Centrali solari autonome con concentratori di radiazione solare. Schema, descrizione

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Impianti fotovoltaici. Centrali solari autonome con concentratori di radiazione solare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Centrale solare autonoma (codice GEM-1,5), presentato in Fig. 2.7, è destinato all'alimentazione elettrica di singoli consumatori.

Impianti fotovoltaici. Centrali solari autonome con concentratori di radiazione solare
Fig.2.7. Centrale solare GEM-1,5

I vantaggi dell'installazione si basano sull'uso di moduli fotovoltaici in combinazione con concentratori a specchio piatto, che aumentano l'efficienza di conversione dell'energia solare in energia elettrica di 1,5 - 2 volte, e un sistema di tracciamento che fornisce l'inseguimento automatico del Sole dall'alba al tramonto, aumentando così la “raccolta” dell’energia solare incidente.

La centrale solare GEM-1,5 ha i seguenti parametri tecnici:

potenza elettrica di picco dell'impianto - 1,5 kW;
superficie ricevente la radiazione solare - 25 m2;
il numero di moduli fotovoltaici progettati per generare energia elettrica CC con una potenza di picco di 40 W con un'irraggiamento di 1 kW/m2 - 25 pz.;
fattore di concentrazione -1,5-2;
tracciamento della posizione del Sole - automatico, con una precisione non inferiore a -2 °;
La produzione di energia elettrica durante il giorno da parte dell'impianto GEM-1,5 è tre volte superiore rispetto a quella di un impianto simile contenente moduli fotovoltaici installati fissi, ad esempio, sul tetto di un edificio, utilizzati nell'impianto.

Impianto solare fotovoltaico autonomo (codice SFEU-1), presentato in Fig. 2.8, fornisce la generazione combinata di energia elettrica e termica ed è destinato all'uso come modulo di una centrale solare dal design modulare a blocchi.

Impianti fotovoltaici. Centrali solari autonome con concentratori di radiazione solare
Fig.2.8. Installazione solare fotovoltaica SFEU-1

L'apparecchiatura di installazione è installata su un dispositivo di supporto rotante monoasse con sistema di inseguimento automatico del movimento del Sole, sui due bracci del quale sono posizionati due sistemi di concentrazione della radiazione solare. Uno di essi (la parte destra nella figura) è costituito da un insieme di specchi piani, la cui area e forma della superficie corrisponde alla forma della superficie di un ricevitore fototermico - un convertitore, costituito da un insieme di specchi elementi in silicio monocristallino collegati in serie e formanti una fotobatteria allungata lungo l'asse del concentratore. Il concentratore, regolando gli specchi che lo costituiscono, garantisce un'illuminazione uniforme di tutti gli elementi del ricevitore fototermico e ne aumenta l'illuminazione di 13 volte.

Il calore rilasciato durante il funzionamento dall'uscita del radiatore del ricevitore fototermico sotto forma di acqua riscaldata viene fornito ad un elemento riscaldante dell'acqua realizzato sotto forma di tubo installato al fuoco del concentratore situato sull'altro braccio della rotazione cuscinetto.

L'installazione solare SFEU-1 ha i seguenti parametri tecnici:

potenza elettrica di picco in uscita - 0,8 kW e potenza termica - 10 kW con irraggiamento 1000 W/m;
l'area del sistema di concentrazione della radiazione solare della parte fotovoltaica è di 24 m2 e della parte di riscaldamento dell'acqua di 32 m2;
coefficiente di concentrazione massimo della parte fotoelettrica: 12 con illuminazione irregolare nel piano del fotorilevatore non inferiore al 10% e 30 per la parte di riscaldamento dell'acqua;
ricevitore a tubo fototermico raffreddato, fornisce un tasso di conversione dell'energia solare in energia elettrica non inferiore al 10% e in energia termica non inferiore al 70%.

Il sistema di inseguimento solare automatizzato è alimentato da moduli fotovoltaici del tipo MS-40, che garantiscono il funzionamento autonomo dell'impianto (senza intervento umano).

Installazione solare ultravioletta autonoma (codice UV-05), presentato in Fig. 2.9, è destinato al test accelerato di materiali, vernici, rivestimenti; per la distruzione di contaminanti chimici, in particolare per la disinfezione dell'acqua potabile. Il mozzo di installazione, composto da 150 sfaccettature piatte esagonali con una dimensione del cerchio circoscritto di 420 mm, è montato su una ralla. Il traliccio paraboloide dell'impianto ha un diametro di circa 5 m con un raggio di curvatura al vertice pari a 6 m.

Impianti fotovoltaici. Centrali solari autonome con concentratori di radiazione solare
Fig.2.9. Installazione solare ultravioletta autonoma UV-05

Per concentrare la parte UV dello spettro solare necessaria per irradiare il campione, le sfaccettature piatte sono realizzate in vetro con un rivestimento interferenziale multistrato che riflette la radiazione solare in un dato intervallo di lunghezze d'onda UV e trasmette la radiazione dal resto dello spettro solare. Il ricevitore-reattore dell'impianto è un massiccio telaio metallico di sezione rettangolare, sui due lati opposti del quale sono montate piastre tubiere che alloggiano 16 tubi di vetro al quarzo disposti su due file, attraverso i quali viene fatto passare il liquido trattato dalle radiazioni UV. Da sottolineare che l'installazione è completamente autonoma e non necessita di fonte esterna di energia elettrica: quattro moduli fotovoltaici con potenza di picco di 40 W ciascuno posizionati sul concentratore assicurano completamente il funzionamento del sistema automatizzato per l'inseguimento del sole dall'alba al tramonto. tramonto con una precisione non inferiore a 2°.

La produttività dell'impianto di trattamento dell'acqua arriva fino a 1,5 m3/ora. L'efficienza della purificazione dell'acqua dai componenti biologici dannosi in un passaggio con un'irraggiamento di 500 W/m è del 70%.

Come è noto, l'esposizione combinata, per un lungo periodo di tempo, all'atmosfera e alle radiazioni solari può causare cambiamenti irreversibili (degrado o invecchiamento naturale) di un'ampia gamma di materiali e prodotti, ad esempio cambiamenti nel colore degli edifici e delle finiture materiali, rivestimenti di vernice e coloranti tessili, noti come "scolorimento". " o "scolorimento". Pertanto, l'uso di UV-05. come struttura per condurre test accelerati di vari materiali per l'esposizione alle radiazioni ultraviolette, può ridurre il tempo necessario per testare i materiali per l'invecchiamento da diversi anni a diverse settimane.

Centrale solare (codice - GEU-5) presentato in Fig. 2.10, ha lo scopo di testare la tecnologia per ottenere radiazione solare altamente concentrata in un punto commisurato al diametro delle cavità ricevitrici di motori termici reali, ad esempio unità elettriche Stirling, turbine di generatori di gas.

Impianti fotovoltaici. Centrali solari autonome con concentratori di radiazione solare
Fig.2.10. Centrale solare GEU-5

Il concentratore di un impianto di energia solare, che è uno specchio composito del diametro di circa 5 metri, formato da 180 specchi elementari (sfaccettature) di alluminio di forma esagonale con diametro di cerchio circoscritto di 420 mm. La sfaccettatura è uno specchio sferico con un proprio raggio di curvatura, determinato dalla sua posizione sul concentratore. In totale, il concentratore utilizza 7 tipi di sfaccettature, rispettivamente posizionate su cerchi concentrici equidistanti dal suo centro.

La centrale solare GEM-5 ha i seguenti parametri tecnici:

diametro del concentratore di faccette composite -5 m;
smussi in alluminio con forma superficiale sferica nella quantità di 180 pezzi, disposti lungo la generatrice di un paraboloide in 7 file;
la forma e dimensione degli smussi è esagonale, il diametro del cerchio circoscritto è 420 mm;
tecnologia di elaborazione della superficie riflettente sfaccettata - tornitura del diamante;
il coefficiente di riflessione nell'intervallo dello spettro solare non è inferiore all'85%;
il coefficiente di concentrazione calcolato è 3100, che fornisce una dimensione del fascio focalizzato di 90 mm;
il valore calcolato di energia termica al fuoco del concentratore è di 12,3 kW ad un livello di irraggiamento di 1000 W/m;
la temperatura raggiunta nella cavità ricevente è di 550°C.

Autore: Magomedov A.M.

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