солнечная комбинированная установка для получения электрической энергии и тепла

Формула изобретения

Солнечная комбинированная установка для производства электроэнергии и тепла, содержащая концентратор солнечной энергии и приемник для получения тепла и электричества, отличающаяся тем, что установка выполнена в виде каскада полых полусферических концентраторов, укрепленных на полой оси, при этом диаметры концентраторов от нижнего до верхнего уменьшаются по высоте оси и расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы солнечное излучение нижнего концентратора полностью приходило на нижнюю поверхность следующего верхнего концентратора, при этом поверхность концентраторов имеет лучеотражающую поверхность, а концентраторы имеют полости между верхней отражающей поверхностью и нижней поверхностью, на которой укреплены солнечные элементы, вырабатывающие электрическую энергию, при этом полая ось и полые концентраторы заполнены жидкостью, отбирающей тепло от концентраторов и полого резервуара, расположенного в верхней части установки, и накапливающейся в емкости, с возможностью распределения тепла потребителям.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности к сельскому хозяйству, для обеспечения электрической энергией и теплом сельскохозяйственных и других потребителей, удаленных от источников централизованного электроснабжения и тепло- и топливообеспечения.

Известен солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором для выработки электрической энергии (пат. Франции №2342558, опубл. 23.09.77, МКИ H01L 31/08). Недостатком известного решения является низкая концентрация излучения на солнечных элементах.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечная установка для выработки электрической энергии и тепла, в которой приемник солнечного излучения, которым являются солнечные элементы, воспринимает солнечное излучение от параболоцилиндрического концентратора (пат. США №4045246 от 11.08.75, нац. Кл. 136/89, 126/270, МКИ H01L 35/00).

В известной установке солнечное излучение приходит на стенки концентратора, отражается от них и приходит на рабочую поверхность солнечных элементов. При этом избыточное тепло солнечных элементов снимается с их нерабочей поверхности протекающей жидкостью.

Недостатками известных установок с концентраторами является то, что они имеют относительно низкую концентрацию излучения, большую материалоемкость, занимают значительный объем и большую площадь под установкой.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение к.п.д. установки, снижение удельных затрат на получение электроэнергии и тепла.

В результате использования предлагаемой установки повышается степень концентрации излучения, которая способствует улучшению экологической чистоты работы установки и уменьшению площади, занимаемой под установкой по сравнению с установкой аналогичной производительности.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что солнечная комбинированная установка для производства электроэнергии и тепла, содержащая концентратор солнечной энергии и приемник для получения тепла и электричества, согласно изобретению, выполнена в виде каскада полых полусферических концентраторов, укрепленных на полой оси, при этом диаметры концентраторов от нижнего до верхнего уменьшаются по высоте оси и расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы солнечное излучение нижнего концентратора полностью приходило на нижнюю поверхность следующего верхнего концентратора, при этом верхняя поверхность концентраторов имеет лучеотражающую поверхность, а концентраторы имеют полости между верхней отражающей поверхностью и нижней поверхностью, на которой укреплены солнечные элементы, вырабатывающие электрическую энергию, при этом полая ось и полые концентраторы заполнены жидкостью, отбирающей тепло от концентраторов и полого резервуара, расположенного в верхней части установки, и накапливающейся в емкости, с возможностью распределения тепла потребителям.

Круглые полусферические концентраторы солнечного излучения установлены на вертикальной полой оси, причем концентраторы имеют полости между верхней отражающей поверхностью и нижней поверхностью, на которой укреплены солнечные элементы. Диаметры концентраторов уменьшаются снизу вверх, а расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы солнечное излучение нижнего концентратора полностью приходило на нижнюю поверхность следующего верхнего концентратора и т.д. Солнечное излучение преобразуется в электрическую энергию солнечными элементами, а тепло от их нагрева снимается протекающей по полой оси и полостям концентраторов жидкостью и накапливается в резервуаре для дальнейшего использования.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 представлена общая схема солнечной установки.

На фиг.2 - продольный разрез.

Солнечная комбинированная установка для производства электроэнергии и тепла содержит полую вертикальную ось 1, на которой укреплены полые полусферические концентраторы 2, диаметры которых уменьшаются от нижерасположенных до верхнерасположенных, солнечные элементы 3, расположенные на нижней поверхности 5 концентраторов 2, верхняя поверхность 4 концентраторов 2, шарообразный полый резервуар 6 для подогрева жидкости, емкость 7 для накапливания подогретой жидкости, труба 8 для подачи подогретой жидкости потребителям, солнечные лучи 9 и патрубок 10 для ввода жидкости (теплоносителя) в установку.

Расстояния между концентраторами выбираются таким образом, чтобы солнечные лучи 9, отражаясь от верхней поверхности 4 нижерасположенных концентраторов 2, освещали наибольшую поверхность 5, на которой укреплены солнечные элементы 3 вышерасположенных концентраторов. Самый высоко расположенный концентратор отражает солнечные лучи на шарообразный полый резервуар 6 для подогрева жидкости. Подогретая жидкость накапливается в емкости 7 и выдается по трубе 8 потребителям.

Установка работает следующим образом.

Солнечные лучи 9, отражаясь от верхней поверхности 4 нижерасположенных полых полусферических концентраторов 2, попадают на солнечные элементы 3 нижней поверхности 5 вышерасположенного концентратора, а также на лучевоспринимающую поверхность резервуара 6. Поверхность 5 самого нижнего концентратора, имеющего солнечные элементы 3, освещается прямыми солнечными лучами 9. Солнечные элементы установки, расположенные на нижней поверхности 5 сферических концентраторов 2, производят электрическую энергию. Тепло от солнечных элементов и стенок нижней поверхности концентраторов снимается потоком жидкости, протекающей по полой оси 1 и полостям между поверхностями концентраторов 2, укрепленных на вертикальной полой оси 1. Нагретая жидкость собирается в емкости 7 и выдается потребителям по трубе 8. Жидкость вводят в установку через патрубок 10.