Розробка фасетного концентратора для комбінованої фотоенергетичної установки
Вантажиться...
Дата
2022
ORCID
DOI
doi.org/10.20998/2313-8890.2022.05.04
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
У статті досліджені особливості концентраторів сонячної енергії. Надана характеристика нині існуючих типів систем концентрації сонячної енергії: система слабкої концентрації та система високої концентрації. Наведено їх конструктивні особливості та недоліки. Зазначено, що одними з найбільш застосовуваних концентраторів є лінзи Френеля, але оптична їх ефективність обмежена низькими або високими температурами, оскільки внаслідок теплового розширення спостерігається зміна показника заломлення або деформація структури лінзи Френеля. Лінзи Френеля, які фокусують сонячне випромінювання на площі до 1 см², не дають можливості утилізації надлишкової теплової енергії. Складна геометрична форма параболічних концентраторів обумовлює коштовну технологію їх виготовлення, що, в свою чергу, суттєво збільшує собівартість виробленої ними електричної енергії. Люмінесцентні сонячні концентратори мають низький коефіцієнт концентрації сонячної енергії. Проведений аналіз показав, що існуючі концентратори сонячного випромінювання не дозволяють створювати конкурентноздатні у порівнянні з традиційними джерелами електричної енергії фотоенергетичні установки, які працюють при високих ступенях концентрації сонячного опромінення та утилізують надлишкову теплову енергію. З метою вирішення зазначених проблем, авторами розроблено фасетний концентратор сонячного випромінювання, наведено його характеристики та представлено лабораторний зразок. Досліджено питання оптимізації налаштування концентратору. Оприлюднено звіт щодо проведених натурних випробувань макету.
This article examines the features of solar energy concentrators. The characteristics of the currently existing types of solar energy concentration systems are given: a weak concentration system and a high concentration system. Their design features and shortcomings are given. It is noted that Frenel lenses are one of the most widely used concentrators, but their optical efficiency is limited by low or high temperatures, as a change in the refractive index or deformation of the Frenel lens structure is observed due to thermal expansion. Fresnel lenses, which focus solar radiation on an area of up to 1 cm², do not allow the utilization of excess thermal energy. The complex geometric shape of parabolic concentrators determines the expensive technology of their manufacture, which, in turn, significantly increases the cost of the electric energy produced by them. Luminescent solar concentrators have a low coefficient of concentration of solar energy. The conducted analysis showed that the existing concentrators of solar radiation do not allow to create competitive compared to traditional sources of electrical energy photo-energy installations that work at high levels of concentration of solar radiation and utilize excess thermal energy. In order to solve the mentioned problems, the authors developed a faceted concentrator of solar radiation, gave its characteristics and presented a laboratory sample. Questions of optimization of the adjustment of the concentrator are investigated. A report on the mock-up tests conducted has been published.
This article examines the features of solar energy concentrators. The characteristics of the currently existing types of solar energy concentration systems are given: a weak concentration system and a high concentration system. Their design features and shortcomings are given. It is noted that Frenel lenses are one of the most widely used concentrators, but their optical efficiency is limited by low or high temperatures, as a change in the refractive index or deformation of the Frenel lens structure is observed due to thermal expansion. Fresnel lenses, which focus solar radiation on an area of up to 1 cm², do not allow the utilization of excess thermal energy. The complex geometric shape of parabolic concentrators determines the expensive technology of their manufacture, which, in turn, significantly increases the cost of the electric energy produced by them. Luminescent solar concentrators have a low coefficient of concentration of solar energy. The conducted analysis showed that the existing concentrators of solar radiation do not allow to create competitive compared to traditional sources of electrical energy photo-energy installations that work at high levels of concentration of solar radiation and utilize excess thermal energy. In order to solve the mentioned problems, the authors developed a faceted concentrator of solar radiation, gave its characteristics and presented a laboratory sample. Questions of optimization of the adjustment of the concentrator are investigated. A report on the mock-up tests conducted has been published.
Опис
Ключові слова
фасетний концентратор, сонячна енергія, лінзи Френеля, оптична ефективність, сонячні модулі, faceted concentrator, solar energy, Frenel lenses, optical efficiency, solar modules
Бібліографічний опис
Розробка фасетного концентратора для комбінованої фотоенергетичної установки / В. О. Нікітін, Р. В. Зайцев, Т. І. Храмова, А. Л. Хрипунова // Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудит = Energy saving. Power engineering. Energy audit. – 2022. – № 5-6 (171-172). – С. 47-58.