[go: up one dir, main page]

RU2270964C1 - Solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation and a system for its orientation - Google Patents

Solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation and a system for its orientation Download PDF

Info

Publication number
RU2270964C1
RU2270964C1 RU2004120694/06A RU2004120694A RU2270964C1 RU 2270964 C1 RU2270964 C1 RU 2270964C1 RU 2004120694/06 A RU2004120694/06 A RU 2004120694/06A RU 2004120694 A RU2004120694 A RU 2004120694A RU 2270964 C1 RU2270964 C1 RU 2270964C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solar
electromagnetic radiation
panels
solar panels
side reflectors
Prior art date
Application number
RU2004120694/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Светлана Сергеевна Анисимова (RU)
Светлана Сергеевна Анисимова
Владимир Михайлович Мурашев (RU)
Владимир Михайлович Мурашев
Вадим Иванович Шадрин (RU)
Вадим Иванович Шадрин
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" filed Critical Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика"
Priority to RU2004120694/06A priority Critical patent/RU2270964C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2270964C1 publication Critical patent/RU2270964C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to solar power engineering and may find application in solar electric stations for direct transformation of solar energy.
SUBSTANCE: solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation has solar panels of rectangular form with lateral reflectors mounted at an angle to photosensitive surface of panels which are in-series located on the supporting surface of bearing structure. In in-row intervals of the last thermal collectors are additionally introduced. They are installed under lateral reflectors of solar panels on the supporting surface of bearing structure. At that lateral reflectors of solar panels are fulfilled in the shape of semi-transparent plates with reflecting covering selective to diapason of the length of waves of transformed electromagnetic radiation. Besides lateral reflectors of solar panels are fulfilled optically translucent for infrared diapason of solar radiation spectrum.
EFFECT: the invention must provide increasing effectiveness photoelectric transformation of receiving electromagnetic radiation and increasing field of vision of the system of solar power engineering module.
7 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение в солнечных электростанциях для прямого преобразования солнечной энергии.The present invention relates to solar energy and may find application in solar power plants for the direct conversion of solar energy.

Известны устройства, содержащие солнечные панели, которые осуществляют преобразование солнечной энергии в электрическую, ом. например. Пат. 5647915, США, МПК Е 04 D 13/18; Пат. 2127008, Россия, МПК Н 01 L 31/05; Пат. 5697192, США, МПК Е 04 D 13/18, Н 01 L 31/048.Known devices containing solar panels that convert solar energy into electrical energy, ohm. eg. Pat. 5647915, USA, IPC E 04 D 13/18; Pat. 2127008, Russia, IPC Н 01 L 31/05; Pat. 5697192, USA, IPC E 04 D 13/18, H 01 L 31/048.

Недостатком таких устройств является относительная низкая эффективность использования солнечной панелей из-за низкой плотности солнечного излучения, поступающего на фоточувствительную поверхность этих панелей.The disadvantage of such devices is the relative low efficiency of using solar panels due to the low density of solar radiation entering the photosensitive surface of these panels.

Известны фотоэлектрические модули, которые снабжены различными концентраторами, повышающими эффективность использования солнечных панелей, см. например, Пат.2137258, Россия, МПК Н 01 L 31/042; Пат.2130669, Россия, МПК Н 01 L 31/042, 31/18.Known photovoltaic modules that are equipped with various concentrators that increase the efficiency of using solar panels, see, for example, Pat.2137258, Russia, IPC H 01 L 31/042; Pat.2130669, Russia, IPC Н 01 L 31/042, 31/18.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, выбранному авторами за прототип, является гелиоэнергетический (фотоэлектрический) модуль, содержащий несущую конструкцию с закрепленными на ней солнечными панелями прямоугольной формы и концентраторами солнечного излучения, см. например, Пат. 2133415, Россия, МПК F 24 J 2/42, 2/08, Н 02 N 6/00.The closest in technical essence to the proposed invention, chosen by the authors for the prototype, is a solar energy (photoelectric) module containing a supporting structure with rectangular solar panels mounted on it and solar radiation concentrators, see, for example, Pat. 2133415, Russia, IPC F 24 J 2/42, 2/08, H 02 N 6/00.

Известная система ориентации гелиоэнергетического модуля включает в себя блок слежения за Солнцем, связанный выходом с несущей конструкцией, фотоэлектрический датчик, оптически сопрягаемый своим входом с источником преобразуемого электромагнитного излучения, а выходом подключенный к входу блока слежения, см. Пат. 2222755, Россия, МКП F 24 J 2/14, 2/42.The known orientation system of the solar energy module includes a sun tracking unit connected by an output to a supporting structure, a photoelectric sensor optically coupled by its input to a source of converted electromagnetic radiation, and connected to an input of a tracking unit by an output, see Pat. 2222755, Russia, MKP F 24 J 2/14, 2/42.

Недостатками приведенных технических решений является их пониженные эксплуатационные характеристики:The disadvantages of the technical solutions are their reduced performance characteristics:

1) Относительно невысокая эффективность преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, обусловленная дополнительным нагревом солнечных панелей излучением, отраженным от концентраторов, которые направляют на панели не только полезную (ультрафиолетовую и видимую) часть, но и ИК-часть спектрального диапазона входного излучения, что снижает КПД фотоэлектрического преобразования солнечного излучения.1) The relatively low efficiency of the conversion of electromagnetic radiation into electrical energy, due to the additional heating of the solar panels by radiation reflected from the concentrators, which direct to the panels not only the useful (ultraviolet and visible) part, but also the infrared part of the spectral range of the input radiation, which reduces the efficiency photoelectric conversion of solar radiation.

2) Относительно небольшое поле зрения системы ориентирования, обусловленное малым угловым размером приемной площадки фотоэлектрического датчика.2) A relatively small field of view of the orientation system, due to the small angular size of the receiving area of the photoelectric sensor.

С помощью предлагаемых изобретений достигается технический результат, заключающийся в повышении эффективности фотоэлектрического преобразования принимаемого электромагнитного излучения и в увеличении поля зрения системы ориентации гелиоэнергетического модуля.Using the proposed inventions, a technical result is achieved consisting in increasing the efficiency of the photoelectric conversion of the received electromagnetic radiation and in increasing the field of view of the orientation system of the solar energy module.

В соответствии с предлагаемыми изобретениями вышеуказанный технический результат достигается тем, что в гелиоэнергетический модуль для преобразования принимаемого электромагнитного излучения, включающий порядно расположенные на опорной поверхности несущей конструкции солнечные панели прямоугольной формы с боковыми отражателями, смонтированными наклонно к фоточувствительной поверхности панелей в междурядных промежутках последних, дополнительно введены тепловые коллекторы, установленные под боковыми отражателями солнечных панелей на опорной поверхности несущей конструкции, при этом боковые отражатели солнечных панелей выполнены в виде полупрозрачных пластин, с отражающим покрытием, селективным к диапазону длин волн преобразуемого электромагнитного излучения.In accordance with the proposed inventions, the above technical result is achieved in that in a solar energy module for converting the received electromagnetic radiation, including rectangular solar panels arranged regularly on the supporting surface of the supporting structure, with side reflectors mounted obliquely to the photosensitive surface of the panels in the row spacing of the latter, additionally introduced heat collectors installed under the side reflectors of solar panels fir on the supporting surface of the supporting structure, while the side reflectors of the solar panels are made in the form of translucent plates, with a reflective coating, selective to the wavelength range of the converted electromagnetic radiation.

Кроме того, боковые отражатели солнечных панелей выполнены оптически прозрачными для ИК-диапазона спектра солнечного излучения.In addition, the side reflectors of the solar panels are optically transparent for the infrared range of the solar radiation spectrum.

Кроме того, сумма площадей поглощающих поверхностей введенных тепловых коллекторов равна сумме площадей проекций всех боковых отражателей солнечных панелей на опорную поверхность несущей конструкции.In addition, the sum of the areas of the absorbing surfaces of the introduced thermal collectors is equal to the sum of the areas of the projections of all the side reflectors of the solar panels on the supporting surface of the supporting structure.

В систему ориентации, включающую блок слежения, связанный выходом с несущей конструкцией, первый фотоэлектрический датчик, оптически сопрягаемый своим входом с источником преобразуемого электромагнитного излучения, а выходом подключенный к первому входу блока слежения, введен второй фотоэлектрический датчик, подключенный выходом ко второму входу, предусмотренному на блоке слежения, при этом первый и второй фотоэлектрические датчики смонтированы под боковыми отражателями одной из солнечных панелей зеркально-симметрично относительно продольной оси симметрии последней, а в вышеуказанных боковых отражателях предусмотрены каналы для прохода оптического сигнала при оптическом сопряжении входа первого или второго фотоэлектрических датчиков при дезориентации модуля с источником преобразуемого электромагнитного излучения соответственно через боковой отражатель солнечной панели, расположенный напротив соответствующего фотоэлектрического датчика.In the orientation system, including a tracking unit connected by an output to the supporting structure, a first photoelectric sensor optically coupled by its input to a source of converted electromagnetic radiation, and an output connected to the first input of the tracking unit, a second photoelectric sensor connected by an output to the second input provided on tracking unit, while the first and second photoelectric sensors are mounted under the side reflectors of one of the solar panels mirror-symmetrically relative about the longitudinal axis of symmetry of the latter, and in the aforementioned side reflectors, channels are provided for the passage of the optical signal during optical pairing of the input of the first or second photoelectric sensors when the module is disoriented with the converted electromagnetic radiation source, respectively, through the side reflector of the solar panel opposite the corresponding photoelectric sensor.

Кроме того, первый и второй фотоэлектрические датчики размещены в областях стыков солнечной панели и оснований ее боковых отражателей.In addition, the first and second photoelectric sensors are located in the joints of the solar panel and the bases of its side reflectors.

Кроме того, первый и второй фотоэлектрические датчики закреплены в кронштейнах, установленных на опорной поверхности несущей конструкции.In addition, the first and second photoelectric sensors are mounted in brackets mounted on the supporting surface of the supporting structure.

Кроме того, система ориентации гелиоэнергетического модуля дополнительно содержит устройства виньетирования в виде защитных козырьков, установленных перед входами фотоэлектрических датчиков.In addition, the orientation system of the solar energy module further comprises vignetting devices in the form of protective visors installed in front of the inputs of the photoelectric sensors.

Кроме того, блок слежения включает в себя два усилителя электрического сигнала, блок управления, реверсивный электродвигатель, муфту и редуктор, при этом входы усилителей электрического сигнала подключены к выходам первого и второго фотоэлектрических устройств (датчиков), выходы усилителей электрического сигнала электрически связаны с входами блока управления, выход которого подключен к обмоткам реверсивного электродвигателя, кинематически связанного через муфту и редуктор с несущей конструкцией.In addition, the tracking unit includes two electric signal amplifiers, a control unit, a reversible electric motor, a coupling and a reducer, while the inputs of the electric signal amplifiers are connected to the outputs of the first and second photoelectric devices (sensors), the outputs of the electric signal amplifiers are electrically connected to the inputs of the block control, the output of which is connected to the windings of a reversible electric motor, kinematically connected through a clutch and gearbox with a supporting structure.

На фиг.1 схематически изображен общий вид гелиоэнергетического модуля для преобразования электромагнитного излучения.Figure 1 schematically shows a General view of a solar module for converting electromagnetic radiation.

Блок-схема системы ориентации гелиоэнергетического модуля приведена на фиг.2.The block diagram of the orientation system of the solar energy module is shown in figure 2.

Ход солнечных лучей через элементы гелиоэнергетического модуля и элементы его системы ориентации при различных углах рассогласования показан на фиг.3.The course of the sun's rays through the elements of the solar energy module and the elements of its orientation system at different mismatch angles is shown in Fig. 3.

Гелиоэнергетический модуль (см. фиг.1) включает в себя несущую конструкцию 1, на опорной поверхности которой закреплены солнечные панели 2 прямоугольной формы с боковыми отражателями 3.The solar energy module (see figure 1) includes a supporting structure 1, on the supporting surface of which solar panels 2 of a rectangular shape with side reflectors 3 are fixed.

Боковые отражатели 3 смонтированы наклонно к фоточувствительной поверхности панелей 2 и установлены в междурядных промежутках панелей 2. Боковые отражатели 3 выполнены в виде полупрозрачных пластин, с отражающим покрытием, селективным к диапазону длин волн преобразуемого электромагнитного излучения. Боковые отражатели 3 выполнены прозрачными для ИК-диапазона спектра входного излучения.Side reflectors 3 are mounted obliquely to the photosensitive surface of the panels 2 and installed in the row spacing of the panels 2. Side reflectors 3 are made in the form of translucent plates with a reflective coating selective to the wavelength range of the converted electromagnetic radiation. Side reflectors 3 are made transparent for the infrared range of the input radiation spectrum.

Под боковыми отражателями 3 солнечных панелей 2 на опорной поверхности несущей конструкции 1 размещены тепловые коллекторы 4. Сумма площадей поглощающих поверхностей тепловых коллекторов 4 равна сумме площадей проекций всех боковых отражателей 3 солнечных панелей 2 на опорную поверхность несущей конструкции 1.Under the side reflectors 3 of the solar panels 2, thermal collectors 4 are placed on the supporting surface of the supporting structure 1. The sum of the areas of the absorbing surfaces of the thermal collectors 4 is equal to the sum of the projection areas of all side reflectors 3 of the solar panels 2 on the supporting surface of the supporting structure 1.

В областях стыковок одной из солнечных панелей 2 и оснований ее боковых отражателей 3 установлены два фотоэлектрических устройства (датчика) 7 системы ориентации (см. фиг.2), выходы которых соединены со входами блока слежения 5, выход которого кинематически связан с поворотной платформой 6 несущей конструкции 1.In the areas of the joints of one of the solar panels 2 and the bases of its side reflectors 3, two photoelectric devices (sensors) 7 of the orientation system are installed (see FIG. 2), the outputs of which are connected to the inputs of the tracking unit 5, the output of which is kinematically connected to the rotary platform 6 of the carrier designs 1.

Предлагаемый гелиоэнергетический модуль работает следующим образом.The proposed solar module operates as follows.

При правильно выполненном ориентировании несущей конструкции 1 на источник электромагнитного излучения (Солнце) входное излучение попадает как на солнечные панели 2, так и на все боковые отражатели 3. Отраженное от боковых отражателей 3 излучение поступает на солнечные панели 2 и дает дополнительную засветку фоточувствительной поверхности панелей 2.If the bearing structure 1 is correctly oriented to the electromagnetic radiation source (Sun), the input radiation enters both the solar panels 2 and all the side reflectors 3. The radiation reflected from the side reflectors 3 enters the solar panels 2 and gives additional illumination to the photosensitive surface of the panels 2 .

Для получения максимальной дополнительной засветки солнечных панелей 2 от боковых отражателей 3 необходимо, чтобы все лучи, поступившие на боковые отражатели 3, засвечивали всю фоточувствительную поверхность панелей 2.To obtain the maximum additional illumination of the solar panels 2 from the side reflectors 3, it is necessary that all the rays arriving at the side reflectors 3 illuminate the entire photosensitive surface of the panels 2.

Как видно из чертежа (фиг.3а), требуемый поперечный размер бокового отражателя 3 (DC) определяется из формулы синусов для косоугольного треугольника BDC:As can be seen from the drawing (figa), the required lateral dimension of the lateral reflector 3 (DC) is determined from the sine formula for the oblique triangle BDC:

DC=ВС sin(2α-90°)/sin(90°-α)DC = BC sin (2α-90 °) / sin (90 ° -α)

где ВС - поперечный размер солнечной панели 2,where BC is the transverse dimension of the solar panel 2,

α - угол наклона боковых отражателей 3.α is the angle of inclination of the side reflectors 3.

Как будет показано ниже, угол α выбирается, исходя из требований к угловому размеру поля зрения системы ориентации.As will be shown below, the angle α is selected based on the requirements for the angular size of the field of view of the orientation system.

Спектральный диапазон солнечного излучения, которое поступает непосредственно на солнечные панели 2, значительно шире диапазона спектральной чувствительности этих панелей. Часть спектра солнечного излучения, соответствующая спектральной чувствительности солнечных панелей 2, преобразуется в электрический ток, ИК-часть спектра солнечного излучения нагревает рабочую поверхность панелей 2, что снижает КПД фотоэлектрического преобразования.The spectral range of solar radiation, which goes directly to the solar panels 2, is significantly wider than the spectral sensitivity range of these panels. Part of the spectrum of solar radiation corresponding to the spectral sensitivity of the solar panels 2 is converted into electric current, the infrared part of the spectrum of solar radiation heats the working surface of the panels 2, which reduces the efficiency of photoelectric conversion.

Излучение, которое поступает на солнечные панели 2, отразившись от боковых отражателей 3, не содержит ИК-составляющую, т.к. отражающее покрытие боковых отражателей 3 выполнено селективным, а именно отражает только видимую и ультрафиолетовую часть солнечного излучения. Дополнительного нагрева рабочей поверхности солнечных панелей 2 от излучения, отраженного от боковых отражателей 3, не происходит.The radiation that enters the solar panels 2, reflected from the side reflectors 3, does not contain an IR component, because the reflective coating of the side reflectors 3 is made selective, namely it reflects only the visible and ultraviolet part of the solar radiation. Additional heating of the working surface of the solar panels 2 from radiation reflected from the side reflectors 3 does not occur.

Боковые отражатели 3 солнечных панелей 2 выполнены прозрачными для ИК-части спектрального диапазона солнечного излучения, поэтому ИК-излучение поступает на поглощающую поверхность тепловых коллекторов 4, установленных под боковыми отражателями 3 на опорной поверхности несущей конструкции 1.The side reflectors 3 of the solar panels 2 are made transparent for the infrared part of the spectral range of solar radiation, therefore, the infrared radiation enters the absorbing surface of the heat collectors 4 mounted under the side reflectors 3 on the supporting surface of the supporting structure 1.

Сумма площадей поглощающих поверхностей тепловых коллекторов 4 выбрана равной сумме площадей проекций всех боковых отражателей 3 на опорную поверхность несущей конструкции 1, чтобы все излучение ИК-диапазона, поступившее на боковые отражатели, использовалось для нагрева тепловых коллекторов 4. Все тепловые коллекторы 4, установленные под боковыми отражателями 3, последовательно соединены между собой и через них пропускается вода или другой теплоноситель, поступающий к потребителю.The sum of the areas of the absorbing surfaces of the heat collectors 4 is chosen equal to the sum of the projection areas of all the side reflectors 3 on the supporting surface of the supporting structure 1, so that all the infrared radiation coming into the side reflectors is used to heat the heat collectors 4. All heat collectors 4 installed under the side reflectors 3 are connected in series with each other and water or other coolant flowing to the consumer is passed through them.

Система ориентации гелиоэнергетического модуля (см. фиг.2) содержит блок слежения 5, связанный выходом с несущей конструкцией 1, два фотоэлектрических датчика 7, оптически сопрягаемые своими входами с источником преобразуемого электромагнитного излучения, а выходами подключенные ко входам блока слежения 5. Оба фотоэлектрических датчика 7 смонтированы под боковыми отражателями 3 одной из солнечных панелей 2 зеркально-симметрично относительно продольной оси симметрии последней.The orientation system of the solar energy module (see Fig. 2) contains a tracking unit 5 connected by the output to the supporting structure 1, two photoelectric sensors 7, optically coupled by their inputs to a source of converted electromagnetic radiation, and outputs connected to the inputs of the tracking unit 5. Both photoelectric sensors 7 are mounted under the side reflectors 3 of one of the solar panels 2 mirror-symmetrically relative to the longitudinal axis of symmetry of the latter.

В вышеуказанных боковых отражателях 3 предусмотрены каналы для прохода оптического сигнала при оптическом сопряжении входа первого или второго фотоэлектрических датчиков 7 при дезориентации модуля с источником преобразуемого электромагнитного излучения соответственно через боковой отражатель 3 солнечной панели 2, расположенный напротив соответствующего фотоэлектрического датчика 7.In the above lateral reflectors 3, channels are provided for the passage of the optical signal when the input of the first or second photoelectric sensors 7 is optically coupled when the module is disoriented with the converted electromagnetic radiation source, respectively, through the side reflector 3 of the solar panel 2 located opposite the corresponding photoelectric sensor 7.

Первый и второй фотоэлектрические датчики 7 размещены в областях стыков солнечной панели 2 и оснований ее боковых отражателей 3 и закреплены в кронштейнах 8, установленных на опорной поверхности несущей конструкции 1.The first and second photoelectric sensors 7 are located in the areas of the joints of the solar panel 2 and the bases of its side reflectors 3 and are fixed in brackets 8 mounted on the supporting surface of the supporting structure 1.

Перед фотоэлектрическими датчиками 7 установлены устройства виньетирования в виде защитных козырьков 9, причем наклон защитного козырька 9 каждого фотоэлектрического датчика 7 относительно опорной поверхности несущей конструкции 1 равен углам наклона линий BD или АС (на фиг.3 углы DBC и АСВ), соединяющих фотоэлектрический датчик 7 с периферийной областью противоположного бокового отражателя 3 (наиболее удаленной областью от солнечной панели 2). Такие козырьки 9 защищают от прямого солнечного излучения, но не мешают проходить на фотоэлектрический датчик 7 лучам, отраженным от любой точки противоположного бокового отражателя 3.Vignetting devices in the form of protective visors 9 are installed in front of the photoelectric sensors 7, and the inclination of the protective visor 9 of each photoelectric sensor 7 relative to the supporting surface of the supporting structure 1 is equal to the angle of inclination of the BD or AC lines (in Fig. 3, the DBC and ACB angles) connecting the photoelectric sensor 7 with the peripheral region of the opposite side reflector 3 (the most remote region from the solar panel 2). Such visors 9 protect from direct sunlight, but do not interfere with the rays reflected from any point on the opposite side reflector 3 to pass to the photoelectric sensor 7.

Блок слежения 5 включает в себя два усилителя электрического сигнала 10, блок управления 11, реверсивный электродвигатель 12, муфту 13 и редуктор 14, входы усилителей электрического сигнала 10 подключены к выходам первого и второго фотоприемных устройств 7, выходы усилителей электрического сигнала 10 электрически связаны с входами блока управления 11, выход которого подключен к обмоткам реверсивного электродвигателя 12, кинематически связанного через муфту 13 и редуктор 14 с поворотной платформой 6 несущей конструкции 1.The tracking unit 5 includes two electric signal amplifiers 10, a control unit 11, a reversible electric motor 12, a clutch 13 and a gearbox 14, the inputs of the electric signal amplifiers 10 are connected to the outputs of the first and second photodetector devices 7, the outputs of the electric signal amplifiers 10 are electrically connected to the inputs control unit 11, the output of which is connected to the windings of a reversible electric motor 12, kinematically connected through a clutch 13 and a gearbox 14 with a rotary platform 6 of the supporting structure 1.

Система ориентации гелиоэнергетического модуля по азимуту работает следующим образом. Ориентации гелиоэнергетического модуля по углу места не требуется, так как и при больших углах рассогласования по этой координате затенения боковыми отражателями 3 солнечных панелей 2 не происходит.The orientation system of the solar energy module in azimuth works as follows. Orientation of the solar energy module in elevation is not required, since at large angles of mismatch along this coordinate, shading by the side reflectors 3 of the solar panels 2 does not occur.

Если нормаль к фоточувствительной поверхности солнечных панелей 3 гелиоэнергетического модуля NN совпадает с направлением на Солнце, входные световые потоки, обозначенные на чертеже (фиг.3а) сплошными линиями, отразившись от обоих боковых отражателей АВ и CD (пунктирные линии), полностью засвечивают фоточувствительную поверхность солнечной панели 2. Световое излучение на фотоэлектрические датчики 7 не поступает. Сигнал рассогласования на выходе фотоэлектрических датчиков 7 отсутствует.If the normal to the photosensitive surface of the solar panels 3 of the solar energy module NN coincides with the direction to the Sun, the input light flux indicated in the drawing (Fig. 3a) by solid lines, reflected from both side reflectors AB and CD (dashed lines), completely illuminate the photosensitive surface of the solar panels 2. Light radiation is not supplied to the photoelectric sensors 7. The error signal at the output of the photoelectric sensors 7 is missing.

Линией nn на фиг.3 обозначена нормаль к боковым отражателям 3.Line nn in figure 3 denotes the normal to the side reflectors 3.

При рассогласовании направления на Солнце и оси визирования гелиоэнергетического модуля, например, когда входные солнечные лучи поступают на фоточувствительную поверхность солнечных панелей 2 под углом Δ к нормали NN, световой пучок, отраженный от бокового отражателя 3 (DC), сместится с фоточувствительной поверхности панели 2 (фиг.3в).When the direction to the Sun and the axis of sight of the solar energy module are mismatched, for example, when the input solar rays arrive at the photosensitive surface of the solar panels 2 at an angle Δ to the normal NN, the light beam reflected from the side reflector 3 (DC) will shift from the photosensitive surface of the panel 2 ( figv).

Часть отраженного излучения попадет на противоположный боковой отражатель 3 (АВ) и через канал для прохода световых лучей поступит на вход фотоэлектрического датчика 7 (В).Part of the reflected radiation will fall on the opposite side reflector 3 (AB) and through the channel for the passage of light rays will go to the input of the photoelectric sensor 7 (B).

Фотоэлектрический датчик 7 под действием поступившего на него светового излучения сформирует сигнал рассогласования, который через усилитель 10 поступит на вход блока управления 11, который передаст управляющий сигнал на обмотки реверсивного электродвигателя 12.The photoelectric sensor 7 under the action of light radiation received on it will generate a mismatch signal, which through the amplifier 10 will be fed to the input of the control unit 11, which will transmit a control signal to the windings of the reversing electric motor 12.

Ротор электродвигателя 12 под действием управляющего сигнала начнет вращаться, вызывая разворот поворотной платформы 6 несущей конструкции 1. Направление разворота определяется номером фотоэлектрического датчика 7, с которого поступил сигнал рассогласования. Разворот поворотной платформы 6 несущей конструкции 1 производится до тех пор, пока фотоэлектрический датчик 7 формирует сигнал рассогласования.The rotor of the electric motor 12 under the influence of the control signal will begin to rotate, causing a turn of the turntable 6 of the supporting structure 1. The direction of the turn is determined by the number of the photoelectric sensor 7, from which the error signal was received. The rotation of the turntable 6 of the supporting structure 1 is performed until the photoelectric sensor 7 generates a mismatch signal.

Следует отметить, что при работе гелиоэнергетического модуля часть электрического тока, вырабатываемого солнечными панелями 2, поступает в блок питания для зарядки аккумуляторов (в графических материалах условно не показан) для дальнейшего использования в системе ориентации.It should be noted that during the operation of the solar energy module, part of the electric current generated by the solar panels 2 enters the power supply unit for charging the batteries (not shown conventionally in graphic materials) for further use in the orientation system.

Как видно из чертежа (фиг.3с), входной луч, имеющий рассогласование с нормалью NN, равное (2а-90°), после отражения от бокового отражателя 3 идет параллельно фоточувствительной поверхности солнечной панели 2 и попадает на фотоэлектрический датчик 7. Если наклон входных лучей будет больше, отраженные лучи пройдут выше фотоэлектрического датчика 7, сигнала рассогласования на выходе датчика 7 не будет.As can be seen from the drawing (Fig. 3c), the input beam having a mismatch with the NN normal equal to (2a-90 °), after reflection from the side reflector 3, runs parallel to the photosensitive surface of the solar panel 2 and hits the photoelectric sensor 7. If the inclination of the input there will be more rays, the reflected rays will pass above the photoelectric sensor 7, there will be no error signal at the output of the sensor 7.

Поэтому угол (2а-90°) является угловым полем зрения системы ориентации по азимуту. В известной системе ориентации поле зрения определяется угловым размером фотоэлектрического датчика, который существенно меньше вышеприведенной величины.Therefore, the angle (2a-90 °) is the angular field of view of the azimuth orientation system. In the known orientation system, the field of view is determined by the angular size of the photoelectric sensor, which is substantially less than the above value.

В известном гелиоэнергетическом модуле повышение плотности светового потока на фоточувствительной поверхности солнечных панелей приводит к увеличению тепловой нагрузки на этих панелях и к соответствующему уменьшению эффективности фотоэлектрического преобразования.In the known solar energy module, increasing the light flux density on the photosensitive surface of solar panels leads to an increase in the heat load on these panels and to a corresponding decrease in the efficiency of photoelectric conversion.

В предлагаемом гелиоэнергетическом модуле эффективность фотоэлектрического преобразования излучения повышенной плотности существенно выше, т.к. используемая в нем схема разделения входного излучения по спектральному составу на боковых отражателях исключает увеличение теплового потока, поступающего на солнечные панели, при повышении общей плотности излучения на этих панелях.In the proposed solar energy module, the efficiency of photoelectric conversion of radiation of increased density is significantly higher, because the scheme used to separate the input radiation according to the spectral composition on the side reflectors eliminates the increase in heat flux entering the solar panels with an increase in the total radiation density on these panels.

Следовательно, предлагаемые технические решения при использовании дают положительный технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационных характеристик, а именно в повышении эффективности фотоэлектрического преобразования принимаемого электромагнитного излучения и в увеличении поля зрения системы ориентации гелиоэнергетического модуля.Therefore, the proposed technical solutions when used give a positive technical result, which consists in increasing the operational characteristics, namely, increasing the efficiency of the photoelectric conversion of the received electromagnetic radiation and increasing the field of view of the orientation system of the solar energy module.

В настоящее время по материалам заявки на предприятии изготовлен макетный образец гелиоэнергетического модуля и проведены его натурные испытания, которые подтвердили достижение вышеуказанного технического результата.Currently, based on the application materials, a prototype solar power module has been manufactured at the enterprise and its full-scale tests have been carried out, which confirmed the achievement of the above technical result.

Claims (8)

1. Гелиоэнергетический модуль для преобразования принимаемого электромагнитного излучения, включающий порядно расположенные на опорной поверхности несущей конструкции солнечные панели прямоугольной формы с боковыми отражателями, смонтированными наклонно к фоточувствительной поверхности панелей в междурядных промежутках последних, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тепловые коллекторы, установленные под боковыми отражателями солнечных панелей на опорной поверхности несущей конструкции, при этом боковые отражатели солнечных панелей выполнены в виде полупрозрачных пластин с отражающим покрытием, селективным к диапазону длин волн преобразуемого электромагнитного излучения.1. A solar energy module for converting received electromagnetic radiation, including rectangular solar panels arranged horizontally on the supporting surface of the supporting structure, with side reflectors mounted obliquely to the photosensitive surface of the panels in the row spacing of the latter, characterized in that it further comprises thermal collectors mounted under the side solar panel reflectors on the supporting surface of the supporting structure, with side reflectors with Solar panels are made in the form of translucent plates with a reflective coating, selective to the wavelength range of the converted electromagnetic radiation. 2. Гелиоэнергетический модуль по п.1, отличающийся тем, что боковые отражатели солнечных панелей выполнены оптически прозрачными для ИК диапазона спектра солнечного излучения.2. The solar energy module according to claim 1, characterized in that the side reflectors of the solar panels are optically transparent for the infrared range of the solar radiation spectrum. 3. Гелиоэнергетический модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что сумма площадей поглощающих поверхностей введенных тепловых коллекторов равна сумме площадей проекций всех боковых отражателей солнечных панелей на опорную поверхность несущей конструкции.3. The solar energy module according to claim 1 or 2, characterized in that the sum of the areas of the absorbing surfaces of the introduced heat collectors is equal to the sum of the projection areas of all the side reflectors of the solar panels on the supporting surface of the supporting structure. 4. Система ориентации гелиоэнергетического модуля, выполненного по п.1, на источник преобразуемого электромагнитного излучения, включающая блок слежения, связанный выходом с несущей конструкцией, первый фотоэлектрический датчик, оптически сопрягаемый своим входом с источником преобразуемого электромагнитного излучения, а выходом подключенный к первому входу блока слежения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй фотоэлектрический датчик, подключенный выходом ко второму входу, предусмотренному на блоке слежения, при этом первый и второй фотоэлектрические датчики смонтированы под боковыми отражателями одной из солнечных панелей зеркально-симметрично относительно продольной оси симметрии последней, а в вышеуказанных боковых отражателях предусмотрены каналы для прохода оптического сигнала при оптическом сопряжении входа первого или второго фотоэлектрических датчиков при дезориентации модуля с источником преобразуемого электромагнитного излучения соответственно через боковой отражатель солнечной панели, расположенный напротив соответствующего фотоэлектрического датчика.4. The orientation system of the solar energy module, made according to claim 1, to the source of the converted electromagnetic radiation, including a tracking unit connected by the output to the supporting structure, the first photoelectric sensor, optically coupled by its input to the source of the converted electromagnetic radiation, and the output connected to the first input of the unit tracking, characterized in that it further comprises a second photoelectric sensor connected by an output to the second input provided on the tracking unit, when The first and second photoelectric sensors are mounted under the side reflectors of one of the solar panels mirror-symmetrically relative to the longitudinal axis of symmetry of the latter, and in the above-mentioned side reflectors there are channels for the optical signal to pass when the input of the first or second photoelectric sensors is optically coupled when the module is disoriented with the converted electromagnetic source radiation, respectively, through the side reflector of the solar panel opposite, respectively a photoelectric sensor. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что первый и второй фотоэлектрические датчики размещены в областях стыков солнечной панели и оснований ее боковых отражателей.5. The system according to claim 4, characterized in that the first and second photoelectric sensors are located in the areas of the joints of the solar panel and the bases of its side reflectors. 6. Система по п.4 или 5, отличающаяся тем, что первый и второй фотоэлектрические датчики закреплены в кронштейнах, установленных на опорной поверхности несущей конструкции.6. The system according to claim 4 or 5, characterized in that the first and second photoelectric sensors are mounted in brackets mounted on the supporting surface of the supporting structure. 7. Система по п.4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройства виньетирования в виде защитных козырьков, установленных перед входами фотоэлектрических датчиков.7. The system according to claim 4, characterized in that it further comprises a vignetting device in the form of protective visors installed in front of the inputs of the photoelectric sensors. 8. Система по п.4, отличающаяся тем, что блок слежения включает в себя два усилителя электрического сигнала, блок управления, реверсивный электродвигатель, муфту и редуктор, при этом входы усилителей электрического сигнала подключены к выходам первого и второго фотоприемных устройств, выходы усилителей электрического сигнала электрически связаны с входами блока управления, выход которого подключен к обмоткам реверсивного электродвигателя, кинематически связанного через муфту и редуктор с несущей конструкцией.8. The system according to claim 4, characterized in that the tracking unit includes two electric signal amplifiers, a control unit, a reversible electric motor, a coupling and a reducer, while the inputs of the electric signal amplifiers are connected to the outputs of the first and second photodetector devices, the outputs of the electric amplifiers The signal is electrically connected to the inputs of the control unit, the output of which is connected to the windings of a reversible electric motor, kinematically connected through a clutch and gearbox with a supporting structure.
RU2004120694/06A 2004-07-06 2004-07-06 Solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation and a system for its orientation RU2270964C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120694/06A RU2270964C1 (en) 2004-07-06 2004-07-06 Solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation and a system for its orientation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120694/06A RU2270964C1 (en) 2004-07-06 2004-07-06 Solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation and a system for its orientation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2270964C1 true RU2270964C1 (en) 2006-02-27

Family

ID=36114399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120694/06A RU2270964C1 (en) 2004-07-06 2004-07-06 Solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation and a system for its orientation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2270964C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577423C1 (en) * 2015-01-30 2016-03-20 ОАО "Национальный центр лазерных систем и комплексов "Астрофизика" Solar energy module for converting electromagnetic radiation from distant object
RU2582387C2 (en) * 2013-04-12 2016-04-27 Юрий Владимирович Блинников Automatic drive for solar concentrator for maintaining reflected solar spot in fixed area
CN108476779A (en) * 2018-02-27 2018-09-04 重庆市保役农业开发有限责任公司 Strawberry cultivating device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582387C2 (en) * 2013-04-12 2016-04-27 Юрий Владимирович Блинников Automatic drive for solar concentrator for maintaining reflected solar spot in fixed area
RU2577423C1 (en) * 2015-01-30 2016-03-20 ОАО "Национальный центр лазерных систем и комплексов "Астрофизика" Solar energy module for converting electromagnetic radiation from distant object
CN108476779A (en) * 2018-02-27 2018-09-04 重庆市保役农业开发有限责任公司 Strawberry cultivating device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6469241B1 (en) High concentration spectrum splitting solar collector
CN102227598B (en) Solar energy collector
US8960185B2 (en) Compound collector system for solar energy concentration
JP5337961B2 (en) Solar tracking module device
CN101098113A (en) Photovoltaic power generation device with two-dimensional tracking of the sun on a planar grid
Chong et al. Design and construction of active daylighting system using two-stage non-imaging solar concentrator
JP2009524245A (en) Concentrating solar panel and related systems and methods
US9059352B2 (en) Solar energy systems using external reflectors
US20110023938A1 (en) Solar power plant
EP1872412A2 (en) Spectral splitting-based radiation concentration photovoltaic system
CN101098112A (en) Self-radiating solar energy concentrating photovoltaic power generation device
JP2009218383A (en) Solar energy utilization device
WO2009144700A1 (en) Solar energy system
CN201360011Y (en) Multi-functional solar spectrum utilization device
EP2513570A1 (en) Solar power generator module
WO2016133484A1 (en) Solar and wind power plant
KR20120115072A (en) Compact structured solar power generation equipment with improved power generation efficiency
CN101083288A (en) Spectral solar energy photocell
JP3818651B2 (en) Solar power system
US8889982B2 (en) Concentrator for solar radiation and use thereof
RU2270964C1 (en) Solar power engineering module for transformation of receiving electromagnetic radiation and a system for its orientation
CN2932457Y (en) Photovoltaic power generation device with two-dimensional tracking of the sun on a planar grid
KR19990083947A (en) Solar Collector and Solar Automatic Tracking Device Using Solar Electricity
CN100368831C (en) Mask sheet with solar energy collection and solar device therefor
CN105674587A (en) Reflection and condensation type solar power station

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090707