямо на солнце и при этом добиться полной фокусной мощности от всех частей рефлектора в форме желоба, как показано.

Параболический желобный отражатель при использовании в качестве коллектора солнечной тепловой энергии сконструирован как длинное параболическое отражающее зеркало, которое обычно окрашено в серебристый цвет, или сделано из полированного алюминия, или использует зеркала, которые линейно переходят в форму желоба.Металлическая черная тепловая трубка внутри герметичной стеклянной трубки, которую также можно откачивать, используется для уменьшения тепловых потерь. Тепловая трубка содержит теплоноситель, который перекачивается по петле внутри трубки, поглощая тепло при прохождении через нее.

Параболический желобчатый отражатель может генерировать гораздо более высокие температуры более эффективно, чем коллектор с одной плоской пластиной, поскольку площадь поверхности поглотителя намного меньше. Жидкий теплоноситель, который обычно представляет собой смесь воды и других присадок или термомасла, прокачивается через трубку и поглощает солнечное тепло, достигая температуры более 200 ^o C.

Горячая вода направляется в теплообменник стандартной конструкции, где она непосредственно нагревает резервуар для горячей воды для использования в домашних условиях, что делает этот тип солнечной горячей воды активной системой с замкнутым контуром. Однако параболические желобные отражатели используют только прямое солнечное излучение для нагрева приемной трубы, поскольку рассеянное солнечное излучение не может быть сфокусировано на поглотитель, что делает их менее эффективными, когда небо облачно или солнце не выровнено.

Типовая конструкция желобного отражателя

Для решения этой проблемы большинству концентрирующих коллекторов требуется какое-либо механическое оборудование, которое постоянно ориентирует коллекторы на солнце, удерживая поглотитель тепловой трубки в правильной фокусной точке.Это может быть достигнуто с помощью следящего солнечного концентратора, который выравнивает желоб с солнцем в течение дня, увеличивая приток солнечного тепла.

Коллектор обычно имеет одну ось вращения по длине желоба, которая может быть ориентирована в направлении с востока на запад, отслеживая солнце с севера на юг, или ориентирована в направлении с севера на юг и отслеживая движение солнце с востока на запад.

Параболические впадины обычно выровнены по оси с севера на юг и вращаются, чтобы отслеживать движение солнца по небу каждый день с утра до ночи.

Преимущества этого типа режима слежения заключаются в том, что в течение дня требуется очень небольшая регулировка коллектора, в результате чего солнечный желоб всегда обращен к солнцу в полдень, но производительность коллектора рано утром или поздно днем ​​значительно снижается. из-за больших углов падения желоба.

Хотя солнечные коллекторы используют системы слежения, чтобы держать их обращенными к солнцу, они наиболее эффективны в более солнечном климате, где есть хорошие солнечные ресурсы.Как и многие другие солнечные коллекторы, параболические желобные отражатели имеют модульную конструкцию, что означает, что отдельные желоба можно соединять вместе.

Преимущество заключается в том, что их соединение вместе создает большую площадь поверхности абсорбера, производящего большое количество горячей воды от солнечной энергии, чем может быть создано отдельным желобом. Множество отдельных желобов, соединенных вместе, образуют коллекторное поле, если они соединены вместе последовательными и параллельными рядами.

В качестве концентрирующих коллекторов, ориентированных на линию, параболические желобные отражатели более эффективны для промышленных и коммерческих применений, где требуется большое количество горячей воды круглосуточно.В этих типах установок солнечная энергия, захваченная солнечными желобами, нагревает специальный тип термомасла до очень высоких температур.

Масло, циркулирующее вокруг активной системы с замкнутым контуром, используется для нагрева больших объемов воды или для генерации пара при очень высоких температурах до 400 ^o C, который затем может использоваться для выработки электроэнергии. Кроме того, для соединения параболических желобов с образованием коллекторных полей для установки требуются большие площади земли, но они компенсируют потребность в традиционной энергии и обеспечивают экономию энергии и экологические преимущества.

Солнечные концентраторы, такие как параболические желоба, имеют небольшую площадь абсорбера и, следовательно, меньшие тепловые потери и обеспечивают высокий КПД около 12% при гораздо более высоких рабочих температурах по сравнению со стандартными плоскими коллекторами. Однако у них есть недостаток в том, что они имеют меньший угол обзора и, следовательно, требуют какой-либо системы слежения или ручной настройки, чтобы удерживать их в правильной точке фокусировки.

Также параболические желобные отражатели не могут улавливать большую часть рассеянной солнечной радиации.Параболические коллекторы не рекомендуются для домашнего использования из-за их размера и высоких температур воды, но желательны для определенных промышленных и коммерческих нужд, чтобы обеспечить большие объемы горячей воды и / или для производства электроэнергии с помощью работающих паровых турбин.

В следующем уроке о солнечном нагреве мы рассмотрим другой тип солнечного коллектора, который предназначен для еще большей концентрации принимаемого солнечного излучения в одной точке фокусировки, в то же время принимая большую часть рассеянного излучения, повышая их эффективность.

Кроме того, эти концентраторы могут быть стационарными или требовать лишь небольшой сезонной регулировки наклона, чтобы их тепловая труба находилась в правильной фокусной точке. Эти типы солнечных тепловых коллекторов называются солнечными коллекторами для посуды, которые можно использовать для сосредоточения солнечной энергии в одной точке.

Самые продаваемые солнечные параболические отражатели

Параболический желоб — обзор

7.5.1 Системы параболического желоба

Системы параболического желоба, как показано на рис.7.2 являются наиболее экономически эффективными и широко используемыми системами для выработки электроэнергии в мире. На его долю приходится около 90% установленной базы CSP.

Рисунок 7.2. Система параболического желоба.

Эта система состоит из длинного коллектора параболической формы с изогнутыми зеркалами, который фокусирует солнечные лучи на приемной трубе (трубе поглотителя), расположенной в фокусе параболических желобов. Эти желоба могут иметь длину более 600 м, и металлическая трубка абсорбера обычно встраивается в вакуумированную стеклянную трубку для уменьшения тепловых потерь.Желоба вращаются в течение дня, когда солнце движется с востока на запад, чтобы максимизировать получаемую солнечную энергию. Металлическая трубка абсорбера заполнена жидкостью, обычно синтетическим маслом, которое можно нагревать до 400 ° C. Благодаря параболической форме желоба могут фокусировать солнце с интенсивностью в 30–100 раз больше нормальной. Затем жидкость прокачивается через теплообменник, который передает тепло воде, которая образует пар при кипячении воды. Пар используется для запуска турбины, вырабатывающей электричество.Использование других жидких теплоносителей, таких как расплавленные соли или прямой пар, позволяет работать при температуре до 550 ° C, тем самым повышая эффективность установки. Эти системы также могут быть спроектированы как гибриды с использованием ископаемого топлива для поддержки солнечной тепловой мощности в ночное время или в периоды пасмурных дней.

Большинство современных тепловых электростанций для крупных электростанций были разработаны Lunz International, в которой используется конструкция с параболическим желобом, называемая системой LUZ (LS-1,2,3), коллекторы, изготовленные из оцинкованной стали, для поддержки своей конструкции, основанной на крутящем моменте.В период с 1984 по 1990 год Луз построил девять солнечных электростанций (SEGS) мощностью 13–80 МВт. Две дополнительные электростанции с параболическими желобами работали с 1990-х годов в Соединенных Штатах в Неваде и Флориде. Nevada Solar One (NSO) была запущена в 2007 году и вырабатывает 64 МВт. Центр солнечной энергии Martin Next Generation в Индиантауне, Флорида, начал свою работу в 2010 году с мощностью 75 МВт. Это первая гибридная установка на природном газе с комбинированным циклом и CSP.

В Испании более 1 ГВт солнечных электростанций с параболическим желобом построено в период с 2007 по 2013 год с помощью государственных субсидий в виде зеленых тарифов.Большинство этих растений используют расплав соли для TES. Установки с параболическим желобом в Испании включают солнечную электростанцию ​​Solaben мощностью 200 МВт, солнечную электростанцию ​​Solnova мощностью 200 МВт и солнечную электростанцию ​​Andasol-1 мощностью 50 МВт, в которой используются коллекторы Eurotrough.

Солнечная электростанция Solnova состоит из пяти отдельных блоков по 50 МВт каждый, расположенных в Севилье в Солукар-ла-Майор, которые построены и эксплуатируются компанией Abengoa Solar. Строительство трех энергоблоков «Сольнова-1», «Сольнова-III» и «Сольнова-IV» было завершено в 2010 г. поэтапно, начавшимся в 2007 г.Каждый блок использует 360 коллекторов параболического желоба на основе технологии параболического желоба ASTRO, разработанной компанией Solnova Solar. Эта технология включает в себя длинные ряды изогнутых зеркал гелиостата, которые можно поворачивать в направлении солнца. Зеркала, в свою очередь, отражают солнечный свет, который фокусируется на трубе, содержащей жидкость. Три завершенных блока также оборудованы для использования природного газа в качестве вторичного источника топлива. На рис. 7.3 справа показана установка Сольнова-1, спереди слева — Сольнова-III, а сзади слева — Сольнова-IV.Две башни на заднем плане — это PS10 и PS20 (см. Главу «Доступность фотоэлектрических систем», «Общественные солнечные сети» и «Солнечные микросети» и дополнительную информацию ниже).

Рисунок 7.3. Установка Сольнова ЦСП с использованием параболических желобных отражателей.

В 2014 году солнечные тепловые энергетические системы, использующие технологию параболического желоба, включают электростанции SEGS мощностью 354 МВт в Калифорнии, США, электростанцию ​​Solana мощностью 280 МВт в Аризоне и проект Genesis Solar Energy мощностью 250 МВт в Калифорнии.

Система солнечной генерации Solana разработана и принадлежит Abengoa Solar, глобальной компании, которая в настоящее время имеет 1603 МВт в коммерческой эксплуатации, 360 МВт в стадии строительства и более 320 МВт в стадии предварительного строительства в разных странах.Установка, показанная на рис. 7.4, производит 280 МВт (валовая) солнечной энергии от двух паротурбинных генераторов мощностью 140 МВт; это самая большая установка с параболическими желобами в мире.

Рисунок 7.4. Электростанция Solana с параболическими желобными отражателями.

Эта система использует 3200 зеркальных параболических желобных коллекторов и 2,2 миллиона квадратных метров отражающей поверхности, покрывающей 3 квадратных мили солнечного поля. Электроэнергия вырабатывается с помощью обычных паровых турбин. Завод использует расплав соли для TES и может обеспечивать 6 часов управляемой энергии после захода солнца или в пасмурные дни.Электростанция Solana может обеспечивать чистую электроэнергию для питания 71 000 домов, избегая при этом 5000 тонн CO ₂ ежегодно. Резервным источником ископаемого топлива, используемого на этой станции, является природный газ.

Параболический желобный коллектор — обзор

6.8 Комбинации солнечного опреснения

Одна из первых солнечных систем была установлена ​​в Абу-Даби (рис. 6.22), которая представляет собой многоступенчатую дистилляционную систему (MES) с системой солнечных коллекторов с откачиваемыми трубками. проектная производительность 120 м ³ сутки ⁻¹ и обычно 85 м ³ сутки ⁻¹ (El-Nashar, 1993, 2000a, b, 2001a), в то время как некоторые другие комбинации были изучены, которые касаются конструкций в основном пилотные установки.Гарсия-Родригес и др. (2002) сообщают, что типичная температура для солнечной дистилляции MED составляет 65–75 ° C, тогда как для системы дистилляции MSF она составляет 80–90 ° C. Для этих систем подходят коллекторы с плоскими пластинами, а также коллекторы с вакуумными трубками, PTC, составные параболические коллекторы и линейные зеркала Френеля, причем лучшая комбинация — параболические желоба.

Рисунок 6.22. Установка MES и поле солнечного коллектора с вакуумными трубками установлены в Абу-Даби (Эль-Нашар, штат Эолсс).

Из четырех основных промышленных методов опреснения два относятся к термическому (MED и MSF), а два (MVC и RO) — к механическому.Эти два термических метода имеют высокую надежность применения и полностью индустриализированы. Два механических метода имеют средний класс надежности, но они также являются зрелыми и полностью индустриализированными. Метод дистилляции MED более эффективен по сравнению с дистилляцией MSF в отношении первичной рабочей энергии, а потребление электроэнергии имеет меньшую стоимость и более низкие рабочие температуры. Поэтому он подходит для комбинации с солнечными концентрирующими системами, такими как параболические желоба или линейные коллекторы Френеля.В последнее время дистилляционная система MED комбинируется либо с MVC, либо с RO для повышения производительности гибридной системы обоих методов опреснения.

Комбинация PTC с дистилляцией MED представляет собой систему высокой надежности с простым управлением. Средняя концентрация параболического желоба составляет C = 15–40, а подаваемая температура составляет ~ 380 ° C. Они вращаются вокруг одной оси и используют в качестве теплоносителя:

1.

Синтетические масла, которые, однако, ограничивают более высокую подаваемую температуру

2.

Вода для производства пара непосредственно в абсорбирующей трубе коллектора с температурой до 400 ° C. Гарсиа-Родригес и Гомес-Камачо (1999, 2001) и Гарсиа-Родригес, 2003 предложили использовать в качестве теплоносителя воду, морскую воду или рассол, и они провели экономическую оценку для каждой из жидкостей.

PTC прямого производства пара имеет много преимуществ по сравнению с термомаслами. Системы MED более гибкие, чем системы MSF, могут работать при частичной нагрузке и имеют меньшую вероятность образования накипи.Как правило, они считаются более подходящими, чем MSF, для установок относительно небольшой мощности, тогда как системы опреснения с TVC имеют более низкую производительность по сравнению с системами MED и MSF (García-Rodríguez et al., 1999). Обычно их комбинируют с дистилляционными системами MED или MSF.

Соединение двух систем достигается с помощью вспомогательных устройств, тогда как для систем PTC / MED и PTC / MSF требуются накопительный бак и обычный котел. В резервуаре для хранения в качестве рабочей жидкости используется масло.В этом случае разница температур на входе и выходе из поля солнечного коллектора составляет ~ 80 ° C.

Darwish and Darwish (2014) сообщают, что, хотя RO является более эффективным методом и имеет более низкую стоимость производства опресненной воды, все еще существует интерес к термическим методам MSF, MED и TVC, либо в виде отдельных единиц, либо в гибридных комбинациях для подключение к системам сбора солнечной энергии. Наиболее эффективным из этих методов дистилляции является LT-MED, который потребляет примерно такую ​​же тепловую энергию, что и MSF.Необходимая солнечная энергия составляет 250–300 МДж м ^–3 и ~ 4 кВтч м ^–3 для питания насосов. MED требует 1,5–2,0 кВтч м ^–3 для циркуляции различных жидкостей. Кроме того, применяются эксплуатационные пределы, представленные в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Эксплуатационные ограничения для различных методов термического опреснения

Существует большое количество публикаций, которые относятся к традиционному опреснению с использованием солнечной энергии и / или возобновляемые источники энергии.Некоторые из этих работ упоминаются здесь случайным образом. Офир и Надав (1982) дают обзор систем, используемых для производства электроэнергии и опресненной воды из солнечной энергии. Эль-Нашар (1985, 2000b) описал оптимизацию солнечных опреснительных установок, тогда как Калогиру (1997, 2001) представил исследование влияния стоимости на цену опресненной воды, производимой с использованием возобновляемых источников энергии. Триб и Мюллер-Штайнхаген (2008) ссылаются на использование концентрированной солнечной энергии для производства опресненной воды на Ближнем Востоке и в Северной Африке.Али и др. (2011) представили технико-экономический обзор косвенного солнечного опреснения для установок MSF и MED, а также для RO и MD. Sagie et al. (2005) проанализировали коммерческие солнечные энергетические системы и коммерческие опреснительные системы, которые могут быть связаны с солнечной энергией, и оценили экономичность этих систем. Среди последних исследовательских работ — работы Дарвиша (2014) и Дарвиша и Дарвиша (2014), в которых говорится о сочетании солнечного опреснения с использованием вспомогательной энергии природного газа для электростанции / опресненной воды в Катаре ( ОАЭ).

На рис. 6.23 показаны комбинации систем опреснения / электроэнергии в зависимости от типа турбины в секции производства электроэнергии.

Рисунок 6.23. Возможность наиболее подходящего сочетания солнечной энергии с системами опреснения.

На рис. 6.22 показана одна из первых установок косвенного производства опресненной воды с помощью солнечной энергии. Это касается установки в Абу-Даби (Эль-Нашар, 1993, 2000а, б, 2001а, б). Он состоит из блока солнечных вакуумных трубчатых коллекторов и многоступенчатой ​​вытяжной дистилляционной системы (MES).Поле вакуумного трубчатого коллектора имеет общую площадь 1862 м ² . Система рассчитана на 120 м. ³ сут. ^-1 , но работала с несколько меньшей производительностью. Подаваемая морская вода имела концентрацию соли 55 и температуру на входе в испаритель 135 ° C. Эль-Нашар (2001a, 2003) сообщил, что на откачанных трубах осаждалась пыль и песок, которые снижали эффективность системы, и что часть попутной воды использовалась для очистки поверхности коллектора, тем самым снижая доступное производство.

Были созданы различные комбинированные типы традиционной опреснительной / солнечной энергии, как система AQUASOL, показанная на рис. 6.24 (Alarcón et al., 2005). Большинство из этих установок являются экспериментальными для изучения условий эксплуатации, тогда как в последнее время были проведены исследования для установки в засушливых районах, но они еще не построены для эксплуатации. В Таблице 6.3 показаны некоторые экспериментальные установки традиционных методов опреснения с некоторыми эксплуатационными данными, тогда как в Таблице 6.4 также ориентировочно приведены некоторые из последних установок H / D и MD, которые питаются косвенно солнечной энергией.

Рисунок 6.24. Гибридная опреснительная система «AQUASOL» с солнечной системой на Солнечной плате в Альмерии, Испания (Alarcón et al., 2005).

Таблица 6.3. Опреснительные установки с косвенным питанием от солнечной энергии (MSF, MED)

Таблица 6.4. Установки опреснения косвенной энергии на солнечной энергии (H / D, MD)

Параболические солнечные коллекторы

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

ПАРАБОЛИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

В.Райан 2005 — 2009

Солнечный коллектор — Энергетическое образование

A Солнечный коллектор — это устройство, которое собирает и / или концентрирует солнечное излучение от Солнца. Эти устройства в основном используются для активного солнечного нагрева и позволяют нагревать воду для личного пользования. ^[2] Эти коллекторы обычно устанавливаются на крыше и должны быть очень прочными, поскольку они подвергаются воздействию различных погодных условий. ^[2]

Использование этих солнечных коллекторов представляет собой альтернативу традиционному нагреву воды для бытовых нужд с использованием водонагревателя, потенциально снижая затраты на электроэнергию с течением времени.Как и в домашних условиях, большое количество этих коллекторов можно объединить в массив и использовать для выработки электроэнергии на солнечных тепловых электростанциях.

Типы солнечных коллекторов

Существует много разных типов солнечных коллекторов, но все они сконструированы с учетом одной и той же основной предпосылки. В общем, есть материал, который используется для сбора и фокусировки энергии Солнца и использования ее для нагрева воды. В простейшем из этих устройств используется черный материал, окружающий трубы, по которым течет вода.Черный материал очень хорошо поглощает солнечное излучение и, поскольку материал нагревает воду, он окружает. Это очень простой дизайн, но коллекционеры могут стать очень сложными. Абсорбирующие пластины можно использовать, если нет необходимости в повышении температуры, но обычно устройства, в которых используются отражающие материалы для фокусировки солнечного света, приводят к большему повышению температуры.

Плоские коллекторы

Эти коллекторы представляют собой простые металлические коробки с каким-то прозрачным стеклом в качестве крышки поверх темной поглощающей пластины.Боковые стороны и нижняя часть коллектора обычно покрываются изоляцией, чтобы минимизировать тепловые потери в другие части коллектора. Солнечное излучение проходит через прозрачное остекление и попадает на пластину-поглотитель. ^[4] Эта пластина нагревается, передавая тепло либо воде, либо воздуху, который находится между остеклением и пластиной-поглотителем. Иногда эти абсорбирующие пластины окрашиваются специальными покрытиями, которые лучше поглощают и удерживают тепло, чем традиционная черная краска. Эти пластины обычно делают из металла, который является хорошим проводником — обычно из меди или алюминия. ^[4]

Коллекторы вакуумные

В этом типе солнечных коллекторов используется серия откачанных трубок для нагрева воды. ^[2] В этих трубках используется вакуум, или откачанное пространство, для улавливания солнечной энергии и минимизации потерь тепла в окружающую среду. У них есть внутренняя металлическая трубка, которая действует как пластина поглотителя, которая соединена с тепловой трубкой, чтобы переносить тепло, собираемое от Солнца, к воде.Эта тепловая труба, по сути, представляет собой трубу, в которой жидкое содержимое находится под очень определенным давлением. ^[6] При этом давлении на «горячем» конце трубы находится кипящая жидкость, а на «холодном» конце — конденсирующийся пар. Это позволяет тепловой энергии более эффективно перемещаться от одного конца трубы к другому. Как только тепло от Солнца переходит от горячего конца тепловой трубы к конденсирующему концу, тепловая энергия переносится в воду, которая нагревается для использования. ^[2]

Коллекторы Line Focus

В этих коллекторах, иногда называемых параболическими желобами, используются материалы с высокой отражающей способностью для сбора и концентрации тепловой энергии от солнечного излучения. ^[8] Эти коллекторы состоят из отражающих секций параболической формы, соединенных в длинный желоб. ^[2] Труба, по которой течет вода, помещается в центре этого желоба, так что солнечный свет, собираемый отражающим материалом, фокусируется на трубе, нагревая ее содержимое.Это коллекторы очень высокой мощности, поэтому они обычно используются для выработки пара для солнечных тепловых электростанций и не используются в жилых помещениях. Эти желоба могут быть чрезвычайно эффективными для выработки тепла от Солнца, особенно те, которые могут поворачиваться, отслеживая Солнце в небе для обеспечения максимального сбора солнечного света. ^[2]

Коллекторы точечного фокуса

Эти коллекторы представляют собой большие параболические тарелки, состоящие из некоторого отражающего материала, которые фокусируют энергию Солнца в одной точке.Тепло от этих коллекторов обычно используется для привода двигателей Стирлинга. ^[2] Хотя они очень эффективны для сбора солнечного света, они должны активно отслеживать Солнце по небу, чтобы иметь какую-либо ценность. Эти тарелки могут работать по отдельности или быть объединены в группу, чтобы собрать еще больше энергии от Солнца. ^[10]

Коллекторы точечного фокуса и аналогичные устройства также могут использоваться для концентрирования солнечной энергии для использования с концентрированной фотоэлектрической системой. В этом случае вместо производства тепла энергия Солнца преобразуется непосредственно в электричество с помощью высокоэффективных фотоэлектрических элементов, специально разработанных для использования концентрированной солнечной энергии.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6} Г. Бойля. Возобновляемая энергия: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
3. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Плоский остекленный коллектор [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif
4. ↑ ^{4,0 4,1} Флазолар. (10 августа 2015 г.). Плоские солнечные коллекторы [Онлайн]. Доступно: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm
5. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: https: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif
6. ↑ RedSun. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/
7. ↑> Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор линейного фокуса [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png
8. ↑ Министерство энергетики США.(10 августа 2015 г.). Солнечный коллектор Line Focus [Онлайн]. Доступно: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector
9. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Солнечный двигатель Стирлинга [Интернет]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg
10. ↑ JC Solar Homes. (10 августа 2015 г.). Концентраторы и плоские коллекторы [Online]. Доступно: http: //www.jc-solarhomes.ru / КОЛЛЕКТОРЫ / концентраторы_vs_flat_plates.htm

Сертифицированная продукция для емкостных и эффективных параболических солнечных коллекторов

Использование солнечного излучения для удовлетворения различных потребностей в энергии становится все более популярным среди людей, поскольку это экономичный вариант, обеспечивающий лучшую полезность. Эти. Параболические солнечные коллекторы обладают превосходной адаптируемостью ко многим условиям, даже к воде. Они также могут устанавливаться как на плоских, так и на наклонных крышах. Вы можете выбрать прочный. Параболический солнечный коллектор с прочной металлической защитной стеклянной крышкой, выдерживающей вес взрослого человека.Изоляционные слои этих. Параболический солнечный коллектор изготовлен из пенополиуретана, полученного с помощью пенообразователя высокого давления для повышения прочности.

Alibaba.com предлагает множество вариантов. Параболический солнечный коллектор различных размеров, качества, характеристик и других аспектов в зависимости от модели продукта и индивидуальных требований. Эти продукты включают медные трубы, оборудованные теплопроводной средой, и вакуумные трубки для противодействия помехам с тепловым КПД. Файл.Параболический солнечный коллектор на месте поставляется с антибликовым слоем, антиабсорбционным слоем, инфракрасным отражающим слоем и геттером для продолжения процесса нагрева воды. Эти. параболический солнечный коллектор с уникальным дизайном помогает в автоматическом процессе подачи воды и стабилизации температуры воды.

Изучите широкий ассортимент. Параболический солнечный коллектор на Alibaba.com, который соответствует вашим бюджетным требованиям, и покупайте эти продукты, экономя деньги.Эти продукты поставляются с множеством опций настройки и гарантированы ведущими специалистами по качеству. параболический солнечный коллектор поставщиков и оптовиков. Вы также можете выбрать послепродажное обслуживание, такое как установка и обслуживание.

5 применений параболического солнечного концентратора

Параболический солнечный концентратор — это изогнутый массив зеркал, который отражает весь падающий свет в одну точку. Это значительно увеличивает силу солнца, выделяя большое количество тепла.Есть много возможных применений для солнечных концентраторов. Небольшие концентраторы вырабатывают тепло для приготовления пищи и горячего водоснабжения. Большие концентраторы производят пар для производства электроэнергии и промышленных процессов. Солнечные концентраторы часто используются вместе с линзой Френеля. Это тип линзы, которая специально изогнута, чтобы фокусировать весь проходящий через нее свет в одну точку.

Первое использование, которое стоит отметить, также является самым грубым. Если у вас закончились спички и жидкость для зажигалок, для разжигания огня можно использовать параболический солнечный концентратор.Сфокусируйте свет на куче трута и растопки. Если концентратор достаточно большой, чтобы разжечь огонь, а топливо сухое, он должен начать дымиться и тлеть в течение нескольких секунд. Осторожно подуйте на горячую точку, пока топливо не загорится.

Солнечные параболические концентраторы можно использовать для всех видов задач, связанных с приготовлением пищи. Они могут нагревать воду для заваривания кофе или чая. В них можно кипятить воду для приготовления риса или макарон. Расположение зеркальных панелей вокруг шампура может заменить барбекю или костровище.Вы можете использовать эту конструкцию для следующего сеанса жарки хот-догов или свинины. Однако у этого способа приготовления есть свои недостатки. Эффективность параболического концентратора быстро снижается по мере того, как солнце движется по небу. Поддержание высокой температуры требует постоянного отслеживания. Сосредоточение на еде небольшой, быстро движущейся точки света также представляет собой еще одну трудность. Концентратор неподходящего размера может поджечь мясо снаружи, но оставить внутреннюю часть сырой.

Параболические солнечные концентраторы могут использоваться для нагрева воды, хотя вы не найдете их в большинстве профессионально разработанных систем горячего водоснабжения.Фактически, концентраторы просто выделяют слишком много тепла для этих систем. Чаще встречаются плоские или вакуумные трубчатые коллекторы. Тем не менее, вы можете использовать параболический отражатель для нагрева воды для стирки, когда вы отрезаны от удобств современных технологий.

Солнечные концентраторы могут использоваться для выработки тепла во многих промышленных процессах. Сверхкритический пар может создавать гидравлическое давление. Его также можно использовать для очистки, дезинфекции или снятия отделки.Самые эффективные приложения — это постоянные процессы. Хотя параболический концентратор может быстро поднять температуру воды, хранение этого тепла неэффективно и непрактично.

5. Электроэнергетика

Есть несколько различных конструкций для концентрированных солнечных тепловых электростанций. У некоторых растений ряды параболических желобов выстраиваются в поле. Все кормушки оснащены трекерами, поэтому они всегда обращены к солнцу. Отражатели концентрируют свет на трубке, заполненной жидкостью или расплавом соли.Соль нагревается, создавая давление, которое вращает турбину и создает электричество переменного тока.