Советник

Юридические услуги по корпоративному праву

Патенты по концентраторами

Солнечный модуль со стационарным концентратором

Владельцы патента RU 2252372:

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям со стационарными концентраторами для получения электричества и тепла. Солнечный модуль состоит из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α, и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, причем концентратор содержит дополнительные участки ветвей парабол, расположенных от точек касания касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, до точек касания касательных, расположенных под углами β к плоскости симметрии концентратора, причем β D1. Модуль должен обеспечить увеличение среднегодовой выработки энергии и снижение ее себестоимости. 2 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям со стационарными концентраторами для получения электричества и тепла.

Известен солнечный модуль со стационарным концентратором, выполненным в виде параболоцилиндического фоклина, представляющего собой две цилиндрические поверхности с образующими параболами, симметричные относительно оси симметрии, и плоского одностороннего приемника, расположенного в плоскости, проходящей через линию фокуса образующих парабол параллельно миделю концентратора (патент США на изобретение № 3923381 от 2 декабря 1975 г, hit C1. G 02 b 5/10, U.S. C1. 350/293).

Недостатком известного технического устройства является его низкий коэффициент геометрической концентрации. Коэффициент геометрической концентрации К фоклина определяется значением параметрического угла α : K=1/sinα . Для стационарного режима работы параметрический угол α фоклина должен быть не менее α =±23,5° , при этом коэффициент геометрической концентрации К составляет K=1/sin 23,5° =2,5.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечный модуль, состоящий из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α , и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора (А Luque ed., Adam Hilger. Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration. — Bristol, UK, 1989, стр.381-395).

Недостатком известного солнечного модуля со стационарным концентратором является неравномерность использования солнечного излучения в течение всего года. При азимутальном угле ориентации плоскости симметрии концентратора ψ =90° -ϕ , где ϕ — широта местности, при склонении солнца δ , близком к значению δ =±23,5° , солнечное излучение на небольшое время попадает в пределы параметрического угла концентратора и приходит на приемник излучения таким образом, что летом при самом длительном световом дне график облученности приемника имеет провал, что отражается на выработке энергии (линия 1 фиг.1).

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выработки энергии модулем в течение всего года.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном модуле, состоящем из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α , и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, концентратор содержит дополнительные участки ветвей парабол, расположенных от точек касания касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, до точек касания касательных, расположенных под углами β к плоскости симметрии концентратора, причем β D1.

Экспериментальные данные и теоретические расчеты показали, что в результате использования предлагаемого солнечного модуля со стационарным концентратором с углами разворота параболических ветвей вокруг оптического фокуса α =27,5° , дополнительными участками ветвей парабол до точек касания касательных поверхностей с углами β =23,5° увеличивается облученность приемника и среднегодовая выработка энергии (линия 2 фиг.1). При этом среднегодовая выработка будет больше как по сравнению с концентратором при α =23,5° , β =23,5° (линия 1 фиг.1), так и по сравнению с концентратором при α =27,5° , β =27,5° (линия 3 фиг.1) без дополнительных участков ветвей парабол. Среднегодовая выработка предлагаемого солнечного модуля увеличивается на 50% и составляет 150% по сравнению с прототипом.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.2.

На фиг.2 представлен солнечный модуль со стационарным концентратором.

Солнечный модуль состоит из приемника излучения 1 с двухсторонней рабочей поверхностью 2 и стационарного параболоцилиндрического концентратора 3, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви AO1 и ВО2, развернутые вокруг оптического фокуса F на углы α , и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания А и В к ветвям парабол AO1 и ВО2 касательных 4 и 5, расположенных под углами α к плоскости симметрии 6 концентратора 3, концентратор 3 содержит дополнительные участки ветвей парабол АА’ и ВВ’ , расположенных от точек касания А и В касательных 4 и 5, расположенных под углами а к плоскости симметрии 6 концентратора 3, до точек касания А’ и В’ касательных 7 и 8, расположенных под углами β к плоскости симметрии 6 концентратора 3, причем β D1.

Кроме того, на фиг.2 указано: ψ — азимутальный угол ориентации плоскости симметрии концентратора.

Предлагаемый солнечный модуль со стационарным концентратором работает следующим образом.

При углах склонения солнца, близких к δ =±23,5° , лучи приходят на ветвь B’ O2 параллельно оптической оси этой ветви и, следовательно, фокусируются точно в фокус F. Другая ветвь параболы A’ O1 создает скользящий по ее поверхности поток световых лучей, который приходит на поверхность 2 приемника излучения 1 между фокусом F и вершиной О концентратора 3. Если углы α ≤ 23,5° , то в дни летнего (зимнего) солнцестояния солнечное излучение не попадет в пределы параметрического угла 2α концентратора 3 и выработка энергии в этот период резко снижается (линия 1 фиг.1).

Для того чтобы в дни солнцестояния солнечное излучение дольше находилось в пределах параметрического угла 2α концентратора 3 и попадало на приемник 1, необходимо увеличить параметрический угол α >23,5° . Расчеты показывают, что оптимальным с точки зрения выработки является угол α =27,5° при угле β =23,5° . Таким образом, при помощи участков ветвей парабол АА’ и ВВ’ можно добиться увеличения продолжительности работы стационарного концентратора 3 при незначительном изменении коэффициента геометрической концентрации, в результате чего увеличится выработка энергии.

Предлагаемое устройство может быть реализовано в системах комбинированного тепло- и электроснабжения, а также в качестве самостоятельного автономного устройства, предназначенного для выработки тепловой или электроэнергии. В результате использования предлагаемого устройства будет увеличена среднегодовая выработка энергии до 50%, что позволит снизить стоимость выработки энергии.

Солнечный модуль, состоящий из приемника излучения с двухсторонней рабочей поверхностью и стационарного параболоцилиндрического концентратора, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви, развернутые вокруг оптического фокуса на углы α, и воспринимающую поверхность излучения шириной D1, равной расстоянию между точками касания к ветвям парабол касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, отличающийся тем, что концентратор содержит дополнительные участки ветвей парабол, расположенных от точек касания касательных, расположенных под углами α к плоскости симметрии концентратора, до точек касания касательных, расположенных под углами β к плоскости симметрии концентратора, причем β D1.

РЕПОРТАЖ: Роботы, 3D-принтеры, солнечный концентратор — что представлено на ярмарке Smart Patent’17

Ярмарка инновационных идей Smart Patent’17 открылась сегодня в Минске. Мероприятие, которое зарекомендовало себя как хорошая площадка для старта перспективных разработок, проходит в городе в седьмой раз. В экспозиции — 50 проектов в сфере медицины, образования, энергетики, промышленности, робототехники. Традиционно форум собирает представителей ведущих научных и инновационных лабораторий, инвестиционных фондов, технопарков, заинтересованных в партнерских контактах и продвижении технологий. Корреспонденты БЕЛТА посмотрели, какие ноу-хау предлагают участники выставки.

Одним из наиболее запоминающихся экспонатов стала конструкция из зеркал, представленная изобретателем из Лиды Дмитрием Поварго. Это солнечный концентратор и система для хранения тепловой энергии к нему. Установка демонстрирует технические возможности использования энергии солнца для отопления и горячего водоснабжения в условиях республики. «Проблема в том, что у нас слишком мало солнечных дней. Как правило, наблюдается переменная облачность, — говорит молодой человек. — Концентратор позволяет за короткое время собрать полный спектр излучения и преобразовать его в тепловую энергию. В нем используются поворотные системы для слежения за светилом. Проходят испытания опытного образца. Конкурентные преимущества устройства — простота изготовления, отсутствие дорогостоящих материалов».

Еще одна перспективная разработка — коллаборативный робот-манипулятор Pulse, который может применяться на производствах, где требуется обеспечить качественное выполнение постоянных манипуляций, таких как перемещение предметов, их складирование, упаковка сырья, нанесение материала. На выставке «механическая рука» лихо переставляла шашки на доске.

«Наш робот-манипулятор абсолютно безопасен, — поясняет руководитель отдела маркетинга белорусской компании Rozum Robotics Евгений Коваленко. — Сенсорные датчики и системы немедленно останавливают оборудование при малейшем контакте с человеком. Уже готов тестовый рабочий прототип, мы открыли предзаказ, собрали заявки от производственных объединений и в I квартале будущего года приступим к установке первого серийного образца в Беларуси. Основные сферы применения новинки — автомобилестроение, металлообработка, медицина, производство обуви. Продукция может поставляться на экспорт».

Также на ярмарке были презентованы микробиологический способ очистки труб теплосетей и сточных вод, энергоэффективные теплообменные агрегаты для ЖКХ, энергетики, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности, технология производства радиозащитного стекла, автоматизированная поливочная система для комнатных растений.

Большое количество проектов — ноу-хау в сфере здравоохранения. В частности, Республиканский научно-практический центр травматологии и ортопедии совместно с НПО «Медбиотех» представил инновационный имплант для позвоночника — универсальный фиксатор с биологически инертным покрытием, увеличивающим его прочность, цветовой маркировкой. «Данная разработка имеет все перспективы применяться не только в Беларуси, но и выйти на рынки зарубежных стран. Реализация проекта должна завершиться в середине 2018 года, после этого новинка будет запущена в производство. Созданы опытные образцы», — отметил научный сотрудник лаборатории травматических повреждений позвоночника и спинного мозга РНПЦ, врач-нейрохирург Сергей Залепугин.

Совместный стенд Республиканского научно-практического центра детской хирургии и «ТТФ-Групп» знакомит с технологией 3D-печати органов в диагностических целях. «Такая технология позволяет хирургу лучше подготовиться. С использованием 3D-печати уже проведено около 30 операций, есть планы по дальнейшему развитию проекта. Намерены создать принтер, который сможет печатать образцы не только из полимеров, но и из мягких материалов. Чем лучше хирург подготовлен к операции, тем лучше результат», — считает директор «ТТФ-Групп» Руслан Кругляков.

Последние достижения показал также «Унитехпром БГУ», который в этом году получил статус технопарка. Среди них — новый препарат для лечения рака желудка. Лекарственное средство находится в разработке несколько лет, скоро должны начаться клинические испытания.

Гомельский государственный профессионально-технический колледж бытового обслуживания представил образец куртки с подогревом, средняя школа №22 Борисова — мобильное приложение с дополненной реальностью для организации учебного процесса на уроках истории, информатики, географии, биологии, математики и др.

Ярмарка в выставочном павильоне по просп.Победителей,14 завершит работу 14 декабря. В программе — заседания секций, круглые столы, открытые лекции, мастер-классы, презентации, воркшопы. Будут подведены итоги конкурса стартапов, предусмотрены специальные призы для экспонентов-победителей по номинациям.

Патенты по концентраторами

(21), (22) Заявка: 2005125937/06, 15.08.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
15.08.2005

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2134847 C1, 20.08.1999. SU 1262214 A1, 07.10.1986. RU 2201225 C1, 27.03.2003. RU 2190810 C2, 10.10.2002.

Адрес для переписки:
690002, г.Владивосток, пр-т Острякова, 26, кв.242, Ю.М.Рылову

(72) Автор(ы):
Рылов Юлий Меркурьевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):
Рылов Юлий Меркурьевич (RU)

(54) ПАРАБОЛОЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ КОНЦЕНТРАТОР СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ С АБСОРБЕРОМ И СИСТЕМОЙ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СОЛНЦЕМ

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти свое применение в широком диапазоне использования в зависимости от рабочей площади концентратора, а именно: от получения горячей воды для бытовых нужд до получения высокопотенциальной энергии перегретого пара. Концентратор солнечной энергии выполнен таким образом, что размещенный в его фокусе абсорбер не создает тень в рабочей зеркальной зоне и позволяет разместить ось поворота концентратора в центре тяжести всей системы. Абсорбер представляет собой параболоцилиндрический концентратор с малым фокусным расстоянием, причем фокусы концентратора и абсорбера не совпадают, между ними расположен приемник с теплоносителем, а система слежения за солнцем по азимуту и углу места его, основанная на расчетно-постоянных характеристиках, которые соответствуют географическому месту установки концентратора и обеспечивают необходимую скорость вращения вокруг полярной оси и изменения высоты в течение дня с учетом времени года, представляет собой реверсивный механический привод, вращающий винтовую пару, к гайке которой жестко закреплена зубчатая рейка, при перемещении которой поворачивается зубчатый сектор, закрепленный на оси поворота концентратора, одновременно поворачивающий штангу по копиру, который контролирует дневное изменение высоты солнца. Изобретение должно обеспечить получение максимального количества энергии светового потока, повышение точности и надежности установки. 3 ил.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение в широком диапазоне использования в зависимости от рабочей площади концентратора, а именно: от получения горячей воды для бытовых нужд до получения высокопотенциальной энергии перегретого пара.

Для того чтобы проследить систему, которая будет определять исходные данные для установки параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии в нужном географическом месте, и, тем более, обеспечить эффективность слежения за солнцем по азимуту и углу места, необходимо определить постоянные исходные величины, которые лягут в основу расчета для исполнительных механизмов, работающих в системе слежения за солнцем.

Известно что при вращении солнечного концентратора вокруг полярной оси, годовая инсоляция одного квадратного метра превышает в два и более раз инсоляцию квадратного метра, расположенного горизонтально. В течение суток земля поворачивается вокруг своей оси на 360 градусов, однако концентрация солнечной энергии в устройстве будет происходить в промежутке, когда солнце находится на небосклоне. Этот промежуток времени будет меняться в зависимости от широты и места установки солнечного концентратора. Для этой цели необходимо проследить за двумя условиями изменения высоты солнца в течение дня и условия изменения высоты солнца по временам года.

1. Условия изменения высоты солнца в течение дневного времени.

Используя данные метеослужбы о продолжительности дня, высоту солнца утром, максимальную высоту в полдень и вечером в заданное время, можно определить угол поворота параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии, когда съем энергии будет максимальным, при условии, если световой поток будет проходить параллельно фокальной плоскости параболы. Для этой цели фокальная плоскость параболоцилиндрического концентратора должна быть постоянно сориентирована строго перпендикулярно к эклиптике (перемещение солнца с запада на восток по большому кругу небесной сферы).

2. Условие изменения высоты солнца в зависимости от времени года.

Для каждого определенного места на земле существуют свои координаты. В связи с этим, чтобы привязать к местности установку параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии, необходимо проследить зависимость изменения экваториальных координат, влияющих на принцип установки солнечного концентратора с механизмом слежения.

Рассмотрим расположение объекта на широте — j (постоянная величина). Земная ось отклоняется под углом 23°27′ от перпендикуляра к плоскости эклиптики, поэтому каждый из географических поясов земли часть года наклонен в сторону солнца, а другую часть года — в противоположную от него сторону.

Полуденная высота солнца в день весеннего равноденствия на широте j равна h=90°-j.

В день летнего солнцестояния полуденная высота Солнца на данной северной широте достигает максимального значения hmax=90°-j+23°27′.

Когда солнце находится в точке осеннего равноденствия (23 сентября), то на всей земле солнце восходит в точке востока и заходит в точке запада и снова на всех широтах, кроме полюсов, продолжительность дня равна продолжительности ночи. Высота солнца в полдень на данной широте j в день осеннего равноденствия снова равна 90°-j.

Когда солнце находится в точке зимнего солнцестояния (около 22 декабря), то оно восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе. Большая часть его суточного пути находится под горизонтом. На данной северной географической широте продолжительность дня минимальная, а ночи — максимальная. Высота солнца в день зимнего солнцестояния в данной северной широте достигает минимального значения hmin=90°-j-23°27′.

В остальные дни года высота солнца в полдень лежит между значениями hmin hmax.

Таким образом, от hmax до hmin — это пределы изменения угла наклона параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии в зависимости от широты расположения концентратора и времени года. Эти существенные изменения в углах наклона концентратора находятся в пределах от 80 до 40 градусов (для г.Владивостока — это 43 градуса) к экваториальной плоскости земного шара, поэтому не учитывать ее нельзя, в противном случае, длину абсорбера потребуется увеличить почти на 20%, особенно в высоких широтах. Это является вторым из постоянных условий для конструирования устройства слежения за солнцем. Солнце идет по небосклону с востока на запад, поэтому продольную линию фокусов цилиндрического концентратора следует ориентировать строго с севера на юг перпендикулярно эклиптике с вершиной на север. Учитывая в конструктивных решениях высоту солнца по вышеуказанным причинам — параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, необходимо поворачивать вокруг полярной оси с востока на запад со скоростью, равной скорости движения солнца по небосклону.

Таким образом, основой для расчета являются постоянные величины.

1. Географическая широта параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии — j.

2. Данные метеостанции о продолжительности дня и высоты солнца в дневное время от восхода до заката.

3. Данные по временам года в зависимости от географической широты, этот угол находится в пределах от hmin до hmax, который меняется за 180 дней и возвращается обратно также за 180 дней, изменяя свое положение в течение суток в пределах 0.18-0.23 градуса. Юстировка на такое смещение может происходить один раз в месяц вручную оператором, автоматизировать этот процесс не целесообразно, поэтому в устройстве предусматриваются юстировочные винты.

Из литературных источников известны различные концентраторы солнечной энергии с абсорберами и теплоприемниками, в которых постоянная ориентация на солнце в процессе слежения обеспечивается фотоэлектрическим датчиком и электронным блоком преобразования сигналов, электродвигателем с редуктором для поворота конструкции гелиоприемника (RU 2105936, RU 2061933, US 47949090).

Основным недостатком этих устройств является невозможность слежения за солнцем при его частичном отсутствии в дневное время.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату концентратором солнечной энергии является Солнечная энергетическая установка по патенту RU № 2190810 С2, 7 F24J 2/14, F24J 2/52 «Солнечная энергетическая установка», которая представляет собой параболоцилиндрическое зеркало, в фокусе которого размещен тепловоспринимающий элемент (солнечный котел), через который циркулирует теплоноситель, содержит концентратор, расположенный в направлении с севера на юг, привод механизма поворота, обеспечивающего максимальную мощность концентратора независимо от склонения солнца и программное управление. В качестве теплоносителя используют воду или незамерзающую жидкость.

Недостатками этого устройства слежения являются:

— даже при кратковременном затемнении солнца фотоэлектрические датчики не срабатывают, теряется ориентация, нарушается процесс слежения за солнцем;

— только в зенитном положении солнца световой поток перпендикулярен к поверхности параболического зеркала, а в его крайних положениях световой поток отклоняется на угол около 15 градусов в зависимости от географического положения гелиоустановки.

Целью предлагаемого изобретения является получение максимального количества энергии светового потока, повышение точности и надежности параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии.

Поставленная цель достигается тем, что концентратор солнечной энергии выполнен таким образом, что размещенный в его фокусе абсорбер не создает тень в рабочей зеркальной зоне и позволяет разместить ось поворота концентратора в центре тяжести всей системы, при этом абсорбер представляет собой малый параболоцилиндрический концентратор с малым фокусным расстоянием, причем фокусы концентратора и малого параболоцилиндрического концентратора не совпадают; между ними расположен приемник с теплоносителем, а система слежения за солнцем по азимуту и углу места его, основания на расчетно-постоянных характеристиках, которые соответствуют географическому месту установки концентратора и изменению высоты солнца в течение дня с учетом времени года, обеспечивает необходимую скорость вращения вокруг полярной оси и представляет собой реверсивный механический привод, вращающий винтовую пару, к гайке которой жестко закреплена зубчатая рейка, при перемещении которой поворачивается зубчатый сектор, закрепленный на оси поворота концентратора, и одновременно поворачивающий штангу по копиру, который контролирует дневное изменение высоты солнца, а изменение высоты солнца по времени года обеспечивается винтовой парой, шарнирно установленной в опорных стойках, винт которой связан с кориром, для получения максимального количества энергии светового потока, повышения точности и надежности.

На фиг.1 изображен параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии с полостным абсорбером солнечной энергии и механизмом слежения за солнцем.

Фиг.2 — система слежения за солнцем.

Фиг.3 — абсорбер с теплоприемником.

Предлагаемый параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии состоит из двухсточной опорной рамы 1 и поворотной оси 2 на подшипниковых опорах 3, закрепленных на концах опорных стоек 4. Несущая рама 5 параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии установлена на поворотной оси 2, проходящей через центр тяжести всей системы в уравновешенном положении, и может поворачиваться на подшипниковых опорах 3. На концах стоек несущей рамы 5 закреплены упорные подшипниковые опоры 6 оси вращения 7 параболоцилиндрического концентратора 8 с установленным над ним абсорбером 9. Ось вращения 7 параболы ориентирована в направлении юг-север и перпендикулярна поворотной оси 2 качания несущей рамы 5. На конце оси вращения 7 закреплен зубчатый сектор 10, который при перемещении зубчатой рейки 11 поворачивает параболу, например: за восемь часов на 120 градусов. Зубчатая рейка 11 жестко связана с гайкой 12 и перемещается при вращении ходового винта 13 от реверсивного привода 14, закрепленном на несущей раме 5. С гайкой 12 шарнирно связан верхний конец штанги 15, которая проходит через поворотный шарнир 16, закрепленный на несущей раме 5. Нижний конец штанги 15 находится в постоянном зацеплении направляющих копира 17, который шарнирно установлен на опорной раме 18. Опорная рама 18 жестко связана через рычаг 19 с поворотной осью 2 и ее угловое положение вместе с несущей рамой 5 и параболоцилиндрическим концентратором 8 относительно горизонта изменяется винтом 20, гайка 21 которого шарнирно закреплена между опорными стойками 4. Угол наклона оси вращения 7 параболоцилиндрического концентратора 8 относительно горизонта меняется периодически, например один раз в месяц. При этом световой поток должен быть перпендикулярен к поверхности следящей за солнцем параболы в течение, например с 9 до 17 часов, что соответствует 120 градусам поворота параболы в течение наиболее светового потока. Поскольку только в зените световой поток абсолютно перпендикулярен к оси вращения параболы, в начале и в конце работы параболы, например в 9 и 17 часов, световой поток незначительно отклоняется на угол.

Корректировка угла наклона оси вращения 7 параболы осуществляется штангой 15. В начале и в конце работы параболы штанга 15 занимает наклонное положение, а в середине работы, когда солнце находится в зените, — вертикальное положение. При этом нижний конец штанги 15, упираясь в направляющую копира 17, поднимает или опускает конец несущей рамы 5 относительно поворотной оси 2 на высоту h, соответствующую углу отклонения светового потока 15 градусов.

Абсорбер 9 (см. фиг.3) состоит из малого параболоцилиндрического концентратора с малым фокусным расстоянием 22, теплоприемника 23 из жаростойкого стекла 24, при этом абсорбер 9 выставлен таким образом, что его теплоприемник 23 расположен между фокусами малого и основного концентраторов. Отраженные лучи 25, 26 и 27 светового потока распределяются по ширине абсорбера 9.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Предварительно двухсточная опорная рама 1 параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии выставляется таким образом, чтобы ось вращения 7 поворота параболоцилиндрического концентратора 8 была ориентирована строго в направлении север-юг, а поворотная ось 2 несущей рамы 5 параболоцилиндрического концентратора должна быть горизонтальна. Ручным вращением ходового винта 13 вместе с рейкой 11 и зубчатым сектором 10 устанавливают в среднем положении, при котором фокальная плоскость параболоцилиндрического концентратора 8 должна быть вертикально и совпадать с осью штанги 15. В зенитном положении солнца винтами 20 через рычаг 19 поворотом на поворотной оси 2 несущей рамы 5 вручную устанавливается угол наклона оси вращения 7 параболы относительно горизонта таким образом, чтобы световой поток от солнца был строго перпендикулярен к поверхности параболы, при этом угол между несущей рамой 5 и неподвижным рычагом 19 будет максимальным и равным 15 градусам. Затем вручную вращением ходового винта 13 параболоцилиндрического концентратор 8 устанавливается в исходное положение, соответствующее началу рабочего сеанса, сигнал которому дает реле времени, например девять часов. Реле времени в начале сеанса включает реверсивный привод 14, который автоматически поворачивает параболоцилиндрический концентратор 8, обеспечивая точность слежения за солнцем. В конце сеанса конечным выключателем реверсивный привод 14 переключается на быстрый возврат параболоцилиндрического концентратора 8 в исходное положение, в котором другой конечный выключатель выключает реверсивный привод 14 и включает реле времени в режим ожидания начала сеанса. Таким образом, осуществляется автоматическое слежение за солнцем, которое не зависит от интенсивности светового потока.

Во время сеанса происходит автоматическое изменение угла наклона оси вращения 7 параболы в пределах +15 градусов за счет поворота вокруг поворотного шарнира 16 штанги 15, верхний конец которого шарнирно связан с гайкой 12, которая при вращении ходового винта 13 перемещается по нему с рейкой 11, осуществляющей поворот зубчатого сектора 10 на оси параболы. При этом обеспечивается постоянная направленность светового потока солнца перпендикулярно к поверхности зеркала параболического концентратора 8, от которой наиболее концентрированные лучи 25 попадают непосредственно на теплоприемник 23 абсорбера 9, а остальные лучи 26 попадают на теплоприемник 23 после отражения от зеркала малого параболического концентратора 22, причем некоторые отраженные лучи 27 часть своей тепловой энергии будут отдавать зеркалу абсорбера 9, не попадая на поверхность теплоприемника 23.

Параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии с абсорбером и системой слежения за солнцем, содержащий концентратор, расположенный в направлении с севера на юг, привод механизма поворота, обеспечивающего максимальную мощность концентратора независимо от склонения солнца, отличающийся тем, что концентратор солнечной энергии выполнен таким образом, что размещенный в его фокусе абсорбер не создает тень в рабочей зеркальной зоне и позволяет разместить ось поворота концентратора в центре тяжести всей системы, при этом абсорбер представляет собой малый параболоцилиндрический концентратор с малым фокусным расстоянием, причем фокусы концентратора и малого параболоцилиндрического концентратора не совпадают; между ними расположен приемник с теплоносителем, а система слежения за солнцем по азимуту и углу места его, основанная на расчетно-постоянных характеристиках, которые соответствуют географическому месту установки концентратора и изменению высоты солнца в течение дня с учетом времени года, обеспечивает необходимую скорость вращения вокруг полярной оси и представляет собой реверсивный механический привод, вращающий винтовую пару, к гайке которой жестко закреплена зубчатая рейка, при перемещении которой поворачивается зубчатый сектор, закрепленный на оси поворота концентратора и одновременно поворачивающий штангу по копиру, который контролирует дневное изменение высоты солнца, а изменение высоты солнца по временам года обеспечивается винтовой парой, шарнирно установленной в опорных стойках, винт которой связан с копиром, для получения максимального количества энергии светового потока, повышения точности и надежности.

QB4A — Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Рылов Юлий Меркурьевич

Вид лицензии*: ИЛ

Лицензиат(ы): Закрытое акционерное общество «Компания «Чистая вода»

Договор № РД0045682 зарегистрирован 19.01.2009

* ИЛ — исключительная лицензия НИЛ — неисключительная лицензия

Патенты по концентраторами

  1. Главная
  2. Реестр патентов

Последние новости

(21), (22) Заявка: 2003108833/062003108833/06, 01.04.2003

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
01.04.2003

(45) Опубликовано: 20.03.2004

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2172451 C1, 20.08.2001.
SU 1483198 A1, 30.05.1989.
SU 29315 A, 28.02.1933.
RU 2188364 C2, 27.08.2002.

Адрес для переписки:
109456, Москва, 1-й Вешняковский пр-д, 2, ВИЭСХ, ОНТИ и патентоведения, О.В. Голубевой

(72) Автор(ы):
Стребков Д.С.,
Содномов Б.И.

(73) Патентообладатель(и):
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства

(54) СОЛНЕЧНЫЙ МОДУЛЬ С КОНЦЕНТРАТОРОМ

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами, для получения электрической энергии и теплоты. В солнечном модуле с концентратором зеркальный отражатель собран из фацет, соединенных между собой в виде зеркальной рольставни, или изготовлен из гибкого листа с зеркальным покрытием, что позволяет отражателю размещаться в цилиндрической камере. Камера содержит устройство для перемещения отражателя вдоль С-образных профильных направляющих, образующих параболоцилиндрическую поверхность, внутрь цилиндрической камеры и обратно при помощи роликов, установленных на торцевых поверхностях фацет отражателя. Указанное устройство снабжено механическим или электрическим приводом. Изобретение должно упростить сборку модуля с концентратором, уменьшить материалоемкости, снизить энергоемкость. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами, для получения электрической энергии и теплоты.

Известен солнечный модуль с концентратором, в котором солнечное излучение собирается параболоцилиндрическим фоклином, выполненным из двух параболоцилиндров, и отражается на приемник излучения, установленный на нижнем основании фоклина (патент США №3923381 от 02.12.75 г., кл. 350/293, 126/271, 350/294).

Недостатком известного модуля является низкая концентрация, связанная с его апертурным углом соотношением

Кгеом=1/sin , при =25°, Кгеом=2,36.

Другим недостатком солнечного модуля является низкая эффективность использования солнечной энергии вследствие неравномерного освещения приемника концентрированным излучением.

Известен солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором солнечной энергии, содержащий скоммутированные и установленные между двумя листами стекла двухсторонние солнечные элементы в виде полос, перпендикулярных основанию модуля, с тыльной стороны которых симметрично относительно середины солнечных элементов установлены два полуцилиндрических концентратора, суммарная площадь аппаратуры которых в два раза больше площади солнечных элементов. При установке под углом к горизонту, равным широте местности, и полярной ориентации оси концентраторов юг-север фотоэлектрический модуль работает круглый год без слежения за солнцем с теоретическим коэффициентом концентрации К=2. Фактический коэффициент концентрации с учетом косинусных потерь и потерь на отражение составляет 1,56 (I. Edmond, Solar Energy Materials. 1990. # 21, р.173-190).

Недостатками известного фотоэлектрического модуля являются низкий коэффициент концентрации, высокая стоимость модуля, практически равная стоимости фотоэлектрического модуля без концентратора, невозможность использования модуля при другой, кроме полярной, системы ориентации на Солнце, например в фотоэлектрических фасадах зданий и при ориентации восток-запад, невозможность использования его в фасадах зданий для получения теплоты и освещения зданий естественным солнечным излучением.

Наиболее близким по техническим параметрам к предлагаемому изобретению является солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором солнечной энергии для получения электрической энергии и теплоты, в котором для увеличения эффективности использования солнечной энергии отражатель состоит из двух разновеликих частей, разделенных плоскостью симметрии, проходящей через вершину и фокальную ось отражателя (Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Патент РФ № 2172451, 16.11.2000). Для увеличения коэффициента концентрации основной зеркальный отражатель выполнен в виде одной ветви параболоцилиндрического отражателя и снабжен вторым полуцилиндрическим зеркальным отражателем, а ширина полосы приемника излучения равна радиусу второго зеркального отражателя. Солнечный модуль с концентратором установлен на балконе здания или под прозрачной крышей здания.

Недостатками известного солнечного модуля являются большие трудозатраты при изготовлении деталей и при сборке концентратора.

Задачей изобретения является сокращение сроков сборки солнечного модуля с концентратором, уменьшение материалоемкости, снижение энергоемкости и затрат физической энергии при производстве солнечных модулей, обеспечение возможности трансформации модуля в более компактные размеры для транспортировки устройства или в периоды времени, когда модуль не используется. Одной из задач является эффективное использование солнечной энергии и снижение стоимости получаемой электроэнергии и теплоты.

В результате использования предлагаемого изобретения сокращается срок сборки концентратора солнечного модуля, уменьшается материалоемкость изделия, снижаются энергоемкость и затраты труда при производстве солнечного модуля, повышается эффективность использования солнечной энергии, снижается стоимость электроэнергии и теплоты. Решенной задачей при использовании предлагаемого изобретения является возможность концентратора принимать компактные размеры для транспортировки устройства или в периоды времени, когда модуль не используется.

В результате применения конструкции концентратора решается задача разделения солнечных модульных установок на основе концентраторов на стационарную и мобильную части. Это качество концентратора очень важно и для тех автономных потребителей энергии, у которых специфика работы связана с частыми переездами.

Предложенную конструкцию концентратора с трансформируемым зеркальным отражателем можно использовать при решении исследовательских и образовательных задач для моделирования различных конфигураций зеркальных отражателей гелиотехнических устройств.

Солнечный модуль с концентратором можно установить в межстекольное пространство оконных блоков для обогрева помещений теплом, а при установке соответствующих приемников использовать для производства горячей воды и выработки электричества. Концентратор при таком расположении может выполнять функции жалюзи, а также так называемой воздушной или температурной атаки, которая применяется для затруднения доступа в помещения холодного воздуха. Оконные блоки помещений, находящихся с затененных сторон, обогреваются теплым воздухом, получаемым от концентраторов по воздуховодам или при помощи электрообогрева. Электроэнергию для этого может вырабатывать установленный на солнечный модуль фотоэлектрический приемник.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом солнечном модуле с концентратором зеркальный отражатель собран из фацет, соединенных между собой в виде зеркальной рольставни. Вследствие этой особенности отражатель имеет возможность размещаться в цилиндрической камере. Камера содержит устройство для перемещения отражателя вдоль С-образных профильных направляющих, образующих параболоцилиндрическую поверхность, внутрь цилиндрической камеры и обратно при помощи роликов, установленных на торцевых поверхностях фацет отражателя. Указанное устройство снабжено механическим или электрическим приводом. Располагаться указанная камера может как в верхней части концентратора, так и в нижней. Конфигурация профиля концентратора может трансформироваться за счет смены направляющих другой конфигурации.

Для того чтобы детали предлагаемого концентратора имели при транспортировке или хранении еще более компактные размеры в солнечном модуле с концентратором указанные направляющие снабжены шарнирными соединениями, при помощи которых направляющие складываются вдвое. Количество шарнирных соединений можно увеличить.

В варианте, где указанная цилиндрическая камера расположена в верхней части концентратора, указанные направляющие выполнены укороченными. Это сделано для устойчивости конфигурации профиля зеркального отражателя концентратора, которая устанавливается за счет изменения взаимных углов между зеркальными фацетами при помощи шаговых двигателей.

В другом варианте солнечного модуля зеркальный отражатель концентратора изготовлен из цельного листа гибкого материала с зеркальным покрытием. Конфигурацию профилю концентратора придают указанные направляющие. Указанная цилиндрическая камера может быть установлена как в верхней части концентратора, так и в нижней.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-6.

На фиг.1 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, состоящий из фацет с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол , ролики 2, направляющие 3, цилиндрическую камеру 4 с устройством для перемещения отражателя при помощи механического привода 5, приемник 6, фокальную ось 7 и фокальную плоскость отражателя 8. Ширина солнечного модуля в горизонтальной плоскости равна D, состоит из проекции d1 ширины приемника d на плоскость миделя 9 и ширины миделя D-d1 между фокальной осью 7 и ветвью параболоцилиндрического зеркального отражателя 1 концентратора. Фокальная плоскость 8 наклонена к горизонтальной плоскости под углом 113,5 , где — широта местности установки солнечного модуля.

На фиг.2 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, имеющего апертурный угол , изготовленный из цельного листа гибкого материала с зеркальным покрытием.

На фиг.3 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, состоящий из фацет с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол , цилиндрическую камеру 4, расположенную в верхней части концентратора, фотоэлектрический приемник 6, имеющего двухстороннюю рабочую поверхность.

На фиг.4 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, изготовленный из цельного листа гибкого материала с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол , цилиндрическую камеру 4, расположенную в верхней части концентратора, фотоэлектрический приемник 6, имеющего двухстороннюю рабочую поверхностью.

На фиг.5 солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий отражатель 1, состоящий из фацет с зеркальным покрытием и имеющего апертурный угол , две укороченные направляющие 3, шаговые двигатели 10 во взаимных соединениях фацет с зеркальным покрытием.

На фиг.6 солнечный модуль с концентратором содержит цилиндрическую камеру 4, а устройство для перемещения отражателя снабжено приводом 5 с электрическим двигателем, который соединен с приемником 6.

На фиг.7 солнечный модуль с концентратором содержит шарнирное соединение 11 и кронштейны 12, регулирующие положение приемника в фокальной области концентратора.

На фиг.8 солнечный модуль с концентратором по любому из п.п.1-7 установлен в оконном блоке южной стены здания.

Солнечный модуль с концентратором работает следующим образом.

Раскладывают боковые С-образные направляющие 3 при помощи шарнирного соединения 11 и кронштейны 12 крепления приемника 6. Затем приводят в действие устройство с приводом 5 для перемещения зеркального отражателя 1 из цилиндрической камеры 4. Зеркальный отражатель 1 фокусирует солнечное излучение на фотоэлектрический приемник 6, вырабатывающий электрическую энергию.

1. Солнечный модуль с концентратором, содержащий зеркальный отражатель в виде одной ветви параболоцилиндрического концентратора и приемник в фокальной плоскости, отличающийся тем, что зеркальный отражатель выполнен из фацет, соединенных между собой в виде рольставни, или листа гибкого материала и снабжен боковыми С-образными профильными направляющими, образующими параболоцилиндрическую поверхность, а камера содержит устройство для перемещения отражателя вдоль С-образных направляющих внутрь цилиндрической камеры и обратно.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что приемник установлен на цилиндрической камере.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что приемник выполнен с односторонней или двусторонней рабочей поверхностью.

4. Модуль по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что устройство для перемещения отражателя снабжено механическим приводом.

5. Модуль по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что устройство для перемещения отражателя содержит электрический привод, соединенный с приемником.

6. Модуль по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что во взаимных соединениях фацет отражателя установлены шаговые двигатели.

7. Модуль по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что направляющие содержат шарнирные соединения и кронштейны, регулирующие положение приемника в фокальной плоскости.

8. Модуль по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что он установлен в оконном проеме южной стены здания.

9. Модуль по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что его устанавливают в межстекольное пространство оконных блоков для обогрева помещений теплом или для затруднения доступа в помещение холодного воздуха.

MM4A — Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.04.2006

Изменения:
Публикацию о досрочном прекращении действия патента на изобретение считать недействительной

Номер и год публикации бюллетеня: 5-2007

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.03.2008

Это интересно:

  • Статистика по несовершеннолетним 2013 Современное состояние преступности несовершеннолетних в России Уголовная политика Российской Федерации в настоящее время продолжает оставаться нестабильной, носит несистемный характер [10, с. 21], в стране отсутствует четкое понимание того, каким образом должно осуществляться […]
  • Закон 116-фз 2018 О внесении изменений в Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» Внести в Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, № 30, […]
  • Когда кончается страховка Когда кончается страховка Получите квалифицированную помощь прямо сейчас! Наши адвокаты проконсультируют вас по любым вопросам вне очереди. Штраф за просроченную страховку ОСАГО в 2018 году и сколько можно ездить без страховки после ее окончания У многих документов имеется срок действия, […]
  • Генеральный директор заявление на отпуск без сохранения заработной платы Заяление директора на отпуск без сохранения заработной платы на чье имя пишет генеральный директор заявление на отпуск без сохранения заработной платы (в организации 2 учредителя, один из которых генеральный директор)? в уставе организации условия предоставления отпусков не […]
  • Кто имеет право устанавливать налоги Имеет ли право муниципальное образование устанавливать налоговые льготы для определенного круга физических лиц? Имеет ли право муниципальное образование устанавливать налоговые льготы для определенного круга физических лиц (например для членов добровольных народных дружин)? Если да, то […]
  • 302 ст ук рф комментарий Комментарий к СТ 302 УПК РФ Статья 302 УПК РФ. Виды приговоров Комментарий к статье 302 УПК РФ: 1. Основания оправдательного приговора, указанные в части 2 данной статьи, имеются не только когда доказано с полной несомненностью, что отсутствовало событие преступления; или подсудимый не […]
  • Пришел на работу после увольнения Прогул или не прогул – вот в чем вопрос Прогул – одно из оснований для расторжения трудового договора по инициативе работодателя (подп. "а" п. 6 ч. 1 ст. 81 ТК РФ). Напомним, под прогулом понимается отсутствие сотрудника на рабочем месте без уважительных причин более четырех часов подряд […]
  • От чего зависит налоговая ставка при расчете налога на имущество Налог на имущество физических лиц на 2018 год Каждому гражданину РФ необходимо знать о том, что налог на имущество физических лиц является обязательным для всех, кто владеет недвижимостью, к которой относятся: дома, квартиры, дачи, хозяйственные и прочие строения. Оплачивать этот налог […]
Все права защищены. 2018